యాంటెన్నాల యొక్క ప్రాథమిక లక్షణాలలో ధ్రువణత ఒకటి. మనం ముందుగా విమాన తరంగాల ధ్రువణాన్ని అర్థం చేసుకోవాలి. మేము యాంటెన్నా పోలరైజేషన్ యొక్క ప్రధాన రకాలను చర్చించవచ్చు.
సరళ ధ్రువణత
మేము విమానం విద్యుదయస్కాంత తరంగం యొక్క ధ్రువణాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ప్రారంభిస్తాము.
సమతల విద్యుదయస్కాంత (EM) తరంగం అనేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. మొదటిది, శక్తి ఒక దిశలో ప్రయాణిస్తుంది (రెండు ఆర్తోగోనల్ దిశలలో ఫీల్డ్ మారదు). రెండవది, విద్యుత్ క్షేత్రం మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం ఒకదానికొకటి లంబంగా మరియు ఒకదానికొకటి ఆర్తోగోనల్‌గా ఉంటాయి. విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలు విమానం తరంగ ప్రచారం దిశకు లంబంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణగా, సమీకరణం (1) ద్వారా ఇవ్వబడిన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ (E ఫీల్డ్)ని పరిగణించండి. విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం +z దిశలో ప్రయాణిస్తోంది. విద్యుత్ క్షేత్రం +x దిశలో నిర్దేశించబడుతుంది. అయస్కాంత క్షేత్రం +y దిశలో ఉంది.
సమీకరణంలో (1), సంజ్ఞామానాన్ని గమనించండి: . ఇది యూనిట్ వెక్టర్ (పొడవు యొక్క వెక్టర్), ఇది విద్యుత్ క్షేత్ర బిందువు x దిశలో ఉందని చెబుతుంది. విమానం తరంగం చిత్రం 1లో చూపబడింది.
చిత్రం 1. +z దిశలో ప్రయాణించే విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం.
ధ్రువణత అనేది ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ యొక్క ట్రేస్ మరియు ప్రాపగేషన్ ఆకారం (కాంటౌర్). ఉదాహరణగా, ప్లేన్ వేవ్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఈక్వేషన్ (1)ని పరిగణించండి. మేము విద్యుత్ క్షేత్రం (X,Y,Z) = (0,0,0) ఉన్న స్థానాన్ని సమయం విధిగా గమనిస్తాము. ఈ ఫీల్డ్ యొక్క వ్యాప్తి మూర్తి 2లో, సమయానికి అనేక సందర్భాల్లో రూపొందించబడింది. ఫీల్డ్ ఫ్రీక్వెన్సీ "F" వద్ద ఊగిసలాడుతోంది.
ఫిగర్ 2. వివిధ సమయాల్లో విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని (X, Y, Z) = (0,0,0) గమనించండి.
విద్యుత్ క్షేత్రం మూలం వద్ద గమనించబడుతుంది, వ్యాప్తిలో ముందుకు వెనుకకు డోలనం చేస్తుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం ఎల్లప్పుడూ సూచించబడిన x- అక్షం వెంట ఉంటుంది. ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఒకే రేఖ వెంట నిర్వహించబడుతుంది కాబట్టి, ఈ ఫీల్డ్ రేఖీయ ధ్రువణంగా చెప్పవచ్చు. అదనంగా, X- అక్షం భూమికి సమాంతరంగా ఉంటే, ఈ ఫీల్డ్ క్షితిజ సమాంతర ధ్రువణంగా కూడా వివరించబడుతుంది. ఫీల్డ్ Y- అక్షం వెంబడి ఓరియెంటెడ్ అయినట్లయితే, వేవ్ నిలువుగా ధ్రువపరచబడిందని చెప్పవచ్చు.
సరళ ధ్రువణ తరంగాలను క్షితిజ సమాంతర లేదా నిలువు అక్షం వెంట దర్శకత్వం వహించాల్సిన అవసరం లేదు. ఉదాహరణకు, మూర్తి 3లో చూపిన విధంగా ఒక రేఖ వెంట ఉన్న అడ్డంకితో కూడిన విద్యుత్ క్షేత్ర తరంగం కూడా రేఖీయంగా ధ్రువపరచబడుతుంది.
చిత్రం 3. పథం కోణంగా ఉండే సరళ ధ్రువణ తరంగం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్ర వ్యాప్తి.
మూర్తి 3లోని విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సమీకరణం (2) ద్వారా వర్ణించవచ్చు. ఇప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్రంలో x మరియు y భాగం ఉంది. రెండు భాగాలు పరిమాణంలో సమానంగా ఉంటాయి.
సమీకరణం (2) గురించి గమనించవలసిన విషయం ఏమిటంటే, రెండవ దశలో xy-భాగం మరియు ఎలక్ట్రానిక్ ఫీల్డ్‌లు. దీని అర్థం రెండు భాగాలు అన్ని సమయాల్లో ఒకే వ్యాప్తిని కలిగి ఉంటాయి.
వృత్తాకార ధ్రువణత
ఇప్పుడు విమానం తరంగం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రం సమీకరణం (3) ద్వారా ఇవ్వబడిందని ఊహించండి:
ఈ సందర్భంలో, X- మరియు Y-మూలకాలు 90 డిగ్రీలు దశకు దూరంగా ఉంటాయి. ఫీల్డ్‌ను మళ్లీ మునుపటిలాగా (X, Y, Z) = (0,0,0)గా గమనించినట్లయితే, ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ వర్సెస్ టైమ్ కర్వ్ క్రింద బొమ్మ 4లో చూపిన విధంగా కనిపిస్తుంది.
మూర్తి 4. ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ బలం (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ డొమైన్. (3)
మూర్తి 4లోని విద్యుత్ క్షేత్రం ఒక వృత్తంలో తిరుగుతుంది. ఈ రకమైన ఫీల్డ్ వృత్తాకార ధ్రువణ తరంగా వర్ణించబడింది. వృత్తాకార ధ్రువణత కోసం, ఈ క్రింది ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉండాలి:
- వృత్తాకార ధ్రువణానికి ప్రమాణం
- విద్యుత్ క్షేత్రం తప్పనిసరిగా రెండు ఆర్తోగోనల్ (లంబంగా) భాగాలను కలిగి ఉండాలి.
- విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ఆర్తోగోనల్ భాగాలు తప్పనిసరిగా సమాన వ్యాప్తిని కలిగి ఉండాలి.
- క్వాడ్రేచర్ భాగాలు తప్పనిసరిగా 90 డిగ్రీలు దశకు వెలుపల ఉండాలి.
వేవ్ ఫిగర్ 4 స్క్రీన్‌పై ప్రయాణిస్తున్నట్లయితే, ఫీల్డ్ రొటేషన్ అపసవ్య దిశలో మరియు కుడిచేతి వృత్తాకార ధ్రువణ (RHCP) అని చెప్పబడుతుంది. ఫీల్డ్‌ను సవ్య దిశలో తిప్పినట్లయితే, ఫీల్డ్ ఎడమ చేతి వృత్తాకార ధ్రువణత (LHCP) అవుతుంది.
ఎలిప్టికల్ పోలరైజేషన్
ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ రెండు లంబ భాగాలను కలిగి ఉంటే, 90 డిగ్రీలు దశ నుండి సమాన పరిమాణంలో ఉంటే, క్షేత్రం దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణమవుతుంది. సమీకరణం (4) ద్వారా వివరించబడిన +z దిశలో ప్రయాణించే విమాన తరంగం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే:
ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ వెక్టర్ యొక్క కొన ఊహిస్తున్న బిందువు యొక్క స్థానం మూర్తి 5లో ఇవ్వబడింది
మూర్తి 5. ప్రాంప్ట్ ఎలిప్టికల్ పోలరైజేషన్ వేవ్ ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్. (4)
మూర్తి 5లోని ఫీల్డ్, అపసవ్య దిశలో ప్రయాణిస్తూ, స్క్రీన్ వెలుపల ప్రయాణిస్తున్నట్లయితే కుడిచేతి దీర్ఘవృత్తాకారంలో ఉంటుంది. ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ వెక్టర్ వ్యతిరేక దిశలో తిరుగుతుంటే, ఫీల్డ్ ఎడమ చేతి దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణానికి గురవుతుంది.
ఇంకా, దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణత దాని విపరీతతను సూచిస్తుంది. ప్రధాన మరియు చిన్న అక్షాల వ్యాప్తికి అసాధారణత నిష్పత్తి. ఉదాహరణకు, సమీకరణం (4) నుండి తరంగ అసాధారణత 1/0.3= 3.33. దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణ తరంగాలు ప్రధాన అక్షం యొక్క దిశ ద్వారా మరింత వివరించబడ్డాయి. తరంగ సమీకరణం (4) ప్రధానంగా x-అక్షంతో కూడిన అక్షాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ప్రధాన అక్షం ఏదైనా సమతల కోణంలో ఉంటుందని గమనించండి. X, Y లేదా Z అక్షానికి సరిపోయే కోణం అవసరం లేదు. చివరగా, వృత్తాకార మరియు సరళ ధ్రువణత రెండూ ఎలిప్టికల్ పోలరైజేషన్ యొక్క ప్రత్యేక సందర్భాలు అని గమనించడం ముఖ్యం. 1.0 ఎక్సెంట్రిక్ ఎలిప్టికల్ పోలరైజ్డ్ వేవ్ అనేది వృత్తాకార ధ్రువణ తరంగం. అనంతమైన విపరీతతతో దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణ తరంగాలు. సరళ ధ్రువణ తరంగాలు.
యాంటెన్నా ధ్రువణత
ఇప్పుడు మనకు ధ్రువణ విమానం తరంగ విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాల గురించి తెలుసు, యాంటెన్నా యొక్క ధ్రువణత కేవలం నిర్వచించబడింది.
యాంటెన్నా పోలరైజేషన్ యాంటెన్నా ఫార్-ఫీల్డ్ మూల్యాంకనం, ఫలితంగా రేడియేటెడ్ ఫీల్డ్ యొక్క ధ్రువణత. అందువల్ల, యాంటెన్నాలు తరచుగా "లీనియర్లీ పోలరైజ్డ్" లేదా "కుడిచేతి వృత్తాకార ధ్రువణ యాంటెన్నాలు"గా జాబితా చేయబడతాయి.
యాంటెన్నా కమ్యూనికేషన్‌లకు ఈ సాధారణ భావన ముఖ్యమైనది. ముందుగా, క్షితిజ సమాంతర ధ్రువణ యాంటెన్నా నిలువుగా ధ్రువణ యాంటెన్నాతో కమ్యూనికేట్ చేయదు. పరస్పర సిద్ధాంతం కారణంగా, యాంటెన్నా సరిగ్గా అదే విధంగా ప్రసారం చేస్తుంది మరియు అందుకుంటుంది. అందువల్ల, నిలువుగా ధ్రువపరచబడిన యాంటెనాలు నిలువుగా ధ్రువణ క్షేత్రాలను ప్రసారం చేస్తాయి మరియు స్వీకరిస్తాయి. అందువల్ల, మీరు నిలువుగా పోలరైజ్డ్ క్షితిజ సమాంతర ధ్రువణ యాంటెన్నాను తెలియజేయడానికి ప్రయత్నిస్తే, రిసెప్షన్ ఉండదు.
సాధారణ సందర్భంలో, ఒక కోణం ( ) ద్వారా ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా తిప్పబడిన రెండు సరళ ధ్రువణ యాంటెన్నాల కోసం, ఈ ధ్రువణ అసమతుల్యత కారణంగా ఏర్పడే శక్తి నష్టం ధ్రువణ నష్ట కారకం (PLF) ద్వారా వివరించబడుతుంది:
కాబట్టి, రెండు యాంటెన్నాలు ఒకే ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటే, వాటి రేడియేటింగ్ ఎలక్ట్రాన్ క్షేత్రాల మధ్య కోణం సున్నా మరియు ధ్రువణ అసమతుల్యత కారణంగా విద్యుత్ నష్టం ఉండదు. ఒక యాంటెన్నా నిలువుగా పోలరైజ్ చేయబడి, మరొకటి క్షితిజ సమాంతరంగా ధ్రువపరచబడి ఉంటే, కోణం 90 డిగ్రీలు మరియు శక్తి బదిలీ చేయబడదు.
గమనిక: ఫోన్‌ను మీ తలపై నుండి వివిధ కోణాల్లోకి తరలించడం వల్ల కొన్నిసార్లు రిసెప్షన్‌ను ఎందుకు పెంచవచ్చో వివరిస్తుంది. సెల్ ఫోన్ యాంటెన్నాలు సాధారణంగా సరళంగా ధ్రువీకరించబడతాయి, కాబట్టి ఫోన్‌ను తిప్పడం తరచుగా ఫోన్ యొక్క ధ్రువణానికి సరిపోలవచ్చు, తద్వారా రిసెప్షన్ మెరుగుపడుతుంది.
వృత్తాకార ధ్రువణత అనేది అనేక యాంటెన్నాలకు కావాల్సిన లక్షణం. రెండు యాంటెన్నాలు వృత్తాకార ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ధ్రువణ అసమతుల్యత కారణంగా సిగ్నల్ నష్టంతో బాధపడవు. GPS సిస్టమ్‌లలో ఉపయోగించే యాంటెన్నాలు కుడిచేతి వృత్తాకార ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
ఇప్పుడు సరళ ధ్రువణ యాంటెన్నా వృత్తాకార ధ్రువణ తరంగాలను అందుకుంటుందని ఊహించండి. సమానంగా, వృత్తాకార ధ్రువణ యాంటెన్నా సరళ ధ్రువణ తరంగాలను స్వీకరించడానికి ప్రయత్నిస్తుందని భావించండి. ఫలితంగా పోలరైజేషన్ నష్ట కారకం ఏమిటి?
వృత్తాకార ధ్రువణత వాస్తవానికి రెండు ఆర్తోగోనల్ లీనియర్‌ పోలరైజ్డ్ వేవ్‌లు, 90 డిగ్రీలు దశకు దూరంగా ఉందని గుర్తుంచుకోండి. అందువల్ల, లీనియర్‌గా పోలరైజ్డ్ (LP) యాంటెన్నా వృత్తాకార ధ్రువణ (CP) వేవ్ ఫేజ్ భాగాన్ని మాత్రమే స్వీకరిస్తుంది. కాబట్టి, LP యాంటెన్నా 0.5 (-3dB) యొక్క పోలరైజేషన్ అసమతుల్యత నష్టాన్ని కలిగి ఉంటుంది. LP యాంటెన్నాను ఏ కోణంలో తిప్పినా ఇది నిజం. అందువలన:
పోలరైజేషన్ లాస్ ఫ్యాక్టర్‌ని కొన్నిసార్లు పోలరైజేషన్ ఎఫిషియెన్సీ, యాంటెన్నా అసమతుల్య కారకం లేదా యాంటెన్నా రిసెప్షన్ ఫ్యాక్టర్‌గా సూచిస్తారు. ఈ పేర్లన్నీ ఒకే భావనను సూచిస్తాయి.
పోస్ట్ సమయం: డిసెంబర్-22-2023
