Antennepolarisatie: wat is antennepolarisatie en waarom is het belangrijk?

Figuur 5: Voor toepassingen waarbij verticale polarisatie vereist is, kan de dipoolantenne op de juiste plaats worden gemonteerd, waar de antenne de polarisatie opvangt.

Verticale polarisatie wordt vaak gebruikt voor draagbare mobiele radio's, zoals die gebruikt worden door hulpverleners, omdat veel verticaal gepolariseerde radioantenneontwerpen ook een omnidirectioneel stralingspatroon bieden. Dergelijke antennes hoeven daarom niet opnieuw te worden georiënteerd, zelfs niet als de richting van de radio en de antenne verandert.

Antennes met een hoge frequentie (HF) van 3 - 30 MHz bestaan ​​doorgaans uit eenvoudige, lange draden die horizontaal tussen beugels aan elkaar zijn geregen. De lengte ervan wordt bepaald door de golflengte (10 - 100 m). Dit type antenne is van nature horizontaal gepolariseerd.

Het is belangrijk om te vermelden dat de term "hoge frequentie" voor deze band al tientallen jaren bestaat, toen 30 MHz inderdaad een hoge frequentie was. Hoewel deze omschrijving nu achterhaald lijkt, is het een officiële aanduiding van de Internationale Telecommunicatie-unie en wordt deze nog steeds veel gebruikt.

De gewenste polarisatie kan op twee manieren worden bepaald: ofwel door grondgolven te gebruiken voor sterkere signalen over korte afstanden door uitzendapparatuur die gebruikmaakt van de middengolf (MW)-band van 300 kHz - 3 MHz, ofwel door hemelgolven te gebruiken voor langere afstanden via de ionosfeerverbinding. Over het algemeen hebben verticaal gepolariseerde antennes een betere voortplanting van grondgolven, terwijl horizontaal gepolariseerde antennes betere prestaties leveren voor hemelgolven.

Circulaire polarisatie wordt veel gebruikt voor satellieten omdat de oriëntatie van de satelliet ten opzichte van grondstations en andere satellieten voortdurend verandert. De efficiëntie tussen zend- en ontvangstantennes is het grootst wanneer beide circulair gepolariseerd zijn, maar lineair gepolariseerde antennes kunnen worden gebruikt met CP-antennes, hoewel er een polarisatieverliesfactor is.

Polarisatie is ook belangrijk voor 5G-systemen. Sommige 5G multiple-input/multiple-output (MIMO) antenne-arrays bereiken een hogere doorvoer door polarisatie te gebruiken om het beschikbare spectrum efficiënter te benutten. Dit wordt bereikt door een combinatie van verschillende signaalpolarisaties en ruimtelijke multiplexing van de antennes (ruimtediversiteit).

Het systeem kan twee datastromen verzenden omdat de datastromen verbonden zijn door onafhankelijk orthogonaal gepolariseerde antennes en onafhankelijk van elkaar kunnen worden hersteld. Zelfs als er sprake is van enige kruispolarisatie als gevolg van pad- en kanaalvervorming, reflecties, multipad en andere onvolkomenheden, gebruikt de ontvanger geavanceerde algoritmen om elk oorspronkelijk signaal te herstellen. Dit resulteert in lage bit error rates (BER) en uiteindelijk een verbeterd spectrumgebruik.

tot slot
Polarisatie is een belangrijke antenne-eigenschap die vaak over het hoofd wordt gezien. Lineaire (inclusief horizontale en verticale) polarisatie, schuine polarisatie, circulaire polarisatie en elliptische polarisatie worden voor verschillende toepassingen gebruikt. Het bereik van de end-to-end RF-prestaties die een antenne kan bereiken, hangt af van de relatieve oriëntatie en uitlijning. Standaardantennes hebben verschillende polarisaties en zijn geschikt voor verschillende delen van het spectrum, waardoor de gewenste polarisatie voor de beoogde toepassing wordt verkregen.