Polaryzacja anteny: Czym jest polaryzacja anteny i dlaczego jest ważna

Rysunek 5: W przypadku zastosowań wymagających polaryzacji pionowej antenę dipolową można zamontować w miejscu, w którym antena ją chwyta.

Polaryzacja pionowa jest powszechnie stosowana w przenośnych radiotelefonach, takich jak te używane przez służby ratownicze, ponieważ wiele anten radiowych o polaryzacji pionowej zapewnia również dookólną charakterystykę promieniowania. Dlatego takich anten nie trzeba przestawiać, nawet jeśli zmieni się kierunek radia i anteny.

Anteny wysokiej częstotliwości (HF) 3-30 MHz są zazwyczaj konstruowane jako proste, długie przewody nawleczone poziomo między wspornikami. Ich długość zależy od długości fali (10-100 m). Ten typ anteny ma naturalną polaryzację poziomą.

Warto zauważyć, że nazywanie tego pasma „wysoką częstotliwością” zaczęło się dekady temu, kiedy 30 MHz rzeczywiście było pasmem wysokiej częstotliwości. Chociaż ten opis wydaje się obecnie nieaktualny, jest to oficjalne oznaczenie Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej (ITU) i nadal jest szeroko stosowane.

Preferowaną polaryzację można określić na dwa sposoby: albo wykorzystując fale naziemne do silniejszej sygnalizacji krótkiego zasięgu przez urządzenia nadawcze w paśmie fal średnich (MW) 300 kHz – 3 MHz, albo wykorzystując fale nieba na większe odległości poprzez łącze jonosferyczne. Ogólnie rzecz biorąc, anteny o polaryzacji pionowej charakteryzują się lepszą propagacją fal naziemnych, podczas gdy anteny o polaryzacji poziomej charakteryzują się lepszą wydajnością w zakresie fal nieba.

Polaryzacja kołowa jest szeroko stosowana w satelitach, ponieważ orientacja satelity względem stacji naziemnych i innych satelitów stale się zmienia. Wydajność między antenami nadawczymi i odbiorczymi jest największa, gdy obie są spolaryzowane kołowo, ale anteny o polaryzacji liniowej mogą być używane z antenami CP, chociaż występuje współczynnik strat polaryzacji.

Polaryzacja ma również istotne znaczenie dla systemów 5G. Niektóre macierze antenowe 5G z wieloma wejściami i wyjściami (MIMO) osiągają zwiększoną przepustowość dzięki zastosowaniu polaryzacji, która pozwala na efektywniejsze wykorzystanie dostępnego pasma. Osiąga się to poprzez połączenie różnych polaryzacji sygnału i multipleksowania przestrzennego anten (dywersyfikacja przestrzenna).

System może przesyłać dwa strumienie danych, ponieważ są one połączone niezależnymi, ortogonalnie spolaryzowanymi antenami i mogą być odzyskiwane niezależnie. Nawet jeśli występuje pewna polaryzacja krzyżowa spowodowana zniekształceniami ścieżki i kanału, odbiciami, wielodrożnością i innymi niedoskonałościami, odbiornik wykorzystuje zaawansowane algorytmy do odzyskiwania każdego oryginalnego sygnału, co przekłada się na niskie współczynniki błędów bitowych (BER) i ostatecznie lepsze wykorzystanie widma.

Podsumowując
Polaryzacja to ważna, często pomijana właściwość anteny. Polaryzacja liniowa (w tym pozioma i pionowa), skośna, kołowa i eliptyczna są wykorzystywane w różnych zastosowaniach. Zakres działania anteny w zakresie częstotliwości radiowych (RF) zależy od jej względnej orientacji i ustawienia. Standardowe anteny mają różne polaryzacje i nadają się do różnych zakresów widma, zapewniając preferowaną polaryzację dla danego zastosowania.