इलेक्ट्रॉनिक अभियंत्यांना माहित आहे की अँटेना मॅक्सवेलच्या समीकरणांद्वारे वर्णन केलेल्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक (ईएम) उर्जेच्या लहरींच्या स्वरूपात सिग्नल पाठवतात आणि प्राप्त करतात. अनेक विषयांप्रमाणे, ही समीकरणे, आणि प्रसार, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमचे गुणधर्म, तुलनेने गुणात्मक अटींपासून जटिल समीकरणांपर्यंत वेगवेगळ्या स्तरांवर अभ्यासले जाऊ शकतात.
इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उर्जेच्या प्रसाराचे अनेक पैलू आहेत, त्यापैकी एक ध्रुवीकरण आहे, ज्याचा अनुप्रयोग आणि त्यांच्या अँटेना डिझाइनमध्ये भिन्न प्रमाणात प्रभाव किंवा चिंता असू शकते. ध्रुवीकरणाची मूलभूत तत्त्वे सर्व इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनवर लागू होतात, ज्यात RF/वायरलेस, ऑप्टिकल एनर्जीचा समावेश होतो आणि अनेकदा ऑप्टिकल ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरला जातो.
अँटेना ध्रुवीकरण म्हणजे काय?
ध्रुवीकरण समजून घेण्यापूर्वी, आपण प्रथम विद्युत चुंबकीय लहरींची मूलभूत तत्त्वे समजून घेतली पाहिजेत. या लहरी विद्युत क्षेत्र (E फील्ड) आणि चुंबकीय क्षेत्र (H फील्ड) बनलेल्या असतात आणि एका दिशेने फिरतात. E आणि H फील्ड एकमेकांना आणि विमान लहरींच्या प्रसाराच्या दिशेने लंब असतात.
ध्रुवीकरण सिग्नल ट्रान्समीटरच्या दृष्टीकोनातून ई-फील्ड प्लेनचा संदर्भ देते: क्षैतिज ध्रुवीकरणासाठी, इलेक्ट्रिक फील्ड क्षैतिज प्लेनमध्ये बाजूला सरकेल, तर उभ्या ध्रुवीकरणासाठी, इलेक्ट्रिक फील्ड उभ्या प्लेनमध्ये वर आणि खाली फिरेल.( आकृती 1).
आकृती 1: इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ऊर्जा लहरींमध्ये परस्पर लंब E आणि H फील्ड घटक असतात.
रेखीय ध्रुवीकरण आणि वर्तुळाकार ध्रुवीकरण
ध्रुवीकरण मोडमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:
मूलभूत रेखीय ध्रुवीकरणामध्ये, दोन संभाव्य ध्रुवीकरण एकमेकांना ऑर्थोगोनल (लंब) असतात (आकृती 2). सिद्धांतानुसार, क्षैतिज ध्रुवीकरण प्राप्त करणारा अँटेना उभ्या ध्रुवीकृत अँटेनामधून सिग्नल "पाहणार नाही" आणि त्याउलट, जरी दोन्ही एकाच वारंवारतेवर कार्य करत असले तरीही. ते जितके चांगले संरेखित केले जातील, तितके जास्त सिग्नल पकडले जातील आणि जेव्हा ध्रुवीकरण जुळतात तेव्हा ऊर्जा हस्तांतरण जास्तीत जास्त केले जाते.
आकृती 2: रेखीय ध्रुवीकरण एकमेकांना काटकोनात दोन ध्रुवीकरण पर्याय प्रदान करते
अँटेनाचे तिरकस ध्रुवीकरण हा एक प्रकारचा रेखीय ध्रुवीकरण आहे. मूलभूत क्षैतिज आणि अनुलंब ध्रुवीकरणाप्रमाणे, हे ध्रुवीकरण केवळ स्थलीय वातावरणातच अर्थपूर्ण आहे. तिरकस ध्रुवीकरण क्षैतिज संदर्भ समतलाच्या ±45 अंशाच्या कोनात आहे. हे खरोखरच रेखीय ध्रुवीकरणाचे दुसरे रूप असले तरी, "रेखीय" हा शब्द सामान्यतः फक्त क्षैतिज किंवा अनुलंब ध्रुवीकरण केलेल्या अँटेनाचा संदर्भ घेतो.
काही नुकसान असूनही, कर्णरेषेने पाठवलेले (किंवा प्राप्त झालेले) सिग्नल केवळ क्षैतिज किंवा अनुलंब ध्रुवीकृत अँटेनासह व्यवहार्य असतात. एक किंवा दोन्ही अँटेनाचे ध्रुवीकरण अज्ञात असते किंवा वापरादरम्यान बदलते तेव्हा तिरकस ध्रुवीकृत अँटेना उपयुक्त असतात.
वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (CP) रेखीय ध्रुवीकरणापेक्षा अधिक जटिल आहे. या मोडमध्ये, ई फील्ड वेक्टरद्वारे दर्शविलेले ध्रुवीकरण सिग्नल प्रसारित होताना फिरते. उजवीकडे फिरवल्यावर (ट्रान्समीटरमधून बाहेर पाहणे), वर्तुळाकार ध्रुवीकरणाला उजव्या हाताने वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (RHCP) म्हणतात; डावीकडे फिरवल्यावर, डाव्या हाताचे वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (LHCP) (आकृती 3)
आकृती 3: वर्तुळाकार ध्रुवीकरणामध्ये, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हचा ई फील्ड वेक्टर फिरतो; हे रोटेशन उजव्या हाताने किंवा डाव्या हाताने असू शकते
सीपी सिग्नलमध्ये दोन ऑर्थोगोनल लहरी असतात ज्या फेजच्या बाहेर असतात. CP सिग्नल तयार करण्यासाठी तीन अटी आवश्यक आहेत. ई फील्डमध्ये दोन ऑर्थोगोनल घटक असणे आवश्यक आहे; दोन घटक टप्प्याच्या बाहेर 90 अंश आणि मोठेपणा समान असणे आवश्यक आहे. CP व्युत्पन्न करण्याचा एक सोपा मार्ग म्हणजे हेलिकल अँटेना वापरणे.
लंबवर्तुळ ध्रुवीकरण (EP) हा सीपीचा एक प्रकार आहे. लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत लहरी म्हणजे CP लाटांसारख्या दोन रेखीय ध्रुवीकृत लाटांद्वारे निर्माण होणारा लाभ. जेव्हा दोन परस्पर लंब रेखीय ध्रुवीकृत लाटा असमान मोठेपणासह एकत्र केल्या जातात, तेव्हा एक लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत लहर तयार होते.
अँटेनामधील ध्रुवीकरण विसंगतीचे वर्णन ध्रुवीकरण नुकसान घटक (PLF) द्वारे केले जाते. हे पॅरामीटर डेसिबल (dB) मध्ये व्यक्त केले जाते आणि प्रसारित आणि प्राप्त करणारे अँटेना यांच्यातील ध्रुवीकरण कोनामधील फरकाचे कार्य आहे. सैद्धांतिकदृष्ट्या, PLF पूर्णपणे संरेखित अँटेनासाठी 0 dB (कोणतेही नुकसान नाही) ते पूर्णपणे ऑर्थोगोनल अँटेनासाठी अनंत डीबी (अनंत नुकसान) पर्यंत असू शकते.
प्रत्यक्षात, तथापि, ध्रुवीकरणाचे संरेखन (किंवा चुकीचे संरेखन) परिपूर्ण नाही कारण अँटेनाची यांत्रिक स्थिती, वापरकर्ता वर्तन, चॅनेल विकृती, मल्टीपाथ रिफ्लेक्शन आणि इतर घटनांमुळे प्रसारित इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचे काही कोनीय विकृती होऊ शकते. सुरुवातीला, ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरणातून 10 - 30 dB किंवा अधिक सिग्नल क्रॉस-ध्रुवीकरण "गळती" असेल, जे काही प्रकरणांमध्ये इच्छित सिग्नलच्या पुनर्प्राप्तीमध्ये व्यत्यय आणण्यासाठी पुरेसे असू शकते.
याउलट, आदर्श ध्रुवीकरणासह दोन संरेखित अँटेनांसाठी वास्तविक PLF परिस्थितीनुसार 10 dB, 20 dB किंवा त्याहून अधिक असू शकते आणि सिग्नल पुनर्प्राप्तीमध्ये अडथळा आणू शकते. दुसऱ्या शब्दांत, अनपेक्षित क्रॉस-ध्रुवीकरण आणि PLF इच्छित सिग्नलमध्ये हस्तक्षेप करून किंवा इच्छित सिग्नल सामर्थ्य कमी करून दोन्ही मार्गांनी कार्य करू शकतात.
ध्रुवीकरणाची काळजी का?
ध्रुवीकरण दोन प्रकारे कार्य करते: दोन अँटेना जितके अधिक संरेखित असतील आणि समान ध्रुवीकरण असतील, प्राप्त झालेल्या सिग्नलची ताकद तितकी चांगली. याउलट, खराब ध्रुवीकरण संरेखन रिसीव्हर्सना, एकतर अभिप्रेत किंवा असमाधानी, स्वारस्याच्या सिग्नलचा पुरेसा कॅप्चर करणे अधिक कठीण करते. बर्याच प्रकरणांमध्ये, "चॅनेल" प्रसारित ध्रुवीकरण विकृत करते, किंवा एक किंवा दोन्ही अँटेना निश्चित स्थिर दिशेने नसतात.
कोणते ध्रुवीकरण वापरायचे याची निवड सामान्यतः स्थापना किंवा वातावरणीय परिस्थितींद्वारे निर्धारित केली जाते. उदाहरणार्थ, क्षैतिज ध्रुवीकृत अँटेना कमाल कार्यप्रदर्शन करेल आणि छताजवळ स्थापित केल्यावर त्याचे ध्रुवीकरण राखेल; याउलट, अनुलंब ध्रुवीकरण केलेले अँटेना बाजूच्या भिंतीजवळ स्थापित केल्यावर त्याचे ध्रुवीकरण कार्यप्रदर्शन अधिक चांगले करेल.
मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे द्विध्रुवीय अँटेना (साधा किंवा दुमडलेला) त्याच्या "सामान्य" माउंटिंग ओरिएंटेशनमध्ये (आकृती 4) क्षैतिजरित्या ध्रुवीकृत केला जातो आणि आवश्यकतेनुसार अनुलंब ध्रुवीकरण गृहीत धरण्यासाठी किंवा पसंतीच्या ध्रुवीकरण मोडला समर्थन देण्यासाठी अनेकदा 90 अंश फिरवले जाते (आकृती 5).
आकृती 4: क्षैतिज ध्रुवीकरण प्रदान करण्यासाठी द्विध्रुवीय अँटेना त्याच्या मास्टवर क्षैतिजरित्या बसविला जातो.
आकृती 5: अनुलंब ध्रुवीकरण आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी, द्विध्रुवीय अँटेना ज्या ठिकाणी अँटेना पकडतो त्यानुसार माउंट केले जाऊ शकते.
अनुलंब ध्रुवीकरण सामान्यतः हॅन्डहेल्ड मोबाइल रेडिओसाठी वापरले जाते, जसे की प्रथम प्रतिसादकर्त्यांनी वापरलेले, कारण अनेक अनुलंब ध्रुवीकृत रेडिओ अँटेना डिझाईन्स सर्व दिशात्मक रेडिएशन पॅटर्न देखील प्रदान करतात. त्यामुळे रेडिओ आणि अँटेनाची दिशा बदलली तरी अशा अँटेनाना पुन्हा दिशा द्यावी लागत नाही.
3 - 30 MHz हाय फ्रिक्वेंसी (HF) फ्रिक्वेंसी अँटेना सामान्यत: कंसांमध्ये आडव्या जोडलेल्या साध्या लांब तारा म्हणून बांधल्या जातात. त्याची लांबी तरंगलांबी (10 - 100 मीटर) द्वारे निर्धारित केली जाते. या प्रकारचा अँटेना नैसर्गिकरित्या क्षैतिजरित्या ध्रुवीकृत आहे.
हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की या बँडला "उच्च वारंवारता" म्हणून संदर्भित करणे दशकांपूर्वी सुरू झाले, जेव्हा 30 मेगाहर्ट्झ खरोखर उच्च वारंवारता होती. जरी हे वर्णन आता जुने असल्याचे दिसत असले तरी, हे आंतरराष्ट्रीय दूरसंचार संघाचे अधिकृत पद आहे आणि तरीही ते मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
प्राधान्यकृत ध्रुवीकरण दोन प्रकारे निर्धारित केले जाऊ शकते: एकतर 300 kHz - 3 MHz मध्यम लहरी (MW) बँड वापरून प्रसारण उपकरणांद्वारे मजबूत शॉर्ट-रेंज सिग्नलिंगसाठी जमिनीच्या लाटा वापरणे किंवा आयनोस्फीअर लिंकद्वारे लांब अंतरासाठी आकाश लहरी वापरणे. साधारणपणे बोलायचे झाल्यास, उभ्या ध्रुवीकृत अँटेनामध्ये ग्राउंड वेव्हचा प्रसार अधिक चांगला असतो, तर क्षैतिज ध्रुवीकृत अँटेनामध्ये आकाश लहरीची कार्यक्षमता चांगली असते.
उपग्रहांसाठी वर्तुळाकार ध्रुवीकरणाचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो कारण ग्राउंड स्टेशन आणि इतर उपग्रहांच्या सापेक्ष उपग्रहाचे अभिमुखता सतत बदलत असते. जेव्हा दोन्ही गोलाकार ध्रुवीकरण केले जातात तेव्हा ट्रान्समिट आणि रिसीव्ह अँटेनामधील कार्यक्षमता सर्वात जास्त असते, परंतु ध्रुवीकरण नुकसान घटक असले तरीही CP अँटेनासह रेखीय ध्रुवीकृत अँटेना वापरले जाऊ शकतात.
ध्रुवीकरण 5G प्रणालींसाठी देखील महत्त्वाचे आहे. काही 5G मल्टीपल-इनपुट/मल्टिपल-आउटपुट (MIMO) अँटेना ॲरे उपलब्ध स्पेक्ट्रमचा अधिक कार्यक्षमतेने वापर करण्यासाठी ध्रुवीकरणाचा वापर करून वाढीव थ्रूपुट प्राप्त करतात. विविध सिग्नल ध्रुवीकरण आणि अँटेनाचे अवकाशीय मल्टिप्लेक्सिंग (अंतराळ विविधता) यांचे मिश्रण वापरून हे साध्य केले जाते.
सिस्टम दोन डेटा प्रवाह प्रसारित करू शकते कारण डेटा प्रवाह स्वतंत्र ऑर्थोगोनली ध्रुवीकृत अँटेनाने जोडलेले आहेत आणि स्वतंत्रपणे पुनर्प्राप्त केले जाऊ शकतात. मार्ग आणि चॅनेल विकृती, प्रतिबिंब, मल्टीपाथ आणि इतर अपूर्णतेमुळे काही क्रॉस-ध्रुवीकरण अस्तित्वात असले तरीही, प्राप्तकर्ता प्रत्येक मूळ सिग्नल पुनर्प्राप्त करण्यासाठी अत्याधुनिक अल्गोरिदम वापरतो, परिणामी कमी बिट त्रुटी दर (BER) आणि शेवटी सुधारित स्पेक्ट्रम वापर.
शेवटी
ध्रुवीकरण ही एक महत्त्वाची अँटेना गुणधर्म आहे ज्याकडे अनेकदा दुर्लक्ष केले जाते. रेखीय (क्षैतिज आणि उभ्यासह) ध्रुवीकरण, तिरकस ध्रुवीकरण, वर्तुळाकार ध्रुवीकरण आणि लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण वेगवेगळ्या अनुप्रयोगांसाठी वापरले जातात. अँटेना मिळवू शकणाऱ्या एंड-टू-एंड RF कामगिरीची श्रेणी त्याच्या सापेक्ष अभिमुखता आणि संरेखनवर अवलंबून असते. मानक अँटेनामध्ये भिन्न ध्रुवीकरण असतात आणि ते स्पेक्ट्रमच्या वेगवेगळ्या भागांसाठी योग्य असतात, लक्ष्य अनुप्रयोगासाठी प्राधान्य ध्रुवीकरण प्रदान करतात.
शिफारस केलेली उत्पादने:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| पॅरामीटर्स | ठराविक | युनिट्स |
| वारंवारता श्रेणी | 20-30 | GHz |
| मिळवणे | 15 प्रकार. | dBi |
| VSWR | 1.3 प्रकार. | |
| ध्रुवीकरण | दुहेरी रेखीय | |
| क्रॉस पोल. अलगीकरण | 60 प्रकार. | dB |
| पोर्ट अलगाव | 70 प्रकार. | dB |
| कनेक्टर | SMA-Female | |
| साहित्य | Al | |
| फिनिशिंग | पेंट करा | |
| आकार(L*W*H) | ८३.९*३९.६*६९.४(±5) | mm |
| वजन | ०.०७४ | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| आयटम | तपशील | युनिट |
| वारंवारता श्रेणी | 1-18 | GHz |
| मिळवणे | 10 प्रकार. | dBi |
| VSWR | 1.5 प्रकार. | |
| ध्रुवीकरण | रेखीय | |
| क्रॉस पो. अलगीकरण | 30 प्रकार. | dB |
| कनेक्टर | SMA-स्त्री | |
| फिनिशिंग | Pनाही | |
| साहित्य | Al | |
| आकार(L*W*H) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| वजन | ०.६०३ | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| पॅरामीटर्स | ठराविक | युनिट्स |
| वारंवारता श्रेणी | 2-18 | GHz |
| मिळवणे | 15 प्रकार. | dBi |
| VSWR | 1.5 प्रकार. |
|
| ध्रुवीकरण | दुहेरी रेखीय |
|
| क्रॉस पोल. अलगीकरण | 40 | dB |
| पोर्ट अलगाव | 40 | dB |
| कनेक्टर | SMA-F |
|
| पृष्ठभाग उपचार | Pनाही |
|
| आकार(L*W*H) | २७६*१४७*१४७(±5) | mm |
| वजन | ०.९४५ | kg |
| साहित्य | Al |
|
| ऑपरेटिंग तापमान | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| पॅरामीटर्स | ठराविक | युनिट्स |
| वारंवारता श्रेणी | 93-95 | GHz |
| मिळवणे | 22 प्रकार. | dBi |
| VSWR | 1.3 प्रकार. |
|
| ध्रुवीकरण | दुहेरी रेखीय |
|
| क्रॉस पोल. अलगीकरण | 60 प्रकार. | dB |
| पोर्ट अलगाव | 67 प्रकार. | dB |
| कनेक्टर | WR10 |
|
| साहित्य | Cu |
|
| फिनिशिंग | सोनेरी |
|
| आकार(L*W*H) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| वजन | ०.०१५ | kg |
पोस्ट वेळ: एप्रिल-11-2024
