Polarisasi minangka salah sawijining ciri dhasar antena. Pisanan kita kudu ngerti polarisasi gelombang pesawat. Banjur kita bisa ngrembug jinis utama polarisasi antena.
polarisasi linier
Kita bakal miwiti mangerteni polarisasi gelombang elektromagnetik bidang.
Gelombang elektromagnetik planar (EM) nduweni sawetara ciri. Sing pertama yaiku daya kasebut mlaku ing siji arah (ora ana owah-owahan medan ing rong arah ortogonal). Kapindho, medan listrik lan medan magnet tegak lurus siji lan sijine lan ortogonal siji lan sijine. Medan listrik lan magnet tegak lurus karo arah rambatan gelombang bidang. Minangka conto, coba pikirake medan listrik frekuensi tunggal (medan E) sing diwenehake dening persamaan (1). Medan elektromagnetik mlaku ing arah +z. Medan listrik diarahake ing arah +x. Medan magnet ana ing arah +y.
Ing persamaan (1), gatekna notasine: . Iki minangka vektor unit (vektor dawa), sing nyatakake yen titik medan listrik ana ing arah x. Gelombang bidang digambarake ing Gambar 1.
gambar 1. Representasi grafis saka medan listrik sing mlaku ing arah +z.
Polarisasi iku wujud jejak lan rambatan (kontur) saka medan listrik. Minangka conto, coba gatekna persamaan medan listrik gelombang bidang (1). Kita bakal mirsani posisi ing ngendi medan listrik yaiku (X,Y,Z) = (0,0,0) minangka fungsi wektu. Amplitudo medan iki diplot ing Gambar 2, ing sawetara wektu. Medan kasebut osilasi ing frekuensi "F".
gambar 2. Amati medan listrik (X, Y, Z) = (0,0,0) ing wektu sing beda-beda.
Medan listrik diamati ing titik asal, osilasi maju mundur kanthi amplitudo. Medan listrik tansah ana ing sadawane sumbu x sing dituduhake. Amarga medan listrik dijaga ing sadawane garis tunggal, medan iki bisa diarani terpolarisasi linier. Kajaba iku, yen sumbu X sejajar karo lemah, medan iki uga diterangake minangka terpolarisasi horisontal. Yen medan kasebut diorientasi ing sadawane sumbu Y, gelombang kasebut bisa diarani terpolarisasi vertikal.
Gelombang terpolarisasi linier ora perlu diarahake sadawane sumbu horisontal utawa vertikal. Contone, gelombang medan listrik kanthi kendala sing ana sadawane garis kaya sing dituduhake ing Gambar 3 uga bakal terpolarisasi linier.
gambar 3. Amplitudo medan listrik saka gelombang terpolarisasi linier sing lintasané awujud sudut.
Medan listrik ing Gambar 3 bisa dijlentrehake nganggo persamaan (2). Saiki ana komponen x lan y saka medan listrik. Kaloro komponen kasebut ukurane padha.
Siji bab sing kudu digatekake babagan persamaan (2) yaiku komponen xy lan medan elektronik ing tahap kapindho. Iki tegese kaloro komponen kasebut duwe amplitudo sing padha ing saben wektu.
polarisasi bunder
Saiki anggep medan listrik saka gelombang bidang diwenehake dening persamaan (3):
Ing kasus iki, unsur X lan Y beda fase 90 derajat. Yen medan diamati minangka (X, Y, Z) = (0,0,0) maneh kaya sadurunge, kurva medan listrik lawan wektu bakal katon kaya sing dituduhake ing Gambar 4 ing ngisor iki.
Gambar 4. Kekuwatan medan listrik (X, Y, Z) = (0,0,0) domain EQ. (3).
Medan listrik ing Gambar 4 muter kaya bunderan. Jinis medan iki digambarake minangka gelombang terpolarisasi bunder. Kanggo polarisasi bunderan, kritéria ing ngisor iki kudu dipenuhi:
- Standar kanggo polarisasi bunder
- Medan listrik kudu nduweni rong komponen ortogonal (tegak lurus).
- Komponen ortogonal saka medan listrik kudu duwe amplitudo sing padha.
- Komponen kuadratur kudu ora sefase 90 derajat.
Yen mlaku ing layar Wave Figure 4, rotasi medan diarani ngelawan arah jarum jam lan terpolarisasi sirkular tangan tengen (RHCP). Yen medan diputer searah jarum jam, medan kasebut bakal dadi polarisasi sirkular tangan kiwa (LHCP).
Polarisasi elips
Yen medan listrik nduweni rong komponen tegak lurus, 90 derajat ora sefase nanging gedhene padha, medan kasebut bakal terpolarisasi elips. Ngelingi medan listrik saka gelombang bidang sing mlaku ing arah +z, sing diterangake dening Persamaan (4):
Lokus titik ing ngendi pucuk vektor medan listrik bakal diasumsikake diwenehake ing Gambar 5
Gambar 5. Medan listrik gelombang polarisasi elips prompt. (4).
Medan ing Gambar 5, sing mlaku ngelawan arah jarum jam, bakal dadi elips tengen yen metu saka layar. Yen vektor medan listrik muter ing arah sing ngelawan, medan kasebut bakal terpolarisasi elips kiwa.
Salajengipun, polarisasi elips nuduhake eksentrisitas. Rasio eksentrisitas karo amplitudo sumbu utama lan minor. Contone, eksentrisitas gelombang saka persamaan (4) yaiku 1/0.3 = 3.33. Gelombang terpolarisasi elips luwih diterangake dening arah sumbu utama. Persamaan gelombang (4) duwe sumbu sing utamane kasusun saka sumbu x. Elinga yen sumbu utama bisa ana ing sembarang sudut bidang. Sudut kasebut ora dibutuhake kanggo cocog karo sumbu X, Y utawa Z. Pungkasan, penting kanggo dicathet yen polarisasi bunder lan linier minangka kasus khusus polarisasi elips. 1.0 gelombang terpolarisasi elips eksentrik minangka gelombang terpolarisasi bunder. Gelombang terpolarisasi elips kanthi eksentrisitas tanpa wates. Gelombang terpolarisasi linier.
Polarisasi antena
Saiki kita wis ngerti babagan medan elektromagnetik gelombang bidang terpolarisasi, polarisasi antena wis ditegesake kanthi gampang.
Polarisasi Antena Evaluasi medan jauh antena, polarisasi medan radiasi sing diasilake. Mulane, antena asring kadhaptar minangka "terpolarisasi linier" utawa "antena terpolarisasi bunderan tangan tengen".
Konsep prasaja iki penting kanggo komunikasi antena. Kapisan, antena sing terpolarisasi horisontal ora bakal komunikasi karo antena sing terpolarisasi vertikal. Amarga teorema resiprositas, antena ngirim lan nampa kanthi cara sing padha persis. Mulane, antena sing terpolarisasi vertikal ngirim lan nampa medan terpolarisasi vertikal. Mulane, yen sampeyan nyoba ngirim antena sing terpolarisasi horisontal sing terpolarisasi vertikal, ora bakal ana panrima.
Ing kasus umum, kanggo rong antena terpolarisasi linier sing diputer relatif siji lan sijine kanthi sudut ( ), mundhut daya amarga ketidakcocokan polarisasi iki bakal diterangake dening faktor mundhut polarisasi (PLF):
Mulane, yen rong antena duwe polarisasi sing padha, sudut antarane medan elektron sing radiasi yaiku nol lan ora ana kerugian daya amarga ketidakcocokan polarisasi. Yen salah siji antena terpolarisasi vertikal lan liyane terpolarisasi horisontal, sudut kasebut 90 derajat, lan ora ana daya sing bakal ditransfer.
CATHETAN: Ngobahake telpon ing ndhuwur sirah menyang sudut sing beda-beda nerangake kenapa panrima kadhangkala bisa ditambah. Antena telpon seluler biasane terpolarisasi linier, mula muter telpon asring bisa cocog karo polarisasi telpon, saengga nambah panrima.
Polarisasi bunder minangka ciri sing dikarepake saka akeh antena. Kaloro antena kasebut terpolarisasi bunder lan ora ngalami mundhut sinyal amarga ketidakcocokan polarisasi. Antena sing digunakake ing sistem GPS terpolarisasi bunder sisih tengen.
Saiki anggep wae antena sing terpolarisasi linier nampa gelombang terpolarisasi sirkular. Padha karo kuwi, anggep wae antena sing terpolarisasi sirkular nyoba nampa gelombang terpolarisasi linier. Apa faktor rugi polarisasi sing diasilake?
Elinga yen polarisasi bunder sejatine rong gelombang terpolarisasi linier ortogonal, 90 derajat metu saka fase. Mulane, antena terpolarisasi linier (LP) mung bakal nampa komponen fase gelombang terpolarisasi bunder (CP). Mulane, antena LP bakal duwe kerugian ketidakcocokan polarisasi 0,5 (-3dB). Iki bener ora preduli sudut apa antena LP diputer. mulane:
Faktor kerugian polarisasi kadhangkala diarani efisiensi polarisasi, faktor ketidakcocokan antena, utawa faktor penerimaan antena. Kabeh jeneng iki nuduhake konsep sing padha.
Wektu kiriman: 22 Desember 2023
