편파는 안테나의 기본 특성 중 하나입니다. 먼저 평면파의 편파를 이해해야 합니다. 그런 다음 안테나 편파의 주요 유형에 대해 논의할 수 있습니다.
선형 편광
우리는 평면 전자기파의 편파를 이해하기 시작할 것입니다.
평면 전자기(EM)파에는 몇 가지 특성이 있습니다. 첫 번째는 전력이 한 방향으로 이동한다는 것입니다(두 개의 직교 방향에서는 필드가 변경되지 않음). 둘째, 전기장과 자기장은 서로 수직이고 서로 직교한다. 전기장과 자기장은 평면파 전파 방향에 수직입니다. 예를 들어, 방정식 (1)로 주어진 단일 주파수 전기장(E field)을 생각해 보십시오. 전자기장은 +z 방향으로 이동합니다. 전기장은 +x 방향으로 향합니다. 자기장은 +y 방향입니다.
방정식 (1)에서 표기법을 관찰하십시오. 이것은 단위 벡터(길이의 벡터)로, 전기장의 점이 x 방향에 있음을 나타냅니다. 평면파는 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1. +z 방향으로 이동하는 전기장의 그래픽 표현.
분극은 전기장의 추적 및 전파 모양(윤곽)입니다. 예를 들어 평면파 전기장 방정식 (1)을 고려하십시오. 전기장이 (X,Y,Z) = (0,0,0)인 위치를 시간의 함수로 관찰하겠습니다. 이 필드의 진폭은 여러 인스턴스에서 그림 2에 표시됩니다. 필드는 주파수 "F"에서 진동하고 있습니다.
그림 2. 서로 다른 시간에 전기장(X, Y, Z) = (0,0,0)을 관찰합니다.
전기장은 원점에서 관찰되며 진폭이 앞뒤로 진동합니다. 전기장은 항상 표시된 x축을 따릅니다. 전기장은 단일 선을 따라 유지되므로 이 전기장은 선형 편파되었다고 말할 수 있습니다. 또한 X축이 지면과 평행한 경우 이 필드는 수평 편파라고도 설명됩니다. 자기장의 방향이 Y축을 따라 향하는 경우 파동은 수직 편파라고 말할 수 있습니다.
선형 편파는 수평 또는 수직 축을 따라 향할 필요가 없습니다. 예를 들어, 그림 3과 같이 선을 따라 제약 조건이 있는 전기장 파동도 선형으로 편파됩니다.
이미지 3. 궤적이 각도인 선형 편파의 전기장 진폭.
그림 3의 전기장은 방정식 (2)로 설명할 수 있습니다. 이제 전기장의 x 및 y 구성요소가 있습니다. 두 구성 요소의 크기는 동일합니다.
방정식 (2)에서 주목할 점은 두 번째 단계의 xy 성분과 전자장입니다. 이는 두 구성 요소가 항상 동일한 진폭을 갖는다는 것을 의미합니다.
원형 편광
이제 평면파의 전기장이 방정식 (3)으로 주어진다고 가정합니다.
이 경우 X 요소와 Y 요소는 위상이 90도 다릅니다. 이전과 마찬가지로 다시 (X, Y, Z) = (0,0,0)으로 필드를 관찰하면 아래 그림 4와 같이 전기장 대 시간 곡선이 나타납니다.
그림 4. 전기장 강도(X, Y, Z) = (0,0,0) EQ 영역. (3).
그림 4의 전기장은 원을 그리며 회전합니다. 이러한 유형의 필드는 원형 편파로 설명됩니다. 원형 편광의 경우 다음 기준을 충족해야 합니다.
- 원편파 표준
- 전기장은 두 개의 직교(수직) 구성요소를 가져야 합니다.
- 전기장의 직교 성분은 동일한 진폭을 가져야 합니다.
- 직교위상 구성요소는 위상이 90도 달라야 합니다.
Wave Figure 4 화면에서 이동하는 경우 필드 회전은 시계 반대 방향 및 RHCP(우측 원형 편파)라고 합니다. 필드가 시계 방향으로 회전하면 필드는 LHCP(왼쪽 원형 편파)가 됩니다.
타원편광
전기장이 두 개의 수직 성분(위상은 90도 다르지만 동일한 크기)을 갖는 경우 전기장은 타원 편파됩니다. +z 방향으로 진행하는 평면파의 전기장을 고려하면 식 (4)로 표현됩니다.
전기장 벡터의 끝이 가정되는 지점의 궤적은 그림 5에 나와 있습니다.
그림 5. 신속한 타원 편파 전기장. (4).
시계 반대 방향으로 이동하는 그림 5의 필드는 화면 밖으로 이동하면 오른쪽 타원형이 됩니다. 전기장 벡터가 반대 방향으로 회전하면 전기장은 왼손 타원 편파가 됩니다.
또한, 타원 편광은 편심(eccentricity)을 의미합니다. 장축과 단축의 진폭에 대한 이심률의 비율입니다. 예를 들어, 방정식 (4)의 파동 이심률은 1/0.3= 3.33입니다. 타원 편파는 장축의 방향으로 더 자세히 설명됩니다. 파동방정식 (4)는 x축을 주축으로 하는 축을 갖는다. 주요 축은 어떤 평면 각도에도 있을 수 있습니다. X, Y 또는 Z 축에 맞추기 위해 각도가 필요하지 않습니다. 마지막으로 원형 편광과 선형 편광은 모두 타원 편광의 특별한 경우라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 1.0 편심 타원 편파는 원형 편파입니다. 무한한 이심률을 갖는 타원 편파입니다. 선형 편파.
안테나 편파
이제 우리는 편파 평면파 전자기장을 알고 있으므로 안테나의 편파를 간단히 정의합니다.
안테나 편파 안테나 원거리장 평가, 결과적으로 방사된 장의 편파입니다. 따라서 안테나는 종종 "선형 편파" 또는 "우측 원형 편파 안테나"로 표시됩니다.
이 간단한 개념은 안테나 통신에 중요합니다. 첫째, 수평 편파 안테나는 수직 편파 안테나와 통신하지 않습니다. 상호성 정리로 인해 안테나는 정확히 동일한 방식으로 전송하고 수신합니다. 따라서 수직 편파 안테나는 수직 편파 필드를 전송하고 수신합니다. 따라서 수직편파, 수평편파 안테나를 전달하려고 하면 수신이 되지 않습니다.
일반적인 경우, 서로에 대해 각도( )만큼 회전된 두 개의 선형 편파 안테나의 경우 이러한 편파 불일치로 인한 전력 손실은 편파 손실 계수(PLF)로 설명됩니다.
따라서 두 안테나의 편파가 동일하면 방사 전자장 사이의 각도가 0이 되고 편파 불일치로 인한 전력 손실이 없습니다. 한 안테나가 수직 편파이고 다른 안테나가 수평 편파이면 각도가 90도이므로 전력이 전달되지 않습니다.
참고: 전화기를 머리 위로 다른 각도로 옮기면 수신률이 때때로 높아지는 이유를 알 수 있습니다. 휴대폰 안테나는 일반적으로 선형 편파이므로 휴대폰을 회전시키면 휴대폰의 편파와 일치하여 수신 성능이 향상되는 경우가 많습니다.
원형 편파는 많은 안테나의 바람직한 특성입니다. 두 안테나 모두 원형 편파되어 있으며 편파 불일치로 인한 신호 손실이 발생하지 않습니다. GPS 시스템에 사용되는 안테나는 오른쪽 원형 편파입니다.
이제 선형 편파 안테나가 원형 편파를 수신한다고 가정합니다. 마찬가지로, 원형 편파 안테나가 선형 편파를 수신하려고 시도한다고 가정합니다. 결과적인 편광 손실 계수는 무엇입니까?
원형 편파는 실제로 위상이 90도 다른 두 개의 직교 선형 편파라는 점을 기억하세요. 따라서 선형 편파(LP) 안테나는 원형 편파(CP) 파동 위상 성분만 수신합니다. 따라서 LP 안테나의 편파 불일치 손실은 0.5(-3dB)입니다. 이는 LP 안테나가 어떤 각도로 회전되어도 마찬가지입니다. 그러므로:
편파 손실 인자는 편파 효율, 안테나 불일치 인자 또는 안테나 수신 인자라고도 합니다. 이 모든 이름은 동일한 개념을 나타냅니다.
게시 시간: 2023년 12월 22일
