ध्रुवीकरण एंटेना की बुनियादी विशेषताओं में से एक है। हमें सबसे पहले समतल तरंगों के ध्रुवीकरण को समझना होगा। फिर हम एंटेना ध्रुवीकरण के मुख्य प्रकारों पर चर्चा कर सकते हैं।
रैखिक ध्रुवीकरण
हम समतल विद्युतचुंबकीय तरंग के ध्रुवीकरण को समझना शुरू करेंगे।
एक समतल विद्युतचुंबकीय (EM) तरंग की कई विशेषताएँ होती हैं। पहली यह है कि शक्ति एक दिशा में यात्रा करती है (दो लंबवत दिशाओं में कोई क्षेत्र परिवर्तन नहीं होता)। दूसरा, विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के लंबवत और एक दूसरे के लंबवत होते हैं। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र समतल तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत होते हैं। उदाहरण के लिए, समीकरण (1) द्वारा दिए गए एकल-आवृत्ति विद्युत क्षेत्र (E क्षेत्र) पर विचार करें। विद्युतचुंबकीय क्षेत्र +z दिशा में यात्रा कर रहा है। विद्युत क्षेत्र +x दिशा में निर्देशित है। चुंबकीय क्षेत्र +y दिशा में है।
समीकरण (1) में, संकेतन पर ध्यान दें: . यह एक इकाई सदिश (लंबाई का एक सदिश) है, जो बताता है कि विद्युत क्षेत्र बिंदु x दिशा में है। समतल तरंग को चित्र 1 में दर्शाया गया है।
आकृति 1. +z दिशा में यात्रा करने वाले विद्युत क्षेत्र का ग्राफिकल प्रतिनिधित्व।
ध्रुवीकरण विद्युत क्षेत्र का ट्रेस और प्रसार आकार (समोच्च) है। उदाहरण के लिए, समतल तरंग विद्युत क्षेत्र समीकरण (1) पर विचार करें। हम उस स्थिति का निरीक्षण करेंगे जहाँ विद्युत क्षेत्र समय के एक फ़ंक्शन के रूप में (X,Y,Z) = (0,0,0) है। इस क्षेत्र का आयाम चित्र 2 में समय के कई उदाहरणों पर प्लॉट किया गया है। क्षेत्र आवृत्ति "F" पर दोलन कर रहा है।
चित्र 2. विभिन्न समयों पर विद्युत क्षेत्र (X, Y, Z) = (0,0,0) का प्रेक्षण करें।
विद्युत क्षेत्र मूल बिन्दु पर देखा जाता है, जो आयाम में आगे-पीछे दोलन करता है। विद्युत क्षेत्र हमेशा संकेतित x-अक्ष के साथ होता है। चूँकि विद्युत क्षेत्र को एक ही रेखा के साथ बनाए रखा जाता है, इसलिए इस क्षेत्र को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत कहा जा सकता है। इसके अतिरिक्त, यदि X-अक्ष जमीन के समानांतर है, तो इस क्षेत्र को क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत भी कहा जाता है। यदि क्षेत्र Y-अक्ष के साथ उन्मुख है, तो तरंग को लंबवत रूप से ध्रुवीकृत कहा जा सकता है।
रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ निर्देशित करने की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, चित्र 3 में दिखाए गए अनुसार एक रेखा के साथ स्थित एक प्रतिबंध के साथ एक विद्युत क्षेत्र तरंग भी रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होगी।
छवि 3. एक रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंग का विद्युत क्षेत्र आयाम जिसका प्रक्षेप पथ एक कोण है।
चित्र 3 में विद्युत क्षेत्र को समीकरण (2) द्वारा वर्णित किया जा सकता है। अब विद्युत क्षेत्र के x और y घटक हैं। दोनों घटक बराबर आकार के हैं।
समीकरण (2) के बारे में ध्यान देने वाली एक बात यह है कि दूसरे चरण में xy-घटक और इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्र हैं। इसका मतलब है कि दोनों घटकों का आयाम हर समय समान रहता है।
वृत्ताकार ध्रुवीकरण
अब मान लीजिए कि समतल तरंग का विद्युत क्षेत्र समीकरण (3) द्वारा दिया गया है:
इस मामले में, X- और Y-तत्व 90 डिग्री के चरण से बाहर हैं। यदि क्षेत्र को पहले की तरह (X, Y, Z) = (0,0,0) के रूप में फिर से देखा जाता है, तो विद्युत क्षेत्र बनाम समय वक्र नीचे चित्र 4 में दिखाए अनुसार दिखाई देगा।
चित्र 4. विद्युत क्षेत्र की मजबूती (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ डोमेन. (3).
चित्र 4 में विद्युत क्षेत्र एक वृत्त में घूमता है। इस प्रकार के क्षेत्र को वृत्ताकार ध्रुवीकृत तरंग के रूप में वर्णित किया जाता है। वृत्ताकार ध्रुवीकरण के लिए, निम्नलिखित मानदंड पूरे होने चाहिए:
- वृत्ताकार ध्रुवीकरण के लिए मानक
- विद्युत क्षेत्र में दो लंबवत् घटक होने चाहिए।
- विद्युत क्षेत्र के ऑर्थोगोनल घटकों का आयाम समान होना चाहिए।
- चतुर्भुज घटकों को 90 डिग्री के चरण से बाहर होना चाहिए।
यदि वेव फिगर 4 स्क्रीन पर यात्रा की जाए, तो फील्ड रोटेशन को वामावर्त और दाएं हाथ का गोलाकार ध्रुवीकृत (RHCP) कहा जाता है। यदि फील्ड को दक्षिणावर्त दिशा में घुमाया जाता है, तो फील्ड बाएं हाथ का गोलाकार ध्रुवीकरण (LHCP) होगा।
अण्डाकार ध्रुवीकरण
यदि विद्युत क्षेत्र में दो लंबवत घटक हैं, जो 90 डिग्री के चरण से बाहर हैं लेकिन समान परिमाण के हैं, तो क्षेत्र अण्डाकार रूप से ध्रुवीकृत होगा। समीकरण (4) द्वारा वर्णित +z दिशा में यात्रा करने वाली समतल तरंग के विद्युत क्षेत्र पर विचार करते हुए:
उस बिंदु का स्थान जिस पर विद्युत क्षेत्र सदिश की नोक स्थित होगी, चित्र 5 में दिया गया है
चित्र 5. शीघ्र अण्डाकार ध्रुवीकरण तरंग विद्युत क्षेत्र. (4).
चित्र 5 में दिखाया गया क्षेत्र, जो वामावर्त दिशा में यात्रा कर रहा है, यदि स्क्रीन से बाहर की ओर यात्रा कर रहा है तो दाएं हाथ का अण्डाकार होगा। यदि विद्युत क्षेत्र वेक्टर विपरीत दिशा में घूमता है, तो क्षेत्र बाएं हाथ का अण्डाकार ध्रुवीकृत होगा।
इसके अलावा, अण्डाकार ध्रुवीकरण इसकी उत्केन्द्रता को संदर्भित करता है। प्रमुख और लघु अक्षों के आयाम से उत्केन्द्रता का अनुपात। उदाहरण के लिए, समीकरण (4) से तरंग उत्केन्द्रता 1/0.3 = 3.33 है। अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंगों को प्रमुख अक्ष की दिशा द्वारा आगे वर्णित किया जाता है। तरंग समीकरण (4) में एक अक्ष होता है जिसमें मुख्य रूप से x-अक्ष होता है। ध्यान दें कि प्रमुख अक्ष किसी भी समतल कोण पर हो सकता है। कोण को X, Y या Z अक्ष के अनुरूप होना आवश्यक नहीं है। अंत में, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वृत्ताकार और रैखिक ध्रुवीकरण दोनों अण्डाकार ध्रुवीकरण के विशेष मामले हैं। 1.0 उत्केन्द्रीय अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंग एक वृत्ताकार ध्रुवीकृत तरंग है। अनंत उत्केन्द्रता वाली अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंगें। रैखिक ध्रुवीकृत तरंगें।
एंटीना ध्रुवीकरण
अब जब हम ध्रुवीकृत समतल तरंग विद्युतचुंबकीय क्षेत्रों से अवगत हैं, तो एंटीना के ध्रुवीकरण को सरलता से परिभाषित किया जा सकता है।
एंटीना ध्रुवीकरण एक एंटीना दूर-क्षेत्र मूल्यांकन, जिसके परिणामस्वरूप विकिरणित क्षेत्र का ध्रुवीकरण होता है। इसलिए, एंटेना को अक्सर "रैखिक रूप से ध्रुवीकृत" या "दाएं हाथ के परिपत्र ध्रुवीकृत एंटेना" के रूप में सूचीबद्ध किया जाता है।
यह सरल अवधारणा एंटीना संचार के लिए महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, एक क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत एंटीना एक ऊर्ध्वाधर रूप से ध्रुवीकृत एंटीना के साथ संचार नहीं करेगा। पारस्परिकता सिद्धांत के कारण, एंटीना बिल्कुल उसी तरह संचारित और प्राप्त करता है। इसलिए, ऊर्ध्वाधर रूप से ध्रुवीकृत एंटीना ऊर्ध्वाधर रूप से ध्रुवीकृत क्षेत्रों को संचारित और प्राप्त करते हैं। इसलिए, यदि आप एक ऊर्ध्वाधर रूप से ध्रुवीकृत क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत एंटीना को संप्रेषित करने का प्रयास करते हैं, तो कोई रिसेप्शन नहीं होगा।
सामान्य मामले में, एक दूसरे के सापेक्ष कोण ( ) से घुमाए गए दो रैखिक रूप से ध्रुवीकृत एंटेना के लिए, इस ध्रुवीकरण बेमेल के कारण होने वाली शक्ति हानि को ध्रुवीकरण हानि कारक (पीएलएफ) द्वारा वर्णित किया जाएगा:
इसलिए, यदि दो एंटेना का ध्रुवीकरण समान है, तो उनके विकिरणित इलेक्ट्रॉन क्षेत्रों के बीच का कोण शून्य है और ध्रुवीकरण बेमेल के कारण कोई शक्ति हानि नहीं होती है। यदि एक एंटेना ऊर्ध्वाधर रूप से ध्रुवीकृत है और दूसरा क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत है, तो कोण 90 डिग्री है, और कोई शक्ति स्थानांतरित नहीं होगी।
नोट: फ़ोन को अपने सिर के ऊपर से अलग-अलग कोणों पर घुमाने से यह पता चलता है कि कभी-कभी रिसेप्शन क्यों बढ़ सकता है। सेल फ़ोन के एंटेना आमतौर पर रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होते हैं, इसलिए फ़ोन को घुमाने से अक्सर फ़ोन के ध्रुवीकरण से मिलान किया जा सकता है, जिससे रिसेप्शन में सुधार होता है।
वृत्ताकार ध्रुवीकरण कई एंटेना की एक वांछनीय विशेषता है। दोनों एंटेना वृत्ताकार रूप से ध्रुवीकृत होते हैं और ध्रुवीकरण बेमेल के कारण सिग्नल हानि से ग्रस्त नहीं होते हैं। GPS सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले एंटेना दाएं हाथ के वृत्ताकार रूप से ध्रुवीकृत होते हैं।
अब मान लीजिए कि एक रैखिक रूप से ध्रुवीकृत एंटीना वृत्ताकार रूप से ध्रुवीकृत तरंगें प्राप्त करता है। इसी तरह, मान लीजिए कि एक वृत्ताकार रूप से ध्रुवीकृत एंटीना रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगें प्राप्त करने का प्रयास करता है। परिणामी ध्रुवीकरण हानि कारक क्या है?
याद रखें कि वृत्ताकार ध्रुवीकरण वास्तव में दो ऑर्थोगोनल रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगें हैं, जो 90 डिग्री चरण से बाहर हैं। इसलिए, एक रैखिक रूप से ध्रुवीकृत (एलपी) एंटीना केवल वृत्ताकार रूप से ध्रुवीकृत (सीपी) तरंग चरण घटक प्राप्त करेगा। इसलिए, एलपी एंटीना में 0.5 (-3dB) का ध्रुवीकरण बेमेल नुकसान होगा। यह सच है चाहे एलपी एंटीना को किसी भी कोण पर घुमाया जाए। इसलिए:
ध्रुवीकरण हानि कारक को कभी-कभी ध्रुवीकरण दक्षता, एंटीना बेमेल कारक, या एंटीना रिसेप्शन कारक के रूप में संदर्भित किया जाता है। ये सभी नाम एक ही अवधारणा को संदर्भित करते हैं।
पोस्ट करने का समय: 22-दिसंबर-2023
