认识天线的极化

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01 什么是天线的极化?

电磁波的极化是指,在空间某位置上,沿电磁场的传播方向看去,其电场矢量在空间的取向随时间变化所描绘的轨迹。理解极化前,首先要了解电磁波的基本原理。电磁波由电场(E 场)和磁场(H 场)组成,且单向运动,E 场和 H 场相互垂直,也与平面波传播的方向垂直。极化是指从信号发射器的角度看 E 场平面,天线的极化定义为天线在最大增益方向上的电磁波的极化。

02-极化方式的分类:线极化,圆极化与椭圆极化

电磁波的极化定义是在某一个位置上电场轨迹随时间的变化。这个轨迹可能是直线、圆或者椭圆。所以对于电磁波的极化来说。三种不同的轨迹分别对应三种不同的极化方式:线极化,圆极化和椭圆极化。

线极化:

电场矢量沿着一条线做往复运动,称之为线极化。

首先先说线极化,这种最简单的极化方式可以是水平极化、垂直极化和某个角度的极化。

水平极化,电场将在水平平面内侧向移动,以地面为参考,当电场方向与地面平行时,称为水平极化。

垂直极化,电场将在垂直平面内上下振荡。当电场方向与地平面垂直时,称为垂直极化。

某个角度的极化:

当水平极化和垂直极化同时存在的时候。水平极化和垂直极化中电磁波相位相差0度或者180度时,合成的效果还是一个线极化。

圆极化:

电场矢量的大小不变,其末端做圆周运动,称之为圆极化电磁波。

分为左旋圆极化和右旋圆极化。

在这种模式下,E 场矢量代表的极化随着信号的传播而旋转。当向右旋转时(从发射器向外看),圆极化称为右旋圆极化 (RHCP);当向左旋转时,为左旋圆极化 (LHCP)。

一个 CP 信号由两个异相的正交波组成。

生成 CP 信号需要三个条件。E 场必须由两个正交分量;这两个分量的相位必须相差 90 度,并且振幅相等。

椭圆极化:

电场矢量的大小随时间变化,其末端的运动轨迹是椭圆,称之为椭圆极化电磁波。分为左旋椭圆极化与右旋椭圆极化。

椭圆极化 (EP) 是 CP 的一种,椭圆极化波是由两个线性极化波产生的增益,与 CP 波一样。当两个相互垂直的、振幅不等的线性极化波结合在一起时,就会产生椭圆极化波。

天线的极化判定主要的是看轴比,一般情况下,我们可以这么判定。轴比小于3dB就可以看成是圆极化,但是这儿所说的小于3dB不是指的天线360°上都小于3dB,而是指的辐射范围内的轴比小于3dB。

轴比的定义是椭圆长轴和短轴之比,根据定义我们也能看出,轴比能判定是否是圆极化,但是没法判定是左旋还是右旋,也不能判定是x方向或y方向的线极化,所以具体极化方式,需要通过专业极化方向图进行判定。

左旋(椭)圆极化与右旋(椭)圆极化定义及判断方法:

一个椭圆的或圆的极化波,它的电场向量在任一正交于传播方向的固定平面内,沿着传播方向观察时,随着时间沿右手(左手)或顺时针方向(逆时针方向)旋转。

判断(椭)圆极化旋向的方法:右手拇指指向电磁波的传播方向,四指指向电场旋转的方向,符合右手定则的称之为右旋(椭)圆极化;反之,符合左手定则的称之为左旋(椭)圆极化。

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