ध्रुवीकरण हे अँटेनाच्या मूलभूत वैशिष्ट्यांपैकी एक आहे. सर्वप्रथम आपल्याला समतल तरंगांचे ध्रुवीकरण समजून घेणे आवश्यक आहे. त्यानंतर आपण अँटेना ध्रुवीकरणाच्या मुख्य प्रकारांवर चर्चा करू शकतो.
रेषीय ध्रुवीकरण
आपण सपाट विद्युत चुंबकीय लहरीचे ध्रुवीकरण समजून घेण्यास सुरुवात करू.
समतल विद्युत चुंबकीय (EM) तरंगाची अनेक वैशिष्ट्ये आहेत. पहिले म्हणजे शक्ती एकाच दिशेने प्रवास करते (दोन लंब दिशांमध्ये क्षेत्रात कोणताही बदल होत नाही). दुसरे म्हणजे, विद्युत क्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्र एकमेकांना लंब आणि काटकोनी असतात. विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रे समतल तरंग प्रसारणाच्या दिशेला लंब असतात. उदाहरणार्थ, समीकरण (1) द्वारे दिलेले एकल-वारंवारता विद्युत क्षेत्र (E क्षेत्र) विचारात घ्या. विद्युत चुंबकीय क्षेत्र +z दिशेने प्रवास करत आहे. विद्युत क्षेत्र +x दिशेने निर्देशित आहे. चुंबकीय क्षेत्र +y दिशेने आहे.
समीकरण (1) मध्ये, या चिन्हांकनाचे निरीक्षण करा: . हा एकक सदिश (लांबीचा सदिश) आहे, जो दर्शवतो की विद्युत क्षेत्राचा बिंदू x दिशेत आहे. समतल तरंग आकृती 1 मध्ये दर्शविला आहे.
आकृती १. +z दिशेने प्रवास करणाऱ्या विद्युत क्षेत्राचे आलेखी सादरीकरण.
ध्रुवीकरण म्हणजे विद्युत क्षेत्राचा मार्ग आणि प्रसाराचा आकार (कंटूर). उदाहरणार्थ, समतल तरंग विद्युत क्षेत्राचे समीकरण (1) विचारात घ्या. आपण वेळेनुसार विद्युत क्षेत्राचे स्थान (X,Y,Z) = (0,0,0) पाहू. या क्षेत्राचा आयाम आकृती 2 मध्ये, वेळेच्या विविध क्षणांवर दर्शविला आहे. हे क्षेत्र "F" वारंवारतेने दोलन करत आहे.
आकृती २. वेगवेगळ्या वेळी विद्युत क्षेत्र (X, Y, Z) = (0,0,0) चे निरीक्षण करा.
विद्युत क्षेत्र आरंभबिंदूवर पाहिले असता, त्याच्या आयामात पुढे-मागे दोलन होत असते. विद्युत क्षेत्र नेहमी दर्शविलेल्या x-अक्षाच्या दिशेने असते. विद्युत क्षेत्र एकाच रेषेत राखले जात असल्यामुळे, या क्षेत्राला रेषीय ध्रुवीकृत म्हणता येते. याव्यतिरिक्त, जर x-अक्ष जमिनीला समांतर असेल, तर या क्षेत्राला क्षैतिज ध्रुवीकृत असेही म्हटले जाते. जर क्षेत्र Y-अक्षाच्या दिशेने असेल, तर तरंगाला अनुलंब ध्रुवीकृत म्हणता येते.
रेषीय ध्रुवीकृत लहरी क्षैतिज किंवा उभ्या अक्षाच्या दिशेने असणे आवश्यक नाही. उदाहरणार्थ, आकृती ३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, रेषेच्या दिशेने बंधन असलेली विद्युत क्षेत्राची लहर देखील रेषीय ध्रुवीकृत असेल.
आकृती ३. एका रेषीय ध्रुवीकृत तरंगाच्या विद्युत क्षेत्राचा आयाम, ज्याचा मार्ग एक कोन आहे.
आकृती ३ मधील विद्युत क्षेत्र समीकरण (२) द्वारे वर्णन केले जाऊ शकते. आता विद्युत क्षेत्राचे x आणि y घटक आहेत. दोन्ही घटक आकाराने समान आहेत.
समीकरण (2) बद्दल एक गोष्ट लक्षात घेण्यासारखी आहे ती म्हणजे दुसऱ्या टप्प्यातील xy-घटक आणि इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्रे. याचा अर्थ असा की दोन्ही घटकांचे आयाम नेहमी समान असतात.
वर्तुळाकार ध्रुवीकरण
आता असे गृहीत धरा की समतल तरंगाचे विद्युत क्षेत्र समीकरण (3) ने दिले आहे:
या प्रकरणात, X- आणि Y-घटक ९० अंशांनी कलाबाह्य आहेत. जर क्षेत्राचे निरीक्षण पूर्वीप्रमाणेच (X, Y, Z) = (0,0,0) असे केले, तर विद्युत क्षेत्र विरुद्ध वेळेचा वक्र खाली आकृती ४ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे दिसेल.
आकृती 4. विद्युत क्षेत्राची तीव्रता (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ डोमेन. (3).
आकृती ४ मधील विद्युत क्षेत्र वर्तुळाकार फिरते. या प्रकारच्या क्षेत्राला वर्तुळाकार ध्रुवीकृत तरंग असे म्हणतात. वर्तुळाकार ध्रुवीकरणासाठी, खालील निकष पूर्ण करणे आवश्यक आहे:
- वर्तुळाकार ध्रुवीकरणासाठी मानक
- विद्युत क्षेत्रामध्ये दोन लंब घटक असले पाहिजेत.
- विद्युत क्षेत्राच्या लंब घटकांचे आयाम समान असले पाहिजेत.
- क्वाड्रेचर घटक ९० अंशांनी कलाबाह्य असले पाहिजेत.
जर वेव्ह फिगर ४ स्क्रीनवर प्रवास करत असेल, तर क्षेत्राचे परिभ्रमण घड्याळाच्या विरुद्ध दिशेने आणि उजव्या हाताचे वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (RHCP) असल्याचे म्हटले जाते. जर क्षेत्र घड्याळाच्या दिशेने फिरवले गेले, तर ते डाव्या हाताचे वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (LHCP) असेल.
लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण
जर विद्युत क्षेत्रात दोन लंब घटक असतील, जे 90 अंश कलाबाह्य परंतु समान परिमाणाचे असतील, तर ते क्षेत्र लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत असेल. समीकरण (4) द्वारे वर्णन केलेल्या, +z दिशेने प्रवास करणाऱ्या समतल तरंगाच्या विद्युत क्षेत्राचा विचार केल्यास:
विद्युत क्षेत्र सदिशाचे टोक ज्या बिंदूवर स्थिरावेल, त्या बिंदूचा बिंदुपथ आकृती ५ मध्ये दिलेला आहे.
आकृती 5. प्रॉम्प्ट लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण तरंग विद्युत क्षेत्र. (4).
आकृती ५ मधील विद्युत क्षेत्र, घड्याळाच्या विरुद्ध दिशेने प्रवास करत असल्यास, पडद्याच्या बाहेर गेल्यास उजव्या हाताचे लंबवर्तुळाकार असेल. जर विद्युत क्षेत्र सदिश विरुद्ध दिशेने फिरला, तर ते क्षेत्र डाव्या हाताचे लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत असेल.
शिवाय, लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण हे त्याच्या विकेंद्रतेशी संबंधित आहे. विकेंद्रता आणि प्रमुख व गौण अक्षांच्या आयामाचे गुणोत्तर. उदाहरणार्थ, समीकरण (4) मधील तरंगाची विकेंद्रता 1/0.3 = 3.33 आहे. लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत तरंगांचे वर्णन प्रमुख अक्षाच्या दिशेने केले जाते. तरंग समीकरण (4) मध्ये एक अक्ष आहे जो प्रामुख्याने x-अक्षाचा बनलेला आहे. लक्षात घ्या की प्रमुख अक्ष कोणत्याही प्रतलीय कोनात असू शकतो. कोन X, Y किंवा Z अक्षाशी जुळणे आवश्यक नाही. शेवटी, हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की वर्तुळाकार आणि रेषीय ध्रुवीकरण दोन्ही लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरणाची विशेष प्रकरणे आहेत. 1.0 विकेंद्रित लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत तरंग हा एक वर्तुळाकार ध्रुवीकृत तरंग आहे. अनंत विकेंद्रतेसह लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत तरंग. रेषीय ध्रुवीकृत तरंग.
अँटेना ध्रुवीकरण
आता आपल्याला ध्रुवीकृत समतल तरंग विद्युत चुंबकीय क्षेत्रांची माहिती झाल्यामुळे, अँटेनाच्या ध्रुवीकरणाची व्याख्या करणे सोपे आहे.
अँटेना ध्रुवीकरण म्हणजे अँटेनाच्या दूर-क्षेत्राचे मूल्यांकन, जे परिणामी उत्सर्जित क्षेत्राचे ध्रुवीकरण दर्शवते. त्यामुळे, अँटेनांना अनेकदा "रेषीय ध्रुवीकृत" किंवा "उजव्या हाताचे वर्तुळाकार ध्रुवीकृत अँटेना" म्हणून सूचीबद्ध केले जाते.
अँटेना कम्युनिकेशनसाठी ही साधी संकल्पना महत्त्वाची आहे. सर्वप्रथम, एक क्षैतिज ध्रुवीकृत अँटेना उभ्या ध्रुवीकृत अँटेनाशी संवाद साधू शकत नाही. पारस्परिकता प्रमेयानुसार, अँटेना अगदी त्याच प्रकारे प्रसारण आणि ग्रहण करतो. त्यामुळे, उभे ध्रुवीकृत अँटेना उभे ध्रुवीकृत क्षेत्रांचे प्रसारण आणि ग्रहण करतात. म्हणूनच, जर तुम्ही उभ्या ध्रुवीकृत अँटेनाद्वारे क्षैतिज ध्रुवीकृत क्षेत्र प्रसारित करण्याचा प्रयत्न केला, तर कोणतेही ग्रहण होणार नाही.
सर्वसाधारणपणे, एकमेकांच्या सापेक्ष एका कोनाने ( ) फिरवलेल्या दोन रेषीय ध्रुवीकृत अँटेनांसाठी, या ध्रुवीकरण विसंगतीमुळे होणारे शक्तीचे नुकसान ध्रुवीकरण नुकसान घटक (PLF) द्वारे वर्णन केले जाईल:
म्हणून, जर दोन अँटेनांचे ध्रुवीकरण समान असेल, तर त्यांच्या उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन क्षेत्रांमधील कोन शून्य असतो आणि ध्रुवीकरणातील विसंगतीमुळे शक्तीचा कोणताही अपव्यय होत नाही. जर एक अँटेना उभ्या दिशेने ध्रुवीकृत असेल आणि दुसरा आडव्या दिशेने ध्रुवीकृत असेल, तर कोन ९० अंश असतो आणि शक्तीचे हस्तांतरण होणार नाही.
टीप: फोन डोक्यावरून वेगवेगळ्या कोनांत फिरवल्याने रिसेप्शन कधीकधी का वाढू शकते हे स्पष्ट होते. सेल फोनचे अँटेना सामान्यतः लिनिअरली पोलराइज्ड असतात, त्यामुळे फोन फिरवल्याने अनेकदा फोनचे पोलरायझेशन जुळू शकते, ज्यामुळे रिसेप्शन सुधारते.
वर्तुळाकार ध्रुवीकरण हे अनेक अँटेनांचे एक इष्ट वैशिष्ट्य आहे. दोन्ही अँटेना वर्तुळाकार ध्रुवीकृत आहेत आणि ध्रुवीकरणातील विसंगतीमुळे सिग्नलची हानी होत नाही. जीपीएस प्रणालीमध्ये वापरले जाणारे अँटेना उजव्या हाताने वर्तुळाकार ध्रुवीकृत असतात.
आता असे गृहीत धरा की एक रेषीय ध्रुवीकृत अँटेना वर्तुळाकार ध्रुवीकृत लहरी ग्रहण करतो. त्याचप्रमाणे, असे गृहीत धरा की एक वर्तुळाकार ध्रुवीकृत अँटेना रेषीय ध्रुवीकृत लहरी ग्रहण करण्याचा प्रयत्न करतो. परिणामी ध्रुवीकरण हानी घटक काय असेल?
लक्षात ठेवा की वर्तुळाकार ध्रुवीकरण म्हणजे प्रत्यक्षात दोन लंबरेषीय ध्रुवीकृत लहरी असतात, ज्या ९० अंशांनी कलाबाह्य असतात. म्हणून, एक रेषीय ध्रुवीकृत (LP) अँटेना फक्त वर्तुळाकार ध्रुवीकृत (CP) लहरीचा कला घटकच ग्रहण करेल. त्यामुळे, LP अँटेनामध्ये ०.५ (-३dB) इतके ध्रुवीकरण विसंगतीमुळे होणारे नुकसान असेल. LP अँटेना कोणत्याही कोनात फिरवला तरी हे सत्य आहे. म्हणून:
ध्रुवीकरण हानी घटकाला कधीकधी ध्रुवीकरण कार्यक्षमता, अँटेना विसंगती घटक किंवा अँटेना ग्रहण घटक असेही म्हटले जाते. ही सर्व नावे एकाच संकल्पनेला सूचित करतात.
पोस्ट करण्याची वेळ: २२-डिसेंबर-२०२३
