ആന്റിനകളുടെ അടിസ്ഥാന സ്വഭാവസവിശേഷതകളിൽ ഒന്നാണ് പോളറൈസേഷൻ. ആദ്യം നമ്മൾ പ്ലെയിൻ തരംഗങ്ങളുടെ പോളറൈസേഷൻ മനസ്സിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്. തുടർന്ന് ആന്റിന പോളറൈസേഷന്റെ പ്രധാന തരങ്ങളെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യാം.
രേഖീയ ധ്രുവീകരണം
ഒരു തലം വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗത്തിന്റെ ധ്രുവീകരണം നമ്മൾ മനസ്സിലാക്കാൻ തുടങ്ങും.
ഒരു പ്ലാനർ ഇലക്ട്രോമാഗ്നറ്റിക് (EM) തരംഗത്തിന് നിരവധി സ്വഭാവസവിശേഷതകളുണ്ട്. ആദ്യത്തേത്, പവർ ഒരു ദിശയിലേക്ക് സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്നതാണ് (രണ്ട് ഓർത്തോഗണൽ ദിശകളിൽ ഫീൽഡ് മാറുന്നില്ല). രണ്ടാമതായി, വൈദ്യുത മണ്ഡലവും കാന്തിക മണ്ഡലവും പരസ്പരം ലംബമായും പരസ്പരം ഓർത്തോഗണലുമാണ്. വൈദ്യുത, കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങൾ തലം തരംഗ പ്രചാരണത്തിന്റെ ദിശയ്ക്ക് ലംബമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, സമവാക്യം (1) നൽകിയിരിക്കുന്ന ഒരു സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് (E ഫീൽഡ്) പരിഗണിക്കുക. വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലം +z ദിശയിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്. വൈദ്യുത മണ്ഡലം +x ദിശയിലാണ് നയിക്കപ്പെടുന്നത്. കാന്തിക മണ്ഡലം +y ദിശയിലാണ്.
സമവാക്യം (1) ൽ, ഈ നൊട്ടേഷൻ നിരീക്ഷിക്കുക: ഇത് ഒരു യൂണിറ്റ് വെക്റ്റർ ആണ് (നീളത്തിന്റെ ഒരു വെക്റ്റർ), ഇത് വൈദ്യുത മണ്ഡല പോയിന്റ് x ദിശയിലാണെന്ന് പറയുന്നു. തലം തരംഗം ചിത്രം 1 ൽ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 1. +z ദിശയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഗ്രാഫിക്കൽ പ്രാതിനിധ്യം.
ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ട്രെയ്‌സും പ്രൊപ്പഗേഷൻ ആകൃതിയും (കോണ്ടൂർ) ആണ് ധ്രുവീകരണം. ഉദാഹരണത്തിന്, തലം തരംഗ വൈദ്യുത മണ്ഡല സമവാക്യം (1) പരിഗണിക്കുക. സമയത്തിന്റെ ഒരു ഫംഗ്‌ഷനായി വൈദ്യുത മണ്ഡലം (X,Y,Z) = (0,0,0) ആയിരിക്കുന്ന സ്ഥാനം നമുക്ക് നിരീക്ഷിക്കാം. ഈ മണ്ഡലത്തിന്റെ വ്യാപ്തി ചിത്രം 2-ൽ, സമയത്തിലെ നിരവധി സന്ദർഭങ്ങളിൽ പ്ലോട്ട് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഫീൽഡ് "F" ആവൃത്തിയിൽ ആന്ദോളനം ചെയ്യുന്നു.
ചിത്രം 2. വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിലെ വൈദ്യുത മണ്ഡലം (X, Y, Z) = (0,0,0) നിരീക്ഷിക്കുക.
ഉത്ഭവസ്ഥാനത്ത് വൈദ്യുത മണ്ഡലം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, വ്യാപ്തിയിൽ മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും ആന്ദോളനം ചെയ്യുന്നു. വൈദ്യുത മണ്ഡലം എല്ലായ്പ്പോഴും സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന x-അക്ഷത്തിലായിരിക്കും. വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഒരു രേഖയിലൂടെ നിലനിർത്തുന്നതിനാൽ, ഈ മണ്ഡലത്തെ രേഖീയമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ടതായി പറയാം. കൂടാതെ, X-അക്ഷം ഭൂമിക്ക് സമാന്തരമാണെങ്കിൽ, ഈ മണ്ഡലത്തെ തിരശ്ചീനമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ടതായും വിവരിക്കുന്നു. ഫീൽഡ് Y-അക്ഷത്തിൽ ഓറിയന്റഡ് ആണെങ്കിൽ, തരംഗത്തെ ലംബമായി ധ്രുവീകരിച്ചതായി പറയാം.
രേഖീയ ധ്രുവീകരണ തരംഗങ്ങളെ തിരശ്ചീനമായോ ലംബമായോ ഒരു അക്ഷത്തിലൂടെ നയിക്കേണ്ടതില്ല. ഉദാഹരണത്തിന്, ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു രേഖയിൽ ഒരു നിയന്ത്രണമുള്ള ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡല തരംഗവും രേഖീയ ധ്രുവീകരണത്തിന് വിധേയമാകും.
ചിത്രം 3. ഒരു രേഖീയ ധ്രുവീകരണ തരംഗത്തിന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡല വ്യാപ്തി, അതിന്റെ പാത ഒരു കോൺ ആണ്.
ചിത്രം 3 ലെ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തെ സമവാക്യം (2) ഉപയോഗിച്ച് വിവരിക്കാം. ഇപ്പോൾ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഒരു x ഉം y ഉം ഘടകങ്ങൾ ഉണ്ട്. രണ്ട് ഘടകങ്ങളും വലിപ്പത്തിൽ തുല്യമാണ്.
സമവാക്യം (2) സംബന്ധിച്ച് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ട ഒരു കാര്യം രണ്ടാം ഘട്ടത്തിലെ xy-ഘടകവും ഇലക്ട്രോണിക് ഫീൽഡുകളുമാണ്. ഇതിനർത്ഥം രണ്ട് ഘടകങ്ങൾക്കും എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരേ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് ഉണ്ടെന്നാണ്.
വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണം
ഇനി ഒരു തലം തരംഗത്തിന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡലം സമവാക്യം (3) വഴി നൽകുന്നുവെന്ന് കരുതുക:
ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, X- ഉം Y-ഉം ഘടകങ്ങൾ 90 ഡിഗ്രി ഫേസിന് പുറത്താണ്. ഫീൽഡ് വീണ്ടും മുമ്പത്തെപ്പോലെ (X, Y, Z) = (0,0,0) ആയി നിരീക്ഷിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ചിത്രം 4-ൽ താഴെ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വൈദ്യുത മണ്ഡലവും സമയ വക്രവും ദൃശ്യമാകും.
ചിത്രം 4. ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ശക്തി (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ ഡൊമെയ്ൻ. (3).
ചിത്രം 4 ലെ വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഒരു വൃത്തത്തിൽ കറങ്ങുന്നു. ഈ തരം മണ്ഡലത്തെ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണ തരംഗം എന്ന് വിവരിക്കുന്നു. വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണത്തിന്, ഇനിപ്പറയുന്ന മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കേണ്ടതുണ്ട്:
- വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണത്തിനുള്ള മാനദണ്ഡം
- വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന് രണ്ട് ലംബ (ലംബ) ഘടകങ്ങൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം.
- വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിലെ ഓർത്തോഗണൽ ഘടകങ്ങൾക്ക് തുല്യ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം.
- ക്വാഡ്രേച്ചർ ഘടകങ്ങൾ 90 ഡിഗ്രി ഫേസിന് പുറത്തായിരിക്കണം.
വേവ് ഫിഗർ 4 സ്ക്രീനിൽ സഞ്ചരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഫീൽഡ് റൊട്ടേഷൻ എതിർ ഘടികാരദിശയിലും വലതു കൈ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണത്തിലും (RHCP) ആണെന്ന് പറയപ്പെടുന്നു. ഫീൽഡ് ഘടികാരദിശയിൽ തിരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഫീൽഡ് ഇടത് കൈ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണം (LHCP) ആയിരിക്കും.
എലിപ്റ്റിക്കൽ പോളറൈസേഷൻ
വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന് രണ്ട് ലംബ ഘടകങ്ങൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, അവ 90 ഡിഗ്രി ഫേസിന് പുറത്താണെങ്കിലും തുല്യ കാന്തിമാനമുള്ളതാണെങ്കിൽ, മണ്ഡലം ദീർഘവൃത്താകൃതിയിൽ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടും. +z ദിശയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു തലം തരംഗത്തിന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡലം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, സമവാക്യം (4) വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു:
വൈദ്യുത മണ്ഡല വെക്‌ടറിന്റെ അഗ്രം അനുമാനിക്കുന്ന ബിന്ദുവിന്റെ സ്ഥാനം ചിത്രം 5-ൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 5. പ്രോംപ്റ്റ് എലിപ്റ്റിക്കൽ പോളറൈസേഷൻ വേവ് ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ്. (4).
ചിത്രം 5-ലെ എതിർ ഘടികാരദിശയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഫീൽഡ്, സ്ക്രീനിൽ നിന്ന് പുറത്തേക്ക് സഞ്ചരിക്കുകയാണെങ്കിൽ വലതു കൈകൊണ്ടുള്ള ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലായിരിക്കും. വൈദ്യുത മണ്ഡല വെക്റ്റർ എതിർ ദിശയിൽ കറങ്ങുകയാണെങ്കിൽ, ഇടതു കൈകൊണ്ടുള്ള ഫീൽഡ് ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലായിരിക്കും.
കൂടാതെ, ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണം അതിന്റെ ഉത്കേന്ദ്രതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. മേജർ, മൈനർ അക്ഷങ്ങളുടെ വ്യാപ്തിയിലേക്കുള്ള ഉത്കേന്ദ്രത അനുപാതം. ഉദാഹരണത്തിന്, സമവാക്യം (4) ൽ നിന്നുള്ള തരംഗ ഉത്കേന്ദ്രത 1/0.3= 3.33 ആണ്. ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട തരംഗങ്ങളെ മേജർ അക്ഷത്തിന്റെ ദിശ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ വിവരിക്കുന്നു. തരംഗ സമവാക്യത്തിന് (4) പ്രധാനമായും x-അക്ഷം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു അക്ഷമുണ്ട്. പ്രധാന അക്ഷം ഏത് തലം കോണിലും ആകാം എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക. X, Y അല്ലെങ്കിൽ Z അക്ഷവുമായി പൊരുത്തപ്പെടാൻ കോൺ ആവശ്യമില്ല. അവസാനമായി, വൃത്താകൃതിയും രേഖീയ ധ്രുവീകരണവും ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണത്തിന്റെ പ്രത്യേക കേസുകളാണെന്ന കാര്യം ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. 1.0 ഉത്കേന്ദ്രീകൃത ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണ തരംഗം ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവമാണ്. അനന്തമായ ഉത്കേന്ദ്രതയുള്ള ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട തരംഗങ്ങൾ. രേഖീയ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട തരംഗങ്ങൾ.
ആന്റിന ധ്രുവീകരണം
ഇപ്പോൾ നമുക്ക് ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട തലം തരംഗ വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളെക്കുറിച്ച് അറിയാം, ഒരു ആന്റിനയുടെ ധ്രുവീകരണം ലളിതമായി നിർവചിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
ആന്റിന പോളറൈസേഷൻ ഒരു ആന്റിന ഫാർ-ഫീൽഡ് വിലയിരുത്തൽ, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വികിരണ മണ്ഡലത്തിന്റെ പോളറൈസേഷൻ. അതിനാൽ, ആന്റിനകളെ പലപ്പോഴും "രേഖീയമായി പോളറൈസ് ചെയ്തത്" അല്ലെങ്കിൽ "വലത് കൈ വൃത്താകൃതിയിൽ പോളറൈസ് ചെയ്തത്" എന്ന് പട്ടികപ്പെടുത്തുന്നു.
ആന്റിന ആശയവിനിമയങ്ങൾക്ക് ഈ ലളിതമായ ആശയം പ്രധാനമാണ്. ഒന്നാമതായി, തിരശ്ചീനമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ആന്റിന ലംബമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ആന്റിനയുമായി ആശയവിനിമയം നടത്തില്ല. പരസ്പര സിദ്ധാന്തം കാരണം, ആന്റിന അതേ രീതിയിൽ തന്നെ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുകയും സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, ലംബമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ആന്റിനകൾ ലംബമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ഫീൽഡുകൾ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുകയും സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, നിങ്ങൾ ലംബമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട തിരശ്ചീനമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ആന്റിനയെ അറിയിക്കാൻ ശ്രമിച്ചാൽ, സ്വീകരണം ഉണ്ടാകില്ല.
പൊതുവായ സാഹചര്യത്തിൽ, ഒരു കോണിൽ ( ) പരസ്പരം ആപേക്ഷികമായി കറങ്ങുന്ന രണ്ട് രേഖീയ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ആന്റിനകൾക്ക്, ഈ ധ്രുവീകരണ പൊരുത്തക്കേട് മൂലമുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതി നഷ്ടം ധ്രുവീകരണ നഷ്ട ഘടകം (PLF) ഉപയോഗിച്ച് വിവരിക്കും:
അതിനാൽ, രണ്ട് ആന്റിനകൾക്ക് ഒരേ ധ്രുവീകരണം ഉണ്ടെങ്കിൽ, അവയുടെ വികിരണ ഇലക്ട്രോൺ ഫീൽഡുകൾക്കിടയിലുള്ള കോൺ പൂജ്യമായിരിക്കും, ധ്രുവീകരണ പൊരുത്തക്കേട് കാരണം വൈദ്യുതി നഷ്ടം ഉണ്ടാകില്ല. ഒരു ആന്റിന ലംബമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടുകയും മറ്റൊന്ന് തിരശ്ചീനമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്താൽ, ആംഗിൾ 90 ഡിഗ്രി ആയിരിക്കും, കൂടാതെ വൈദ്യുതി കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടില്ല.
ശ്രദ്ധിക്കുക: ഫോൺ തലയ്ക്കു മുകളിലൂടെ വ്യത്യസ്ത കോണുകളിലേക്ക് നീക്കുന്നത് റിസപ്ഷൻ ചിലപ്പോൾ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് വിശദീകരിക്കുന്നു. സെൽ ഫോൺ ആന്റിനകൾ സാധാരണയായി രേഖീയമായി പോളറൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ ഫോൺ തിരിക്കുന്നത് പലപ്പോഴും ഫോണിന്റെ പോളറൈസേഷനുമായി പൊരുത്തപ്പെടാൻ സഹായിക്കും, അങ്ങനെ റിസപ്ഷൻ മെച്ചപ്പെടുത്തും.
പല ആന്റിനകളുടെയും അഭികാമ്യമായ സ്വഭാവമാണ് വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണം. രണ്ട് ആന്റിനകളും വൃത്താകൃതിയിൽ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ടവയാണ്, കൂടാതെ ധ്രുവീകരണ പൊരുത്തക്കേട് കാരണം സിഗ്നൽ നഷ്ടം സംഭവിക്കുന്നില്ല. ജിപിഎസ് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആന്റിനകൾ വലതുവശത്തേക്ക് വൃത്താകൃതിയിൽ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ടവയാണ്.
ഇനി ഒരു രേഖീയ ധ്രുവീകരണ ആന്റിന വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണ തരംഗങ്ങളെ സ്വീകരിക്കുന്നുവെന്ന് കരുതുക. തുല്യമായി, ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണ ആന്റിന രേഖീയ ധ്രുവീകരണ തരംഗങ്ങളെ സ്വീകരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നുവെന്ന് കരുതുക. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ധ്രുവീകരണ നഷ്ട ഘടകം എന്താണ്?
വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണം യഥാർത്ഥത്തിൽ രണ്ട് ഓർത്തോഗണൽ രേഖീയ ധ്രുവീകരണ തരംഗങ്ങളാണെന്നും, 90 ഡിഗ്രി ഫേസിന് പുറത്താണെന്നും ഓർക്കുക. അതിനാൽ, ഒരു ലീനിയർ പോളറൈസ്ഡ് (LP) ആന്റിനയ്ക്ക് വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണ (CP) വേവ് ഫേസ് ഘടകം മാത്രമേ ലഭിക്കൂ. അതിനാൽ, LP ആന്റിനയ്ക്ക് 0.5 (-3dB) ന്റെ ധ്രുവീകരണ പൊരുത്തക്കേട് നഷ്ടം ഉണ്ടാകും. LP ആന്റിന ഏത് കോണിൽ കറങ്ങിയാലും ഇത് ശരിയാണ്. അതിനാൽ:
പോളറൈസേഷൻ ലോസ് ഫാക്ടറിനെ ചിലപ്പോൾ പോളറൈസേഷൻ എഫിഷ്യൻസി, ആന്റിന മാച്ച്അപ്പ് ഫാക്ടർ, ആന്റിന റിസപ്ഷൻ ഫാക്ടർ എന്നിങ്ങനെ വിളിക്കാറുണ്ട്. ഈ പേരുകളെല്ലാം ഒരേ ആശയത്തെയാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഡിസംബർ-22-2023
