天線的極化與圓極化天線

 

理一下思路,本篇將要處理的幾個問題

1、爲什麼衛星通信使用圓極化?           回答的問題:圓極化的特徵與優點

2、什麼是極化,確切的說是什麼是電磁波的極化? 回答的問題:電磁波極化的定義,極化的種類

3、天線圓極化的實現方法  

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補充問題:天線極化的作用,或者不同極化方式的使用場合

https://blog.csdn.net/pys123abc/article/details/89183271

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爲什麼衛星通信使用圓極化波?

電磁波在傳播過程中遇到反射折射會引起極化方向偏轉,這回導致在接受端電磁波的極化方向與天線的極化方向不同(極化失配)

圓極化波在雨、 雪天氣中的衰減小, 穿透電離層能力強, 不受地球兩極磁場產生的法拉第效應影響, 安裝調試簡單(不用調整極化),所以通常使用微帶天線用於北斗導航系統 

圓極化波可以使用任意線極化天線接收,但是接收的功率只有同等圓極化天線的一半,爲什麼?

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天線極化:(axial ratio)

極化方向:電磁波在傳波過程中最大輻射方向上的瞬時電場的方向,

根據電場強度矢量矢端的運動軌跡劃分

線極化:天線輻射出的電磁波在一條直線上來回振動向前傳播

圓極化/橢圓極化:天線輻射的電磁波繞傳播方向沿着圓形或橢圓形路徑轉動向前傳播

軸比:瞬時電場的軌跡爲一個橢圓,該橢圓的長軸與短軸之比定義爲軸比

 

簡單的區分:圓極化AR爲1,線極化AR爲無窮大,橢圓極化則介於兩者之間,

線極化又分爲垂直極化和水平極化,線極化天線的姿勢。。會影響信號的傳播效率

圓極化分爲左旋圓極化和右旋圓極化,雖然圓極化可以接收任意極化天線的信號但是左旋極化和右旋極化卻不可以YY,,,

GPS的衛星發射天線爲左旋圓極化,,

短波天線多爲線極化

+/-45度極化的天線,基站天線LTE天線

 

交叉極化:交叉極化攜帶能量對主極化是一種損失,這裏的主極化是什麼呢,就是天線的主業,那麼交叉極化就是不務正業了,,(與主極化相對的就是交叉極化)

 

 

 

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圓極化實現方法

產生條件:同時具有等幅正交(相位相差90度)的兩個信號

 

i??: 利用多個線極化輻射單元來輻射圓極化波,每一個單元都是單點饋電,通過選擇合適的位置將幾個單元串聯或並聯起來,最後實現圓極化輻射。

i:常規的同軸饋電,單點饋電,使用同軸線饋電,通過饋電位置的選擇產生兩個極化正交,幅度相等相位差爲90度的兩個模式;

ii:微帶饋電實現圓極化的方法;使用T功率分配器結構,該結構中T形枝節的兩條支路有波長/4的波程差(相位差),兩條支路分別激勵兩個幅度相等的正交模式;使用威爾金森功分器,同樣是使用波長/4的微帶傳輸線獲得90度的相位差,區別是威爾金森功分器需要用隔離電阻確保兩個輸出度端口相互隔離,吸收不平衡額反射波

本篇中所討論的皆爲平面\微帶圓極化天線,以下部分截取自古老的天線工程手冊

iii:單饋點多邊形圓極化微帶天線

iv:多邊形雙饋點圓極化天線

v: 其它方式的圓極化天線,這裏的城牆線方式目前沒有找到參其它考

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