ध्रुवीकरण हे अँटेनाच्या मूलभूत वैशिष्ट्यांपैकी एक आहे. आपल्याला प्रथम विमान लहरींचे ध्रुवीकरण समजून घेणे आवश्यक आहे. त्यानंतर आपण अँटेना ध्रुवीकरणाच्या मुख्य प्रकारांवर चर्चा करू शकतो.
रेखीय ध्रुवीकरण
आपण समतल विद्युत चुंबकीय लहरीचे ध्रुवीकरण समजण्यास सुरुवात करू.
प्लॅनर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक (ईएम) वेव्हमध्ये अनेक वैशिष्ट्ये आहेत. पहिली म्हणजे शक्ती एका दिशेने प्रवास करते (दोन ऑर्थोगोनल दिशांमध्ये कोणतेही क्षेत्र बदलत नाही). दुसरे, विद्युत क्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्र एकमेकांना लंब असतात आणि एकमेकांना ऑर्थोगोनल असतात. विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्र हे विमान लहरींच्या प्रसाराच्या दिशेने लंब असतात. उदाहरण म्हणून, समीकरण (1) द्वारे दिलेले सिंगल-फ्रिक्वेंसी इलेक्ट्रिक फील्ड (E फील्ड) विचारात घ्या. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड +z दिशेने प्रवास करत आहे. विद्युत क्षेत्र +x दिशेने निर्देशित केले जाते. चुंबकीय क्षेत्र +y दिशेने आहे.
समीकरण (1) मध्ये, नोटेशनचे निरीक्षण करा: . हा एक युनिट वेक्टर (लांबीचा वेक्टर) आहे, जो म्हणतो की इलेक्ट्रिक फील्ड पॉइंट x दिशेने आहे. विमान लहर आकृती 1 मध्ये सचित्र आहे.
आकृती 1. +z दिशेने प्रवास करणाऱ्या विद्युत क्षेत्राचे ग्राफिकल प्रतिनिधित्व.
ध्रुवीकरण म्हणजे विद्युत क्षेत्राचा ट्रेस आणि प्रसार आकार (समोच्च) होय. उदाहरण म्हणून, विमान लहरी विद्युत क्षेत्र समीकरण (1) विचारात घ्या. वेळेचे कार्य म्हणून विद्युत क्षेत्र (X,Y,Z) = (0,0,0) आहे त्या स्थितीचे आपण निरीक्षण करू. या फील्डचे मोठेपणा आकृती 2 मध्ये प्लॉट केलेले आहे, वेळोवेळी अनेक घटनांमध्ये. फील्ड फ्रिक्वेन्सी "F" वर दोलायमान आहे.
आकृती 2. वेगवेगळ्या वेळी विद्युत क्षेत्राचे निरीक्षण करा (X, Y, Z) = (0,0,0).
विद्युत क्षेत्र हे उत्पत्तीस्थानी पाहिले जाते, मोठेपणामध्ये पुढे आणि मागे फिरत असते. विद्युत क्षेत्र नेहमी सूचित x-अक्षाच्या बाजूने असते. विद्युत क्षेत्र एका रेषेने राखले जात असल्याने, हे क्षेत्र रेषीय ध्रुवीकरण आहे असे म्हणता येईल. याव्यतिरिक्त, जर X-अक्ष जमिनीला समांतर असेल तर, या क्षेत्राचे वर्णन क्षैतिज ध्रुवीकरण म्हणून देखील केले जाते. Y-अक्षाच्या बाजूने फील्ड ओरिएंटेड असल्यास, लाट उभ्या ध्रुवीकृत आहे असे म्हणता येईल.
रेखीय ध्रुवीकृत लाटा क्षैतिज किंवा उभ्या अक्षावर निर्देशित करणे आवश्यक नाही. उदाहरणार्थ, आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे रेषेच्या बाजूने असलेल्या बंधनासह विद्युत क्षेत्र लहरी देखील रेखीय ध्रुवीकरण केल्या जातील.
प्रतिमा 3. एका रेषीय ध्रुवीकृत तरंगाचे विद्युत क्षेत्र मोठेपणा ज्याचा मार्ग एक कोन आहे.
आकृती 3 मधील विद्युत क्षेत्राचे वर्णन समीकरण (2) द्वारे केले जाऊ शकते. आता विद्युत क्षेत्राचा एक x आणि y घटक आहे. दोन्ही घटक आकारात समान आहेत.
समीकरण (2) बद्दल लक्षात घेण्यासारखी गोष्ट म्हणजे xy-घटक आणि दुसऱ्या टप्प्यातील इलेक्ट्रॉनिक फील्ड. याचा अर्थ दोन्ही घटकांमध्ये नेहमीच समान मोठेपणा असतो.
गोलाकार ध्रुवीकरण
आता असे गृहीत धरा की विमान लहरीचे विद्युत क्षेत्र समीकरणाने दिलेले आहे (3):
या प्रकरणात, X- आणि Y- घटक टप्प्याच्या बाहेर 90 अंश आहेत. जर फील्ड पुन्हा पूर्वीप्रमाणे (X, Y, Z) = (0,0,0) म्हणून पाहिल्यास, आकृती 4 मध्ये खाली दर्शविल्याप्रमाणे विद्युत क्षेत्र विरुद्ध वेळ वक्र दिसेल.
आकृती 4. इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ डोमेन. (3).
आकृती 4 मधील विद्युत क्षेत्र वर्तुळात फिरते. या प्रकारच्या फील्डचे वर्णन वर्तुळाकार ध्रुवीकृत लहर म्हणून केले जाते. गोलाकार ध्रुवीकरणासाठी, खालील निकष पूर्ण करणे आवश्यक आहे:
- परिपत्रक ध्रुवीकरणासाठी मानक
- विद्युत क्षेत्रामध्ये दोन ऑर्थोगोनल (लंब) घटक असणे आवश्यक आहे.
- विद्युत क्षेत्राच्या ऑर्थोगोनल घटकांमध्ये समान मोठेपणा असणे आवश्यक आहे.
- चतुर्भुज घटक टप्प्याच्या बाहेर 90 अंश असणे आवश्यक आहे.
वेव्ह आकृती 4 स्क्रीनवर प्रवास करत असल्यास, फील्ड रोटेशन घड्याळाच्या उलट दिशेने आणि उजव्या हाताने गोलाकार ध्रुवीकरण (RHCP) असल्याचे म्हटले जाते. फील्ड घड्याळाच्या दिशेने फिरवल्यास, फील्ड डाव्या हाताने वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (LHCP) होईल.
लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण
जर विद्युत क्षेत्रामध्ये दोन लंब घटक असतील, 90 अंश फेजच्या बाहेर परंतु समान परिमाण असेल, तर फील्ड लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण होईल. समीकरण (4) द्वारे वर्णन केलेल्या +z दिशेने प्रवास करणाऱ्या विमान लहरीचे विद्युत क्षेत्र लक्षात घेता:
इलेक्ट्रिक फील्ड वेक्टरचे टोक ज्या बिंदूवर गृहीत धरेल त्या बिंदूचे स्थान आकृती 5 मध्ये दिले आहे.
आकृती 5. प्रॉम्प्ट लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण तरंग विद्युत क्षेत्र. (4).
आकृती 5 मधील फील्ड, घड्याळाच्या उलट दिशेने प्रवास करत आहे, स्क्रीनच्या बाहेर प्रवास केल्यास उजव्या हाताने लंबवर्तुळाकार असेल. इलेक्ट्रिक फील्ड वेक्टर विरुद्ध दिशेने फिरत असल्यास, फील्ड डाव्या हाताने लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत होईल.
शिवाय, लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण त्याच्या विक्षिप्तपणाचा संदर्भ देते. मुख्य आणि लहान अक्षांच्या मोठेपणाचे विक्षिप्तपणाचे गुणोत्तर. उदाहरणार्थ, समीकरण (4) मधील लहरी विलक्षणता 1/0.3= 3.33 आहे. लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत लहरींचे वर्णन मुख्य अक्षाच्या दिशेनुसार केले जाते. तरंग समीकरण (4) मध्ये प्रामुख्याने x-अक्षाचा समावेश असलेला अक्ष असतो. लक्षात घ्या की प्रमुख अक्ष कोणत्याही समतल कोनात असू शकतो. X, Y किंवा Z अक्षावर बसण्यासाठी कोन आवश्यक नाही. शेवटी, हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की वर्तुळाकार आणि रेखीय ध्रुवीकरण दोन्ही लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरणाची विशेष प्रकरणे आहेत. 1.0 विक्षिप्त लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत तरंग ही गोलाकार ध्रुवीकृत लहर आहे. अनंत विक्षिप्ततेसह लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत लाटा. रेखीय ध्रुवीकृत लाटा.
अँटेना ध्रुवीकरण
आता आम्हाला ध्रुवीकृत समतल लहरी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची माहिती आहे, अँटेनाचे ध्रुवीकरण फक्त परिभाषित केले आहे.
अँटेना ध्रुवीकरण अँटेना दूर-क्षेत्राचे मूल्यांकन, परिणामी विकिरणित क्षेत्राचे ध्रुवीकरण. म्हणून, अँटेना बहुतेकदा "रेखीय ध्रुवीकृत" किंवा "उजव्या हाताने गोलाकार ध्रुवीकृत अँटेना" म्हणून सूचीबद्ध केले जातात.
अँटेना संप्रेषणासाठी ही सोपी संकल्पना महत्त्वाची आहे. प्रथम, क्षैतिज ध्रुवीकृत अँटेना अनुलंब ध्रुवीकृत अँटेनाशी संवाद साधणार नाही. पारस्परिकता प्रमेयमुळे, अँटेना त्याच प्रकारे प्रसारित आणि प्राप्त करतो. म्हणून, अनुलंब ध्रुवीकृत अँटेना अनुलंब ध्रुवीकृत फील्ड प्रसारित आणि प्राप्त करतात. म्हणून, आपण अनुलंब ध्रुवीकृत क्षैतिज ध्रुवीकृत अँटेना व्यक्त करण्याचा प्रयत्न केल्यास, कोणतेही रिसेप्शन होणार नाही.
सामान्य स्थितीत, दोन रेषीय ध्रुवीकृत अँटेना एकमेकांच्या सापेक्ष कोनात ( ) फिरवल्या जातात, या ध्रुवीकरणाच्या विसंगतीमुळे होणारी वीज हानी ध्रुवीकरण नुकसान घटक (PLF) द्वारे वर्णन केली जाईल:
म्हणून, जर दोन अँटेनांचे ध्रुवीकरण समान असेल, तर त्यांच्या विकिरण करणाऱ्या इलेक्ट्रॉन फील्डमधील कोन शून्य असेल आणि ध्रुवीकरण जुळत नसल्यामुळे विजेचे नुकसान होत नाही. जर एक अँटेना अनुलंब ध्रुवीकृत असेल आणि दुसरा क्षैतिज ध्रुवीकृत असेल, तर कोन 90 अंश असेल आणि कोणतीही शक्ती हस्तांतरित केली जाणार नाही.
टीप: फोन तुमच्या डोक्यावर वेगवेगळ्या कोनांवर हलवल्याने काही वेळा रिसेप्शन का वाढवता येते हे स्पष्ट होते. सेल फोन अँटेना सामान्यत: रेखीय ध्रुवीकृत असतात, त्यामुळे फोन फिरवणे अनेकदा फोनच्या ध्रुवीकरणाशी जुळते, त्यामुळे रिसेप्शन सुधारते.
वर्तुळाकार ध्रुवीकरण हे अनेक अँटेनाचे एक वांछनीय वैशिष्ट्य आहे. दोन्ही अँटेना वर्तुळाकार ध्रुवीकृत आहेत आणि ध्रुवीकरण जुळत नसल्यामुळे सिग्नल तोटा होत नाही. जीपीएस प्रणालीमध्ये वापरलेले अँटेना उजव्या हाताने गोलाकार ध्रुवीकरण केलेले असतात.
आता असे गृहीत धरा की रेखीय ध्रुवीकृत अँटेना गोलाकार ध्रुवीकृत लाटा प्राप्त करतो. समान रीतीने, असे गृहीत धरा की वर्तुळाकार ध्रुवीकृत अँटेना रेषीय ध्रुवीकृत लाटा प्राप्त करण्याचा प्रयत्न करतो. परिणामी ध्रुवीकरण नुकसान घटक काय आहे?
लक्षात ठेवा की वर्तुळाकार ध्रुवीकरण हे प्रत्यक्षात दोन ऑर्थोगोनल रेखीय ध्रुवीकृत लहरी आहेत, 90 अंश फेजच्या बाहेर. म्हणून, रेखीय ध्रुवीकृत (LP) अँटेना केवळ गोलाकार ध्रुवीकृत (CP) लहरी फेज घटक प्राप्त करेल. त्यामुळे, LP अँटेनामध्ये ध्रुवीकरण जुळत नसलेले नुकसान 0.5 (-3dB) असेल. LP अँटेना कोणत्या कोनात फिरला तरीही हे खरे आहे. म्हणून:
ध्रुवीकरण नुकसान घटकाला कधीकधी ध्रुवीकरण कार्यक्षमता, अँटेना जुळणारे घटक किंवा अँटेना रिसेप्शन घटक म्हणून संबोधले जाते. ही सर्व नावे एकाच संकल्पनेला सूचित करतात.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-२२-२०२३
