ధ్రువణత అనేది యాంటెనాల ప్రాథమిక లక్షణాలలో ఒకటి. మనం మొదట సమతల తరంగాల ధ్రువణతను అర్థం చేసుకోవాలి. ఆ తర్వాత యాంటెనా ధ్రువణతలోని ప్రధాన రకాల గురించి చర్చించవచ్చు.
రేఖీయ ధ్రువీకరణ
మనం సమతల విద్యుదయస్కాంత తరంగం యొక్క ధ్రువణాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ప్రారంభిస్తాము.
సమతల విద్యుదయస్కాంత (EM) తరంగానికి అనేక లక్షణాలు ఉన్నాయి. మొదటిది, శక్తి ఒకే దిశలో ప్రయాణిస్తుంది (రెండు లంబ దిశలలో క్షేత్ర మార్పులు ఉండవు). రెండవది, విద్యుత్ క్షేత్రం మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం ఒకదానికొకటి లంబంగా ఉంటాయి. విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలు సమతల తరంగ ప్రసరణ దిశకు లంబంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, సమీకరణం (1) ద్వారా ఇవ్వబడిన ఒకే-పౌనఃపున్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని (E ఫీల్డ్) పరిగణించండి. విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం +z దిశలో ప్రయాణిస్తుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం +x దిశలో ఉంటుంది. అయస్కాంత క్షేత్రం +y దిశలో ఉంటుంది.
సమీకరణం (1) లో, ఈ సంకేతాన్ని గమనించండి: . ఇది ఒక యూనిట్ వెక్టర్ (పొడవు ఉన్న వెక్టర్), ఇది విద్యుత్ క్షేత్ర బిందువు x దిశలో ఉందని చెబుతుంది. సమతల తరంగం చిత్రం 1 లో వివరించబడింది.
పటం 1. +z దిశలో ప్రయాణించే విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క రేఖాచిత్ర ప్రాతినిధ్యం.
ధ్రువణత అనేది విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క జాడ మరియు వ్యాప్తి ఆకారం (సరిహద్దు). ఉదాహరణకు, సమతల తరంగ విద్యుత్ క్షేత్ర సమీకరణం (1)ని పరిగణించండి. విద్యుత్ క్షేత్రం (X,Y,Z) = (0,0,0) వద్ద ఉన్న స్థానాన్ని మనం కాలం యొక్క ప్రమేయంగా గమనిస్తాము. ఈ క్షేత్రం యొక్క వ్యాప్తిని పటం 2లో, కాలంలోని అనేక సందర్భాలలో ప్లాట్ చేయబడింది. ఈ క్షేత్రం "F" పౌనఃపున్యంతో డోలనం చేస్తోంది.
పటం 2. వివిధ సమయాలలో విద్యుత్ క్షేత్రం (X, Y, Z) = (0,0,0) ను గమనించండి.
మూలబిందువు వద్ద విద్యుత్ క్షేత్రం దాని వ్యాప్తిలో ముందుకు వెనుకకు డోలనం చేస్తూ గమనించబడింది. విద్యుత్ క్షేత్రం ఎల్లప్పుడూ సూచించిన x-అక్షం వెంబడి ఉంటుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం ఒకే రేఖ వెంబడి కొనసాగుతుంది కాబట్టి, ఈ క్షేత్రాన్ని రేఖీయ ధ్రువణత గలదిగా చెప్పవచ్చు. అదనంగా, ఒకవేళ X-అక్షం భూమికి సమాంతరంగా ఉంటే, ఈ క్షేత్రాన్ని క్షితిజసమాంతర ధ్రువణత గలదిగా కూడా వర్ణిస్తారు. ఒకవేళ క్షేత్రం Y-అక్షం వెంబడి అమరి ఉంటే, ఆ తరంగాన్ని నిలువు ధ్రువణత గలదిగా చెప్పవచ్చు.
రేఖీయ ధ్రువణ తరంగాలు క్షితిజ సమాంతర లేదా నిలువు అక్షం వెంబడి నిర్దేశించబడవలసిన అవసరం లేదు. ఉదాహరణకు, పటం 3లో చూపిన విధంగా ఒక రేఖ వెంబడి ఉండే పరిమితితో కూడిన విద్యుత్ క్షేత్ర తరంగం కూడా రేఖీయ ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
చిత్రం 3. ఒక కోణంలో పథం కలిగిన రేఖీయ ధ్రువణ తరంగం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్ర వ్యాప్తి.
పటం 3లోని విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సమీకరణం (2) ద్వారా వివరించవచ్చు. ఇప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్రానికి x మరియు y భాగాలు ఉన్నాయి. రెండు భాగాలు పరిమాణంలో సమానంగా ఉంటాయి.
సమీకరణం (2) గురించి గమనించవలసిన ఒక విషయం ఏమిటంటే రెండవ దశలోని xy-భాగం మరియు ఎలక్ట్రానిక్ క్షేత్రాలు. దీని అర్థం రెండు భాగాలు అన్ని సమయాలలో ఒకే వ్యాప్తిని కలిగి ఉంటాయి.
వృత్తాకార ధ్రువీకరణ
ఇప్పుడు ఒక సమతల తరంగం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రం సమీకరణం (3) ద్వారా ఇవ్వబడిందని అనుకుందాం:
ఈ సందర్భంలో, X మరియు Y మూలకాలు 90 డిగ్రీల దశలో వ్యత్యాసంలో ఉన్నాయి. మునుపటిలాగే క్షేత్రాన్ని (X, Y, Z) = (0,0,0) గా గమనిస్తే, విద్యుత్ క్షేత్రం వర్సెస్ సమయం వక్రరేఖ క్రింద పటం 4లో చూపిన విధంగా కనిపిస్తుంది.
పటం 4. విద్యుత్ క్షేత్ర బలం (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ డొమైన్. (3).
పటం 4లోని విద్యుత్ క్షేత్రం వృత్తాకారంలో తిరుగుతుంది. ఈ రకమైన క్షేత్రాన్ని వృత్తాకార ధ్రువణ తరంగం అని అంటారు. వృత్తాకార ధ్రువణానికి, ఈ క్రింది ప్రమాణాలు తప్పనిసరిగా పాటించాలి:
- వృత్తాకార ధ్రువీకరణకు ప్రమాణం
- విద్యుత్ క్షేత్రానికి రెండు లంబ (ఆర్థోగోనల్) భాగాలు ఉండాలి.
- విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క లంబాంశాలు సమాన వ్యాప్తిని కలిగి ఉండాలి.
- క్వాడ్రేచర్ కాంపోనెంట్లు 90 డిగ్రీల అవుట్ ఆఫ్ ఫేజ్లో ఉండాలి.
వేవ్ ఫిగర్ 4 స్క్రీన్పై ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు, క్షేత్ర భ్రమణం అపసవ్య దిశలో మరియు కుడిచేతి వృత్తాకార ధ్రువణత (RHCP) కలిగి ఉంటుందని అంటారు. ఒకవేళ క్షేత్రం సవ్యదిశలో తిప్పబడితే, ఆ క్షేత్రం ఎడమచేతి వృత్తాకార ధ్రువణత (LHCP) కలిగి ఉంటుంది.
దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువీకరణ
విద్యుత్ క్షేత్రానికి రెండు లంబ భాగాలు ఉంటే, అవి 90 డిగ్రీల దశ వ్యత్యాసంతో కానీ సమాన పరిమాణంలో ఉంటే, ఆ క్షేత్రం దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సమీకరణం (4) ద్వారా వివరించబడిన +z దిశలో ప్రయాణించే సమతల తరంగం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని పరిగణించండి:
విద్యుత్ క్షేత్ర సదిశ యొక్క కొన ఉండే బిందువు యొక్క బిందుపథం పటం 5లో ఇవ్వబడింది.
పటం 5. తక్షణ దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణ తరంగ విద్యుత్ క్షేత్రం. (4).
పటం 5లో చూపిన క్షేత్రం, అపసవ్య దిశలో ప్రయాణిస్తూ, తెర నుండి బయటకు వెళితే కుడిచేతి దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఒకవేళ విద్యుత్ క్షేత్ర సదిశ వ్యతిరేక దిశలో తిరిగితే, ఆ క్షేత్రం ఎడమచేతి దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
ఇంకా, దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణత దాని ఉత్కేంద్రతను సూచిస్తుంది. ఉత్కేంద్రతకు మరియు ప్రధాన మరియు చిన్న అక్షాల వ్యాప్తికి గల నిష్పత్తి. ఉదాహరణకు, సమీకరణం (4) నుండి తరంగ ఉత్కేంద్రత 1/0.3 = 3.33. దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణ తరంగాలు ప్రధాన అక్షం యొక్క దిశ ద్వారా మరింతగా వివరించబడతాయి. తరంగ సమీకరణం (4) ప్రాథమికంగా x-అక్షాన్ని కలిగి ఉన్న అక్షాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ప్రధాన అక్షం ఏదైనా సమతల కోణంలో ఉండవచ్చని గమనించండి. కోణం X, Y లేదా Z అక్షానికి సరిపోవాల్సిన అవసరం లేదు. చివరగా, వృత్తాకార మరియు రేఖీయ ధ్రువణత రెండూ దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణత యొక్క ప్రత్యేక సందర్భాలు అని గమనించడం ముఖ్యం. 1.0 ఉత్కేంద్ర దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణ తరంగం ఒక వృత్తాకార ధ్రువణ తరంగం. అనంత ఉత్కేంద్రత కలిగిన దీర్ఘవృత్తాకార ధ్రువణ తరంగాలు. రేఖీయ ధ్రువణ తరంగాలు.
యాంటెన్నా ధ్రువీకరణ
ఇప్పుడు మనకు ధ్రువణ సమతల తరంగ విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాల గురించి అవగాహన ఉంది కాబట్టి, యాంటెనా యొక్క ధ్రువణాన్ని సులభంగా నిర్వచించవచ్చు.
యాంటెన్నా ధ్రువణత అనేది యాంటెన్నా యొక్క సుదూర క్షేత్ర మూల్యాంకనం, ఇది ఫలితంగా వెలువడే వికిరణ క్షేత్రం యొక్క ధ్రువణతను సూచిస్తుంది. అందువల్ల, యాంటెన్నాలను తరచుగా "రేఖీయ ధ్రువణత గలవి" లేదా "కుడిచేతి వృత్తాకార ధ్రువణత గల యాంటెన్నాలు"గా వర్గీకరిస్తారు.
యాంటెన్నా కమ్యూనికేషన్లకు ఈ సరళమైన భావన చాలా ముఖ్యం. మొదటగా, క్షితిజ సమాంతర ధ్రువణత గల యాంటెన్నా, నిలువు ధ్రువణత గల యాంటెన్నాతో కమ్యూనికేట్ చేయదు. రెసిప్రొసిటీ సిద్ధాంతం ప్రకారం, యాంటెన్నా ప్రసారం మరియు స్వీకరణ రెండూ సరిగ్గా ఒకే విధంగా జరుగుతాయి. అందువల్ల, నిలువు ధ్రువణత గల యాంటెన్నాలు నిలువు ధ్రువణత గల క్షేత్రాలను ప్రసారం మరియు స్వీకరణ చేస్తాయి. కాబట్టి, మీరు నిలువు ధ్రువణత గల యాంటెన్నాను క్షితిజ సమాంతర ధ్రువణత గల యాంటెన్నా ద్వారా ప్రసారం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తే, ఎటువంటి రిసెప్షన్ జరగదు.
సాధారణ సందర్భంలో, ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా ఒక కోణం ( ) తో తిప్పబడిన రెండు సరళ ధ్రువణ యాంటెనాల కోసం, ఈ ధ్రువణ అసమతుల్యత కారణంగా శక్తి నష్టాన్ని ధ్రువణ నష్ట కారకం (PLF) ద్వారా వివరించవచ్చు:
అందువల్ల, రెండు యాంటెనాలు ఒకే ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటే, వాటి వికిరణ ఎలక్ట్రాన్ క్షేత్రాల మధ్య కోణం సున్నాగా ఉంటుంది మరియు ధ్రువణ వ్యత్యాసం కారణంగా శక్తి నష్టం ఉండదు. ఒక యాంటెనా నిలువుగా ధ్రువణమై, మరొకటి అడ్డంగా ధ్రువణమైతే, కోణం 90 డిగ్రీలు ఉంటుంది, మరియు శక్తి బదిలీ జరగదు.
గమనిక: ఫోన్ను మీ తలపైన వివిధ కోణాల్లో తిప్పడం వల్ల కొన్నిసార్లు రిసెప్షన్ ఎందుకు పెరుగుతుందో అర్థమవుతుంది. సెల్ ఫోన్ యాంటెనాలు సాధారణంగా లీనియర్లీ పోలరైజ్డ్ అయి ఉంటాయి, కాబట్టి ఫోన్ను తిప్పడం ద్వారా తరచుగా ఫోన్ యొక్క పోలరైజేషన్ను సరిపోల్చవచ్చు, తద్వారా రిసెప్షన్ మెరుగుపడుతుంది.
వృత్తాకార ధ్రువీకరణ అనేది అనేక యాంటెనాలకు కావలసిన ఒక లక్షణం. ఈ రెండు యాంటెనాలు వృత్తాకార ధ్రువీకరణను కలిగి ఉంటాయి మరియు ధ్రువీకరణ అసమతుల్యత కారణంగా సంకేత నష్టాన్ని ఎదుర్కోవు. GPS వ్యవస్థలలో ఉపయోగించే యాంటెనాలు కుడిచేతి వృత్తాకార ధ్రువీకరణను కలిగి ఉంటాయి.
ఇప్పుడు ఒక రేఖీయ ధ్రువణ యాంటెన్నా వృత్తాకార ధ్రువణ తరంగాలను స్వీకరిస్తుందని అనుకుందాం. దానికి సమానంగా, ఒక వృత్తాకార ధ్రువణ యాంటెన్నా రేఖీయ ధ్రువణ తరంగాలను స్వీకరించడానికి ప్రయత్నిస్తుందని అనుకుందాం. ఫలితంగా వచ్చే ధ్రువణ నష్ట కారకం ఎంత?
సర్క్యులర్ పోలరైజేషన్ అనేది వాస్తవానికి 90 డిగ్రీల ఫేజ్ వ్యత్యాసంలో ఉండే రెండు ఆర్థోగోనల్ లీనియర్లీ పోలరైజ్డ్ తరంగాలు అని గుర్తుంచుకోండి. అందువల్ల, ఒక లీనియర్లీ పోలరైజ్డ్ (LP) యాంటెన్నా సర్క్యులర్లీ పోలరైజ్డ్ (CP) తరంగ ఫేజ్ కాంపోనెంట్ను మాత్రమే స్వీకరిస్తుంది. అందువల్ల, LP యాంటెన్నా 0.5 (-3dB) పోలరైజేషన్ మిస్మ్యాచ్ నష్టాన్ని కలిగి ఉంటుంది. LP యాంటెన్నాను ఏ కోణంలో తిప్పినా ఇది నిజం. అందువల్ల:
పోలరైజేషన్ నష్ట కారకాన్ని కొన్నిసార్లు పోలరైజేషన్ సామర్థ్యం, యాంటెన్నా అసమతుల్యత కారకం లేదా యాంటెన్నా స్వీకరణ కారకం అని కూడా అంటారు. ఈ పేర్లన్నీ ఒకే భావనను సూచిస్తాయి.
పోస్ట్ సమయం: డిసెంబర్-22-2023
