ध्रुवीकरण हे अँटेनाच्या मूलभूत वैशिष्ट्यांपैकी एक आहे. प्रथम आपल्याला समतल लाटांचे ध्रुवीकरण समजून घेणे आवश्यक आहे. त्यानंतर आपण अँटेनाच्या ध्रुवीकरणाच्या मुख्य प्रकारांवर चर्चा करू शकतो.
रेषीय ध्रुवीकरण
आपण समतल विद्युत चुंबकीय लाटेचे ध्रुवीकरण समजून घेण्यास सुरुवात करू.
एका समतल विद्युत चुंबकीय (EM) लाटेची अनेक वैशिष्ट्ये असतात. पहिली म्हणजे शक्ती एकाच दिशेने प्रवास करते (दोन ऑर्थोगोनल दिशांमध्ये कोणतेही क्षेत्र बदलत नाही). दुसरे म्हणजे, विद्युत क्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्र एकमेकांना लंब आणि एकमेकांना ऑर्थोगोनल असतात. विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्र समतल लहरी प्रसाराच्या दिशेला लंब असतात. उदाहरण म्हणून, समीकरण (1) द्वारे दिलेले एकल-फ्रिक्वेन्सी विद्युत क्षेत्र (E क्षेत्र) विचारात घ्या. विद्युत चुंबकीय क्षेत्र +z दिशेने प्रवास करत आहे. विद्युत क्षेत्र +x दिशेने निर्देशित केले आहे. चुंबकीय क्षेत्र +y दिशेने आहे.
समीकरण (1) मध्ये, खालील नोटेशन पहा: . हा एक युनिट वेक्टर (लांबीचा वेक्टर) आहे, जो म्हणतो की विद्युत क्षेत्र बिंदू x दिशेने आहे. समतल तरंग आकृती 1 मध्ये दर्शविले आहे.
आकृती १. +z दिशेने प्रवास करणाऱ्या विद्युत क्षेत्राचे ग्राफिकल प्रतिनिधित्व.
ध्रुवीकरण म्हणजे विद्युत क्षेत्राचा ट्रेस आणि प्रसार आकार (कंटूर). उदाहरण म्हणून, समतल तरंग विद्युत क्षेत्र समीकरण (1) विचारात घ्या. आपण वेळेच्या कार्य म्हणून विद्युत क्षेत्र (X,Y,Z) = (0,0,0) आहे त्या स्थितीचे निरीक्षण करू. या क्षेत्राचे मोठेपणा आकृती 2 मध्ये वेळेच्या अनेक घटनांमध्ये प्लॉट केले आहे. हे क्षेत्र "F" वारंवारता वर दोलन करत आहे.
आकृती २. वेगवेगळ्या वेळी विद्युत क्षेत्र (X, Y, Z) = (0,0,0) पहा.
विद्युत क्षेत्राचे उगमस्थानावर निरीक्षण केले जाते, जे मोठेपणामध्ये पुढे-मागे दोलन करते. विद्युत क्षेत्र नेहमीच दर्शविलेल्या x-अक्षावर असते. विद्युत क्षेत्र एकाच रेषेने राखले जात असल्याने, हे क्षेत्र रेषीय ध्रुवीकृत असल्याचे म्हटले जाऊ शकते. याव्यतिरिक्त, जर X-अक्ष जमिनीला समांतर असेल, तर हे क्षेत्र क्षैतिज ध्रुवीकृत असल्याचे देखील वर्णन केले जाते. जर क्षेत्र Y-अक्षावर केंद्रित असेल, तर लाट अनुलंब ध्रुवीकृत असल्याचे म्हटले जाऊ शकते.
रेषीय ध्रुवीकृत लाटा क्षैतिज किंवा उभ्या अक्षावर निर्देशित करण्याची आवश्यकता नाही. उदाहरणार्थ, आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे रेषेच्या बाजूने असलेल्या कंस्ट्रेंटसह विद्युत क्षेत्र लाटा देखील रेषीय ध्रुवीकृत असतील.
प्रतिमा ३. एका रेषीय ध्रुवीकृत लाटेचे विद्युत क्षेत्र मोठेपणा ज्याचा मार्ग कोन आहे.
आकृती ३ मधील विद्युत क्षेत्राचे वर्णन समीकरण (२) द्वारे करता येते. आता विद्युत क्षेत्राचा x आणि y घटक आहे. दोन्ही घटक आकाराने समान आहेत.
समीकरण (२) बद्दल लक्षात घेण्यासारखी एक गोष्ट म्हणजे दुसऱ्या टप्प्यात xy-घटक आणि इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्रे. याचा अर्थ असा की दोन्ही घटकांचे नेहमीच समान मोठेपणा असते.
वर्तुळाकार ध्रुवीकरण
आता असे गृहीत धरा की समतल लाटेचे विद्युत क्षेत्र समीकरण (3) द्वारे दिले आहे:
या प्रकरणात, X- आणि Y-घटक टप्प्याबाहेर 90 अंश आहेत. जर क्षेत्र पुन्हा पूर्वीप्रमाणे (X, Y, Z) = (0,0,0) असे पाहिले तर, विद्युत क्षेत्र विरुद्ध वेळ वक्र आकृती 4 मध्ये खाली दाखवल्याप्रमाणे दिसेल.
आकृती ४. विद्युत क्षेत्र शक्ती (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ डोमेन. (3).
आकृती ४ मधील विद्युत क्षेत्र वर्तुळात फिरते. या प्रकारच्या क्षेत्राचे वर्णन वर्तुळाकार ध्रुवीकृत लाटा म्हणून केले आहे. वर्तुळाकार ध्रुवीकरणासाठी, खालील निकष पूर्ण केले पाहिजेत:
- वर्तुळाकार ध्रुवीकरणासाठी मानक
- विद्युत क्षेत्रामध्ये दोन ऑर्थोगोनल (लंब) घटक असणे आवश्यक आहे.
- विद्युत क्षेत्राच्या ऑर्थोगोनल घटकांचे आयाम समान असले पाहिजेत.
- चतुर्भुज घटक फेजच्या बाहेर ९० अंश असले पाहिजेत.
जर वेव्ह आकृती ४ स्क्रीनवर प्रवास करत असाल तर, फील्ड रोटेशन घड्याळाच्या उलट दिशेने आणि उजव्या हाताने वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (RHCP) असे म्हटले जाते. जर फील्ड घड्याळाच्या दिशेने फिरवले तर, फील्ड डाव्या हाताने वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (LHCP) असेल.
लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण
जर विद्युत क्षेत्राचे दोन लंब घटक असतील, फेजच्या बाहेर 90 अंश परंतु समान परिमाणाचे, तर क्षेत्र लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण होईल. समीकरण (4) द्वारे वर्णन केलेल्या +z दिशेने प्रवास करणाऱ्या समतल लाटेच्या विद्युत क्षेत्राचा विचार करता:
विद्युत क्षेत्र सदिशाचे टोक ज्या बिंदूवर गृहीत धरेल त्या बिंदूचे स्थान आकृती ५ मध्ये दिले आहे.
आकृती ५. लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण लाट विद्युत क्षेत्राचे प्रॉम्प्ट. (४).
आकृती ५ मधील क्षेत्र, घड्याळाच्या उलट दिशेने प्रवास करत असल्यास, स्क्रीनच्या बाहेर प्रवास करत असल्यास उजव्या हाताने लंबवर्तुळाकार असेल. जर विद्युत क्षेत्र वेक्टर विरुद्ध दिशेने फिरला, तर क्षेत्र डाव्या हाताने लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत असेल.
शिवाय, लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण म्हणजे त्याची विक्षिप्तता. विक्षिप्ततेचे प्रमुख आणि गौण अक्षांच्या मोठेपणाशी गुणोत्तर. उदाहरणार्थ, समीकरण (4) मधील तरंग विक्षिप्तता 1/0.3= 3.33 आहे. लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत लाटा पुढीलप्रमाणे प्रमुख अक्षाच्या दिशेनुसार वर्णन केल्या जातात. तरंग समीकरण (4) मध्ये प्रामुख्याने x-अक्षाचा अक्ष असतो. लक्षात घ्या की प्रमुख अक्ष कोणत्याही समतल कोनात असू शकतो. X, Y किंवा Z अक्षात बसण्यासाठी कोन आवश्यक नाही. शेवटी, हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की वर्तुळाकार आणि रेषीय ध्रुवीकरण दोन्ही लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरणाचे विशेष प्रकार आहेत. 1.0 विक्षिप्त लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत लाट ही एक वर्तुळाकार ध्रुवीकृत लाट आहे. अनंत विक्षिप्ततेसह लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत लाटा. रेषीय ध्रुवीकृत लाटा.
अँटेना ध्रुवीकरण
आता आपल्याला ध्रुवीकृत समतल तरंग इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची जाणीव झाली आहे, त्यामुळे अँटेनाचे ध्रुवीकरण फक्त परिभाषित केले आहे.
अँटेना ध्रुवीकरण एक अँटेना दूर-क्षेत्र मूल्यांकन, परिणामी रेडिएटेड फील्डचे ध्रुवीकरण. म्हणून, अँटेना बहुतेकदा "रेषीय ध्रुवीकृत" किंवा "उजव्या हाताने वर्तुळाकार ध्रुवीकृत अँटेना" म्हणून सूचीबद्ध केले जातात.
अँटेना संप्रेषणासाठी ही सोपी संकल्पना महत्त्वाची आहे. प्रथम, क्षैतिज ध्रुवीकृत अँटेना उभ्या ध्रुवीकृत अँटेनाशी संवाद साधणार नाही. परस्परसंवादाच्या प्रमेयामुळे, अँटेना अगदी त्याच प्रकारे प्रसारित आणि प्राप्त करतो. म्हणून, उभ्या ध्रुवीकृत अँटेना उभ्या ध्रुवीकृत क्षेत्रांचे प्रसारण आणि प्राप्त करतात. म्हणून, जर तुम्ही उभ्या ध्रुवीकृत क्षैतिज ध्रुवीकृत अँटेना पोहोचवण्याचा प्रयत्न केला तर कोणतेही स्वागत होणार नाही.
सामान्य परिस्थितीत, एकमेकांच्या सापेक्ष कोन ( ) ने फिरवलेल्या दोन रेषीय ध्रुवीकृत अँटेनांसाठी, या ध्रुवीकरण विसंगतीमुळे होणारे वीज नुकसान ध्रुवीकरण नुकसान घटक (PLF) द्वारे वर्णन केले जाईल:
म्हणून, जर दोन अँटेनांचे ध्रुवीकरण समान असेल, तर त्यांच्या रेडिएटिंग इलेक्ट्रॉन फील्डमधील कोन शून्य असेल आणि ध्रुवीकरण जुळत नसल्यामुळे पॉवर लॉस होत नाही. जर एक अँटेना उभ्या ध्रुवीकरणात असेल आणि दुसरा क्षैतिज ध्रुवीकरणात असेल, तर कोन ९० अंश असेल आणि कोणतीही पॉवर ट्रान्सफर होणार नाही.
टीप: फोन डोक्यावरून वेगवेगळ्या कोनात हलवल्याने कधीकधी रिसेप्शन वाढवता येते हे स्पष्ट होते. सेल फोन अँटेना सहसा रेषीय ध्रुवीकरण केलेले असतात, म्हणून फोन फिरवल्याने फोनच्या ध्रुवीकरणाशी जुळते, त्यामुळे रिसेप्शनमध्ये सुधारणा होते.
वर्तुळाकार ध्रुवीकरण हे अनेक अँटेनांचे एक इष्ट वैशिष्ट्य आहे. दोन्ही अँटेना वर्तुळाकार ध्रुवीकरण केलेले असतात आणि ध्रुवीकरण जुळत नसल्यामुळे सिग्नल तोटा सहन करत नाहीत. GPS सिस्टीममध्ये वापरले जाणारे अँटेना उजव्या हाताच्या वर्तुळाकार ध्रुवीकरण केलेले असतात.
आता असे गृहीत धरा की एक रेषीय ध्रुवीकृत अँटेना वर्तुळाकार ध्रुवीकृत लाटा प्राप्त करतो. समतुल्यपणे, असे गृहीत धरा की एक 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 रेषीय ध्रुवीकृत लाटा आहेत, फेजच्या बाहेर 90 अंश. म्हणून, एक रेषीय ध्रुवीकृत (LP) अँटेना फक्त वर्तुळाकार ध्रुवीकृत (CP) वेव्ह फेज घटक प्राप्त करेल. म्हणून, LP अँटेनामध्ये 0.5 (-3dB) ध्रुवीकरण विसंगती नुकसान असेल. LP अँटेना कोणत्याही कोनात फिरवला तरी हे खरे आहे. म्हणून:
ध्रुवीकरण नुकसान घटकाला कधीकधी ध्रुवीकरण कार्यक्षमता, अँटेना मिसमेच फॅक्टर किंवा अँटेना रिसेप्शन फॅक्टर असे संबोधले जाते. ही सर्व नावे एकाच संकल्पनेचा संदर्भ देतात.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-२२-२०२३
