ध्रुवीकरण एंटेना की बुनियादी विशेषताओं में से एक है। हमें सबसे पहले समतल तरंगों के ध्रुवीकरण को समझने की आवश्यकता है। फिर हम एंटीना ध्रुवीकरण के मुख्य प्रकारों पर चर्चा कर सकते हैं।
रैखिक ध्रुवीकरण
हम समतल विद्युत चुम्बकीय तरंग के ध्रुवीकरण को समझना शुरू करेंगे।
एक समतल विद्युतचुंबकीय (ईएम) तरंग में कई विशेषताएं होती हैं। पहला यह है कि बिजली एक दिशा में यात्रा करती है (दो ऑर्थोगोनल दिशाओं में कोई क्षेत्र नहीं बदलता है)। दूसरा, विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के लंबवत और एक दूसरे के लंबवत हैं। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र समतल तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत होते हैं। उदाहरण के तौर पर, समीकरण (1) द्वारा दिए गए एकल-आवृत्ति विद्युत क्षेत्र (ई फ़ील्ड) पर विचार करें। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र +z दिशा में यात्रा कर रहा है। विद्युत क्षेत्र +x दिशा में निर्देशित होता है। चुंबकीय क्षेत्र +y दिशा में है।
समीकरण (1) में, संकेतन का निरीक्षण करें:। यह एक यूनिट वेक्टर (लंबाई का एक वेक्टर) है, जो बताता है कि विद्युत क्षेत्र बिंदु x दिशा में है। समतल तरंग को चित्र 1 में दर्शाया गया है।
चित्र 1. +z दिशा में यात्रा करने वाले विद्युत क्षेत्र का चित्रमय प्रतिनिधित्व।
ध्रुवीकरण एक विद्युत क्षेत्र का निशान और प्रसार आकार (समोच्च) है। उदाहरण के तौर पर, समतल तरंग विद्युत क्षेत्र समीकरण (1) पर विचार करें। हम उस स्थिति का निरीक्षण करेंगे जहां समय के फलन के रूप में विद्युत क्षेत्र (X,Y,Z) = (0,0,0) है। इस क्षेत्र का आयाम समय के कई उदाहरणों में चित्र 2 में दर्शाया गया है। क्षेत्र "F" आवृत्ति पर दोलन कर रहा है।
चित्र 2. अलग-अलग समय पर विद्युत क्षेत्र (X, Y, Z) = (0,0,0) का निरीक्षण करें।
विद्युत क्षेत्र को मूल बिंदु पर आयाम में आगे और पीछे दोलन करते हुए देखा जाता है। विद्युत क्षेत्र हमेशा संकेतित x-अक्ष के अनुदिश होता है। चूँकि विद्युत क्षेत्र को एक ही रेखा पर बनाए रखा जाता है, इसलिए इस क्षेत्र को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत कहा जा सकता है। इसके अतिरिक्त, यदि एक्स-अक्ष जमीन के समानांतर है, तो इस क्षेत्र को क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत के रूप में भी वर्णित किया गया है। यदि क्षेत्र Y-अक्ष के अनुदिश उन्मुख है, तो तरंग को लंबवत 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, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, एक रेखा के अनुदिश पड़ी बाधा वाली एक विद्युत क्षेत्र तरंग भी रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होगी।
छवि 3. एक रैखिक ध्रुवीकृत तरंग का विद्युत क्षेत्र आयाम जिसका प्रक्षेपवक्र एक कोण है।
चित्र 3 में विद्युत क्षेत्र को समीकरण (2) द्वारा वर्णित किया जा सकता है। अब विद्युत क्षेत्र का एक x और y घटक है। दोनों घटक आकार में समान हैं.
समीकरण (2) के बारे में ध्यान देने योग्य एक बात दूसरे चरण में xy-घटक और इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्र है। इसका मतलब यह है कि दोनों घटकों का आयाम हर समय समान होता है।
गोलाकार ध्रुवीकरण
अब मान लीजिए कि समतल तरंग का विद्युत क्षेत्र समीकरण (3) द्वारा दिया गया है:
इस स्थिति में, X- और Y-तत्व चरण से 90 डिग्री बाहर हैं। यदि क्षेत्र को पहले की तरह फिर से (X, Y, Z) = (0,0,0) के रूप में देखा जाता है, तो विद्युत क्षेत्र बनाम समय वक्र नीचे चित्र 4 में दिखाए अनुसार दिखाई देगा।
चित्र 4. विद्युत क्षेत्र की ताकत (एक्स, वाई, जेड) = (0,0,0) ईक्यू डोमेन। (3).
चित्र 4 में विद्युत क्षेत्र एक वृत्त में घूमता है। इस प्रकार के क्षेत्र को गोलाकार ध्रुवीकृत तरंग के रूप में वर्णित किया गया है। वृत्ताकार ध्रुवीकरण के लिए, निम्नलिखित मानदंडों को पूरा किया जाना चाहिए:
- वृत्ताकार ध्रुवीकरण के लिए मानक
- विद्युत क्षेत्र में दो ऑर्थोगोनल (लंबवत) घटक होने चाहिए।
- विद्युत क्षेत्र के ऑर्थोगोनल घटकों का आयाम समान होना चाहिए।
- चतुर्भुज घटक चरण से 90 डिग्री बाहर होने चाहिए।
यदि वेव चित्र 4 स्क्रीन पर यात्रा कर रहे हैं, तो फ़ील्ड रोटेशन को वामावर्त और दाएं हाथ से गोलाकार ध्रुवीकृत (आरएचसीपी) कहा जाता है। यदि क्षेत्र को दक्षिणावर्त दिशा में घुमाया जाता है, तो क्षेत्र बाएं हाथ का गोलाकार ध्रुवीकरण (एलएचसीपी) होगा।
अण्डाकार ध्रुवीकरण
यदि विद्युत क्षेत्र में दो लंबवत घटक हैं, चरण से 90 डिग्री बाहर लेकिन समान परिमाण के, तो क्षेत्र अण्डाकार रूप से ध्रुवीकृत हो जाएगा। समीकरण (4) द्वारा वर्णित +z दिशा में यात्रा करने वाली समतल तरंग के विद्युत क्षेत्र को ध्यान में रखते हुए:
उस बिंदु का स्थान जिस पर विद्युत क्षेत्र वेक्टर की नोक ग्रहण करेगी, चित्र 5 में दिया गया है
चित्र 5. शीघ्र अण्डाकार ध्रुवीकरण तरंग विद्युत क्षेत्र। (4).
चित्र 5 में फ़ील्ड, वामावर्त दिशा में यात्रा करते हुए, स्क्रीन से बाहर यात्रा करते समय दाएं हाथ के लिए अण्डाकार होगी। यदि विद्युत क्षेत्र वेक्टर विपरीत दिशा में घूमता है, तो क्षेत्र बाएं हाथ से अण्डाकार रूप से ध्रुवीकृत हो जाएगा।
इसके अलावा, अण्डाकार ध्रुवीकरण इसकी विलक्षणता को दर्शाता है। प्रमुख और लघु अक्षों के आयाम के लिए विलक्षणता का अनुपात। उदाहरण के लिए, समीकरण (4) से तरंग विलक्षणता 1/0.3=3.33 है। अण्डाकार रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को प्रमुख अक्ष की दिशा द्वारा आगे वर्णित किया गया है। तरंग समीकरण (4) में एक अक्ष है जिसमें मुख्य रूप से x-अक्ष शामिल है। ध्यान दें कि प्रमुख अक्ष किसी भी समतल कोण पर हो सकता है। कोण का X, Y या Z अक्ष पर फिट होना आवश्यक नहीं है। अंत में, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि गोलाकार और रैखिक ध्रुवीकरण दोनों अण्डाकार ध्रुवीकरण के विशेष मामले हैं। 1.0 विलक्षण अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंग एक गोलाकार ध्रुवीकृत तरंग है। अनंत विलक्षणता वाली अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंगें। रैखिक ध्रुवीकृत तरंगें.
ऐन्टेना ध्रुवीकरण
अब जब हम ध्रुवीकृत समतल तरंग विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से अवगत हैं, तो एंटीना के ध्रुवीकरण को सरलता से परिभाषित किया गया है।
एंटीना ध्रुवीकरण एक एंटीना दूर-क्षेत्र मूल्यांकन, परिणामी विकिरणित क्षेत्र का ध्रुवीकरण। इसलिए, एंटेना को अक्सर "रैखिक रूप से ध्रुवीकृत" या "दाएं हाथ से गोलाकार ध्रुवीकृत एंटेना" के रूप में सूचीबद्ध किया जाता है।
यह सरल अवधारणा ऐन्टेना संचार के लिए महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, एक क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत एंटीना लंबवत ध्रुवीकृत एंटीना के साथ संचार नहीं करेगा। पारस्परिकता प्रमेय के कारण, एंटीना बिल्कुल उसी तरह से संचारित और प्राप्त करता है। इसलिए, लंबवत ध्रुवीकृत एंटेना लंबवत ध्रुवीकृत फ़ील्ड संचारित और प्राप्त करते हैं। इसलिए, यदि आप लंबवत ध्रुवीकृत क्षैतिज ध्रुवीकृत एंटीना को संप्रेषित करने का प्रयास करते हैं, तो कोई रिसेप्शन नहीं होगा।
सामान्य स्थिति में, एक दूसरे के सापेक्ष कोण ( ) द्वारा घुमाए गए दो रैखिक रूप से ध्रुवीकृत एंटेना के लिए, इस ध्रुवीकरण बेमेल के कारण होने वाली बिजली 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 बिजली हानि नहीं होती है। यदि एक एंटीना लंबवत रूप से ध्रुवीकृत है और दूसरा क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत है, तो कोण 90 डिग्री है, और कोई शक्ति स्थानांतरित नहीं होगी।
ध्यान दें: फ़ोन को अपने सिर के ऊपर से अलग-अलग कोणों पर ले जाना बताता है कि कभी-कभी रिसेप्शन क्यों बढ़ाया जा सकता है। सेल फोन एंटेना आमतौर पर रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होते हैं, इसलिए फोन को घुमाने से अक्सर फोन के ध्रुवीकरण से मेल खाया जा सकता है, जिससे रिसेप्शन में सुधार होता है।
वृत्ताकार ध्रुवीकरण कई एंटेना की एक वांछनीय विशेषता है। दोनों एंटेना गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत हैं और ध्रुवीकरण बेमेल के कारण सिग्नल हानि से पीड़ित नहीं होते हैं। जीपीएस सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले एंटेना दाएं हाथ से गोलाकार ध्रुवीकृत होते हैं।
अब मान लीजिए कि एक रैखिक ध्रुवीकृत एंटीना गोलाकार ध्रुवीकृत तरंगें प्राप्त करता है। समान रूप से, मान लें कि एक गोलाकार ध्रुवीकृत एंटीना रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को 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 चरण से 90 डिग्री बाहर हैं। इसलिए, एक रैखिक ध्रुवीकृत (एलपी) एंटीना केवल गोलाकार ध्रुवीकृत (सीपी) तरंग चरण घटक प्राप्त करेगा। इसलिए, एलपी एंटीना में 0.5 (-3dB) का ध्रुवीकरण बेमेल नुकसान होगा। यह सत्य 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 जाना जाता है। ये सभी नाम एक ही अवधारणा को दर्शाते हैं।
पोस्ट करने का समय: दिसंबर-22-2023
