Phân cực tròn là gì. Anten phân cực hình elip. Sự phân cực của sóng điện từ

Trang 1

Phân cực elip (1.146) thể hiện rõ nhất hình thức chung sự phân cực của bức xạ trong không gian tự do.

Sự phân cực hình elip của sóng điện từ thường được đặc trưng bởi hệ số elip phân cực, được xác định bằng tỷ lệ độ dài của trục chính và trục phụ của hình elip và được biểu thị bằng decibel.

Do đó, phân cực elip sẽ bị phân cực thuận. Ngược lại, đối với các góc tù (i/2 C 6 i), các thành phần Env và Eav có dấu trái dấu và sự phân cực hình elip trở nên thuận tay trái.

Việc mô tả sự phân cực hình elip, giống như trở kháng, dựa trên các khái niệm về biên độ và pha tương đối của hai đại lượng dao động. Do đó, toàn bộ công cụ toán học được phát triển để mô tả trở kháng có thể dễ dàng được điều chỉnh để mô tả sự phân cực elip. Trong phần thứ hai, Deschamps sử dụng phương pháp Poincaré nổi tiếng, phương pháp mô tả các sóng ánh sáng phân cực hình elip. Hình dạng và hướng của hình elip được xác định bởi vĩ độ và kinh độ trên hình cầu. Hình chiếu tương ứng của quả cầu Poincaré lên mặt phẳng dẫn đến biểu diễn phân cực elip trong sơ đồ trở kháng được mô tả ở phần đầu tiên. Sinclair trước đây đã xác định rằng độ dài tương đương của anten phân cực hình elip là một đại lượng phức tạp; phần thứ hai trình bày cách giới thiệu độ dài tương đương thực tế cho các ăng-ten như vậy.

Với sự phân cực hình elip, có sự kết hợp nào đó giữa chuyển động quay và dao động, và vectơ điện trường vẽ đường elip trong không gian.

Việc đo độ phân cực hình elip của ánh sáng phản xạ từ bề mặt kim loại với tần suất xiên của ánh sáng phân cực tuyến tính là cơ sở cho phương pháp thí nghiệm do Drude đề xuất để xác định đặc tính quang học chúng là kim loại. Lý thuyết nối n và x với độ lệch tâm và vị trí các trục của elip dao động.

Việc xác định độ phân cực hình elip của chùm tia phản xạ bởi bề mặt thủy tinh (hoặc các vật liệu khác) được thực hiện bằng máy quang phổ phân cực [1 (chương 2).

Trạng thái phân cực elip của sóng phẳng tại một điểm cho trước có thể được mô tả bằng biên độ và pha tương đối của ba thành phần vuông góc lẫn nhau của điện trường (hoặc từ trường). Trong nhiều bài toán, đặc biệt là những bài liên quan đến anten, việc chọn hệ tọa độ trong đó một trong các mặt phẳng tọa độ trùng với hình elip phân cực là hoàn toàn có thể chấp nhận được. Trong trường hợp này, trạng thái phân cực elip có thể được mô tả bằng biên độ và độ lệch pha của chỉ hai thành phần trực giao của vectơ trường. Nếu mỗi thành phần này được biểu diễn dưới dạng hàm dao động phức tạp, thì tỷ lệ của chúng sẽ là một pha, mô-đun xác định tỷ lệ biên độ của các thành phần và đối số là độ lệch pha.

Anten phân cực hình elip đặt ra một số vấn đề trong mô tả toán học và kỹ thuật đo lường mà không phát sinh đối với anten phân cực tuyến tính. Ví dụ, khi lấy mẫu bức xạ của một ăng-ten phân cực tuyến tính, người ta thường chỉ cần đo cường độ trường ở một khoảng cách vừa đủ tính từ ăng-ten như một hàm của hướng; Theo quy định, họ không quan tâm đến các phép đo pha. Đối với anten phân cực hình elip, phải đo hai thành phần trường và điều quan trọng là phải biết độ lệch pha giữa chúng. Những đại lượng này thay đổi theo hướng, và tất nhiên, câu hỏi đặt ra là làm thế nào để ghi lại những thông tin đó trên giấy.

Liên quan nhiều nhất đến sự phân cực hình elip định nghĩa chungánh sáng tự nhiên.

Nếu một chùm tia phân cực phẳng chiếu tới Polaroid và có một góc nhất định giữa mặt phẳng chính của Polaroid và mặt phẳng phân cực của chùm tia thì mặt phẳng phân cực của chùm tia phát ra từ Polaroid sẽ bị quay bởi cùng một góc. Trên thực tế, như chúng ta đã thấy ở trên, điều đó là sai lầm trong trong trường hợp này nói về phép quay của mặt phẳng phân cực. Chỉ hình chiếu theo một hướng nhất định của rung động ban đầu mới đi qua Polaroid. Góc càng lớn thì biên độ dao động truyền qua càng nhỏ (§ 35).

Với cái gọi là hoạt chất, tình hình lại hoàn toàn khác. Ở chúng, mặt phẳng phân cực của chùm tia truyền qua thực sự quay. Vòng quay tỷ lệ thuận với độ dày của vật liệu được truyền qua. Chùm tia ló ra có cùng biên độ nhưng có mặt phẳng phân cực khác. Cách bố trí để quan sát hiện tượng quay của mặt phẳng phân cực cũng tương tự như cách bố trí để quan sát giao thoa (Hình 140): hoặc một mảnh hoạt chất hoặc một bình chứa đầy chất lỏng hoạt tính được đặt giữa các tấm ảnh phân cực. Nếu chúng ta đặt hoạt chất giữa các phân cực chéo nhau thì trường sẽ sáng lên và để bóng tối trở lại, chúng ta cần xoay máy phân tích (hoặc máy phân cực) một góc nhất định. Rõ ràng góc này bằng góc quay của mặt phẳng phân cực. Độ lớn và hướng quay phụ thuộc vào chất, độ dày của lớp chất đó và cả bước sóng của ánh sáng.

Trong số các chất rắn có khả năng quay cao có đường và thạch anh; từ chất lỏng - axit tartaric, nước tiểu và dung dịch đường.

Các hoạt chất được chia thành các chất thuận tay phải và tay trái tùy theo hướng quay. Ví dụ, thạch anh có thể thuận tay phải hoặc tay trái, và có axit tartaric thuận tay phải và tay trái.

Hiện tượng quay mặt phẳng phân cực có liên quan mật thiết đến cấu trúc của vật chất. Trong các chất hữu cơ, sự quay được giải thích là do sự có mặt của một nguyên tử carbon không đối xứng, nghĩa là một nguyên tử carbon trong đó cả bốn hóa trị đều bão hòa với các nguyên tử khác nhau. Về mặt sơ đồ, có thể có hai cách sắp xếp khác nhau đáng kể, được hiển thị trong Hình. 147; ở đây vòng tròn màu đen tượng trưng cho nguyên tử cacbon và nguyên tử của các nguyên tố khác nhau. Nếu sơ đồ bên trái tương ứng với một hướng quay, thì sơ đồ bên phải tương ứng với hướng quay khác và cả hai sơ đồ rõ ràng đều mô tả cùng một chất hóa học. Ngoài cấu trúc của các phân tử, vị trí của chúng cũng đóng một vai trò nào đó. Điều này đặc biệt được thấy rõ qua thực tế là một mảnh chất không hoạt động, ví dụ như gelatin, khi bị xoắn sẽ thu được hoạt động dọc theo trục quay. Mặt phẳng phân cực quay theo hướng Ở hướng ngược lại xoắn.

Cơm. 147. Nguyên tử cacbon bất đối xứng.

Hiện tượng quay mặt phẳng phân cực được sử dụng để xác định nồng độ của bất kỳ hoạt chất nào trong dung dịch. Vì độ lớn của góc quay tỷ lệ thuận với nồng độ hoạt chất và độ dày của lớp nên dễ dàng chuyển từ góc quay đo được sang nồng độ. Để làm điều này, bạn chỉ cần biết giá trị khả năng quay cụ thể trên một đơn vị nồng độ và đơn vị độ dày.

Cơm. 148, Biquartz (a), Sơ đồ đường kế (b).

Để phát hiện một lượng nhỏ các chất, chẳng hạn như đường, trong dung dịch, cần phải có một thiết bị đủ nhạy để phát hiện chuyển động quay rất nhỏ của mặt phẳng phân cực. Mạch trên không phù hợp cho mục đích này; Do đó, việc thiết kế máy đo đường (thiết bị xác định nồng độ đường) có phần phức tạp. Ngoài nicol, cái gọi là biquartz thường được thêm vào. Biquartz bao gồm hai tấm thạch anh, được cắt vuông góc với trục quang học (Hình 148, a). Một tấm có khả năng quay hướng ngoại, tấm còn lại

Cơm. 149. Sơ đồ thí nghiệm của Umov.

thuận tay trái. Độ dày của các tấm được chọn sao cho (3,75 mm) sao cho mặt phẳng phân cực của các tia màu vàng-lục quay một góc 90°.

Do đó, với sự trợ giúp của các tấm đặt giữa các nicol song song, các tia màu vàng lục bị tắt và chỉ có tia đỏ và tím đi qua. Trường sau đó có màu "nhạy cảm" màu xanh tím và được chia thành hai phần. Với một chuyển động nhỏ nhất của máy phân cực hoặc máy phân tích, màu sắc của cả hai nửa biquartz sẽ thay đổi đáng kể. Nếu một trong hai nửa có màu Màu xanh, thì cái còn lại chuyển sang màu đỏ hoặc ngược lại tùy theo chiều quay. Trong máy đo đường, biquartz B được đặt giữa bình và máy phân tích (Hình 148). Sau khi đặt máy phân tích thành màu nhạy cảm của cả hai trường biquartz bằng bình rỗng S, đổ chất lỏng vào và xoay máy phân tích để khôi phục lại cùng màu cho cả hai trường. Như đã chỉ ra, chuyển động quay của máy phân tích bằng chuyển động quay của mặt phẳng phân cực. Các giá trị nồng độ đường được vẽ trên mặt số của máy phân tích.

N.A. Umov đã sử dụng hiện tượng quay mặt phẳng phân cực để tạo ra một thí nghiệm trình diễn cực kỳ đẹp mắt (thí nghiệm của Umov). Trong bộ sưu tập dành riêng để tưởng nhớ Umov, A. A. Eikhenwald mô tả trải nghiệm này như sau:

“Sử dụng một chiếc gương nhỏ đặt trên đường đi của chùm ánh sáng phân cực nằm ngang, chúng tôi làm chệch hướng nó theo phương thẳng đứng hướng lên trên để nó có thể đi dọc theo trục của bình hình trụ này (Hình 149).

Cơm. 150. Đường truyền tia xoắn ốc trong thí nghiệm của Umov.

Đầu tiên, chúng ta sẽ đổ đầy nước vào bình và làm đục nó bằng cách thêm một lượng nhỏ dung dịch nhựa thông vào rượu. Ngay lập tức đường đi của tia được vẽ trên toàn bộ chiều cao của bình dưới dạng cột trắng với đường viền hơi mờ. Chỉ nhờ có độ đục trong nước mà chúng ta mới có thể nhìn thấy đường đi này của tia sáng (hiện tượng Tyndall): quả thực, tia sáng đi thẳng lên trên và do đó không thể chiếu thẳng tới mắt chúng ta; nhưng mỗi hạt đục sẽ phân tán ánh sáng theo mọi hướng một cách khuếch tán và một phần ánh sáng phản xạ khuếch tán này đi vào mắt chúng ta.

Tuy nhiên, đây không phải là tất cả: hóa ra mỗi hạt tán xạ ánh sáng sẽ phân cực ánh sáng (§ 35), và do đó, có thể phục vụ chúng ta như một máy phân tích. Giả sử rằng tia ngang của chúng ta,

phát ra từ đèn, nó dao động dọc theo trục của đèn; trong những điều kiện này, đường đi của ánh sáng trong nước sẽ nhìn thấy được khi nhìn từ bên phải và bên trái dọc theo trục của đèn lồng, nhưng sẽ không nhìn thấy được đường đi của ánh sáng ở phía trước hoặc phía sau dọc theo trục của đèn lồng.

Nếu bạn xoay bản phân cực sang bất kỳ góc nào thì toàn bộ cột với các mặt tối và sáng của nó cũng sẽ quay về cùng một góc.

Bây giờ chúng ta thay nước bằng dung dịch đường, cũng hơi đục; sau đó, khi chùm ánh sáng đi ngày càng sâu vào dung dịch đường, mặt phẳng dao động của nó sẽ quay và nếu ở đáy bình các dao động xảy ra dọc theo trục của đèn lồng, thì ở một độ cao nhất định, các dao động này sẽ là theo một hướng khác, ở một góc với trục. Vòng quay dao động này tăng dần về độ cao với độ dốc đều và chúng ta thấy rằng đường đi của chùm tia với các mặt sáng và tối của nó dường như xoắn trong dung dịch đường theo kiểu xoắn ốc (Hình 150).

Cơm. 151. Phân tích một dao động thẳng thành hai dao động tròn"

Nếu bạn đặt một tấm pha lê giữa bản phân cực và dung dịch đường, toàn bộ hiện tượng sẽ trở nên đầy màu sắc: cột ánh sáng trở nên xoắn ốc với những dải ruy băng nhiều màu với nhiều sắc thái khác nhau.”

Fresnel đã phát triển một lý thuyết hiện tượng học về chuyển động quay tự nhiên của mặt phẳng phân cực, coi đó là biểu hiện của một loại khúc xạ kép. Với mục đích này, Fresnel đã phân tách dao động phân cực phẳng đi vào môi trường quang hoạt thành hai dao động tròn ngược chiều nhau (Hình 151). Tại mỗi thời điểm, vectơ quay của dao động tròn tạo thành một góc bằng vectơ dao động phân cực phẳng. Bây giờ chúng ta giả sử rằng cả hai dao động tròn đều lan truyền trong một môi trường với tốc độ khác nhau. Sau đó, một độ lệch pha bổ sung sẽ xuất hiện giữa chúng và

quy định độ bằng nhau của các góc. Đường phân giác của góc giữa các vectơ dao động tròn sẽ là một hướng mới tương ứng với vectơ ánh sáng mới thu được. Như vậy sẽ có sự quay của vectơ ánh sáng theo hướng tương ứng với chiều quay của dao động tròn lan truyền nhanh hơn trong môi trường.

Lý thuyết của Fresnel không làm sáng tỏ nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt về tốc độ của hai dao động tròn ngược chiều nhau. Câu hỏi này được trả lời bằng lý thuyết phân tử về chuyển động quay của mặt phẳng phân cực. Trong lý thuyết phân tử, cần phải tính đến kích thước hữu hạn của các phân tử, ảnh hưởng đến sự giao thoa của các sóng thứ cấp phát sinh trong các phần riêng lẻ của phân tử dưới tác động của sóng ánh sáng truyền qua.

Năm 1846, Faraday xuất bản một bài báo với tựa đề kỳ lạ “Về sự từ hóa của ánh sáng và sự chiếu sáng của các đường sức từ”. Faraday hiểu bản chất bất thường của tiêu đề như vậy và đã làm rõ như sau: “Tôi nghĩ tiêu đề của bài viết này đã khiến nhiều người hoang mang về nội dung của nó, và do đó tôi coi nhiệm vụ của mình là thêm một ghi chú giải thích... Tôi nghĩ rằng trong các thí nghiệm mà tôi đã mô tả trong bài viết này, ánh sáng chịu tác dụng của một lực từ, nghĩa là từ trường chịu tác dụng của lực của vật chất và đến lượt nó lại tác động lên từ tính trong lực ánh sáng”. Đó là về khám phá của Faraday về một hiệu ứng mới của sự quay của mặt phẳng phân cực ánh sáng truyền qua một vật thể đặt trong từ trường dọc. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Faraday.

Ghi chú trên của Faraday cho thấy rằng, mặc dù tiêu đề của bài viết không mấy hay ho nhưng ông hiểu rằng nguyên nhân của những ảnh hưởng quan sát được không phải là hành động trực tiếp. từ trường với ánh sáng mà là sự thay đổi tính chất quang học của một chất trong từ trường.

Cho đến nay chúng ta mới chỉ thảo luận về ánh sáng phân cực phẳng. Tuy nhiên, khái niệm phân cực của ánh sáng tổng quát hơn nhiều và bao hàm phạm vi hiện tượng rộng hơn nhiều. Nói chung, phân cực là một chùm tia trong đó có một trật tự dao động nào đó. Ví dụ, một chùm ánh sáng, tại mỗi điểm mà vectơ điện của nó quay đều, được gọi là phân cực tròn. Chùm tia sáng trong đó đầu vectơ điện a mô tả một hình elip được gọi là phân cực elip.

Trong tự nhiên, ánh sáng phân cực hình elip được tạo ra khi ánh sáng tự nhiên bị phản xạ từ kim loại. Kim loại bị nung nóng phát ra ánh sáng có độ phân cực hình elip. Cũng dễ dàng thu được ánh sáng phân cực elip từ ánh sáng phân cực phẳng. Trên thực tế, chúng tôi đã tiếp nhận nó trong các kế hoạch của mình với tư cách là một trạng thái trung gian, nhưng không chú ý đến nó. Thực tế, khi ánh sáng đi qua

Thông qua một tấm tinh thể trong các thí nghiệm giao thoa, một chùm tia phát ra từ nó, gồm hai dao động vuông góc với nhau, trễ pha nhau. Với độ lệch pha, không bằng 0 hoặc một số nguyên, việc cộng các dao động như vậy nói chung sẽ tạo ra chuyển động dọc theo một hình elip và trong trường hợp cụ thể là các trục bằng nhau - dọc theo một đường tròn (tập 1, § 59, 1959; trong ấn bản trước, § 69) . Do đó, một tinh thể thạch anh được cắt song song với trục quang học và được đặt ở vị trí thích hợp có thể chuyển đổi ánh sáng phân cực phẳng thành ánh sáng phân cực tròn. Thạch anh, được cắt vuông góc với mặt phẳng trục, chỉ đơn giản là quay mặt phẳng phân cực theo một góc nhất định, như đã chỉ ra ở trên. Phân tích ánh sáng phân cực hình elip bao gồm việc xác định các trục của hình elip, bằng biên độ tương ứng và độ lệch pha của các dao động thành phần. Với mục đích này, ngoài máy phân tích, các bộ bù nói trên cũng được sử dụng để xác định độ lệch pha. Ánh sáng phân cực elip là mạnh nhất loại chungánh sáng phân cực; tất cả các loại phân cực khác đều là trường hợp đặc biệt của ánh sáng phân cực elip, như chúng ta đã chỉ ra.

Định nghĩa chung nhất về ánh sáng tự nhiên gắn liền với sự phân cực hình elip. S.I. Vavilov viết: “Về mặt lý thuyết, ánh sáng tự nhiên có thể được hiện thực hóa theo vô số cách, coi nó là kết quả của sự chồng chất của các hình elip tương tự với các trục phân bố hỗn loạn, hoặc là tổng của tất cả các loại hình elip định hướng ngẫu nhiên”.

Phân cực sóng điện từ.

Đối với sóng điện từ truyền trong bất kỳ môi trường nào đều có khái niệm phân cực. Phân cực EMW là sự sắp xếp có trật tự của vectơ cường độ điện trường và từ trường trong mặt phẳng vuông góc với vectơ tốc độ lan truyền EMW. Có sự phân cực hình elip, tròn và tuyến tính.

Bản chất của sự phân cực được xác định bởi thiết kế và hướng của anten phát. Trong trường hợp phân cực tuyến tính, vectơ E thay đổi tuần hoàn và vuông góc với chính nó trong quá trình truyền. Một ăng-ten ở dạng máy rung dọc phát ra sóng phân cực tuyến tính thẳng đứng. Để thu sóng không bị suy giảm, bộ rung ăng-ten thu cũng phải được định hướng theo chiều dọc

Để tạo ra sóng phân cực tuyến tính nằm ngang, các bộ rung của ăng-ten phát phải được đặt theo chiều ngang. Tuy nhiên đối với Truyền thông vệ tinh Trong quá trình lan truyền, sóng vô tuyến xâm nhập vào tầng điện ly nằm trong từ trường Trái đất. Kết quả là mặt phẳng phân cực của sóng phân cực tuyến tính quay (hiệu ứng Faraday).

Tầng điện ly hóa ra là một môi trường lưỡng chiết và sóng vô tuyến truyền qua nó được chia thành hai thành phần. Các thành phần này lan truyền trong tầng điện ly với vận tốc pha khác nhau. Do đó, khi đi qua một khoảng cách nhất định giữa chúng, sự dịch pha sẽ xuất hiện, dẫn đến sự quay của mặt phẳng phân cực. Do sự không khớp giữa độ phân cực của sóng đến điểm thu và độ phân cực của ăng ten thu, xảy ra mất năng lượng - xảy ra pha đinh phân cực. Để ngăn ngừa pha-đinh, cần sử dụng anten có phân cực tròn, trong đó vectơ E quay theo tần số của sóng vô tuyến, mô tả một đường xoắn ốc trong quá trình truyền sóng. Trong trường hợp này, giá trị của vectơ E sẽ không đổi. Trên đường đi bằng chiều dài vectơ sóng E quay 360 độ.

Để tạo ra một ăng-ten có phân cực tròn, cần phải có hai bộ rung phát, dịch chuyển trong không gian một góc 90 độ so với nhau. Chúng phải được cung cấp năng lượng bởi dòng điện có biên độ bằng nhau với độ lệch pha 90 độ.

Ví dụ, sóng vô tuyến có phân cực tròn được phát ra bởi một ăng-ten cửa quay. Có thể thu sóng phân cực tròn trên cả ăng-ten cùng loại (cửa quay, xoắn ốc) và trên các máy rung thông thường

Tùy thuộc vào hướng quay của vectơ E, độ phân cực tròn có thể là:

• · thuận tay trái;
• · thuận tay phải.

Trang 2

Phân cực tròn tương ứng với giá trị không đổi của emf, bất kể góc quay của ăng-ten.

Phân cực tròn được thực hiện trong hai giai đoạn. Đầu tiên, thông lượng bức xạ phải được phân cực phẳng, sau đó thông lượng phân cực phải được truyền qua một thiết bị phân hủy nó thành các thành phần có phân cực tròn phải và trái. Sau đó, một trong các thành phần sẽ bị lệch pha một phần tư bước sóng. Ba loại thiết bị phân cực tròn quan trọng nhất: ống song song Fresnel, bộ điều biến Pockels quang điện và bộ điều biến quang đàn hồi.

Phân cực tròn và sóng phản xạ là phân cực tròn trái dấu, đó là do sự thay đổi hướng truyền của nó sang hướng ngược lại với cùng hướng quay của vectơ E trong không gian.

Sự phân cực tròn có thể đạt được bằng cách truyền ánh sáng phân cực tuyến tính qua một tấm phần tư sóng sao cho mặt phẳng phân cực của chùm tia tới tạo một góc 45 với các hướng chính trong tấm. Do đó, có sự phân biệt giữa phân cực hình elip (tròn) trái và phải.

Sóng phân cực tròn có thể được định nghĩa là bức xạ trong đó vectơ của điện trường có biên độ không đổi quay quanh hướng truyền, tạo ra một vòng trong mỗi chu kỳ của tần số dao động.

Bộ kích thích phân cực tròn là một phần của ống dẫn sóng hình chữ nhật, trên thành rộng có gắn một ống dẫn sóng tròn, được nối với nó bằng ba khe ghép.

Hướng phân cực tròn có thể bị đảo ngược bằng cách thay đổi độ phân cực của ánh sáng tới 90.

Việc chuyển đổi phân cực tròn thành tuyến tính đạt được bằng cách sử dụng một số thiết bị đưa vào một độ lệch pha bổ sung bl / 2 của hai sóng phân cực theo hướng vuông góc lẫn nhau. Thông thường, một tấm có bước sóng một phần tư được sử dụng cho mục đích này (xem Chương. Lăng kính Fresnel thực tế cũng đóng vai trò như một thiết bị tạo ra sự lệch pha bổ sung giữa hai sóng phân cực theo hướng vuông góc lẫn nhau. Phương pháp này có ưu điểm là đạt được độ lệch pha phụ thuộc rất ít vào bước sóng của ánh sáng tới.

Với sự phân cực tròn, chiều dài vectơ không thay đổi. Các loại phân cực phổ biến nhất là dọc và ngang.

Sóng phân cực tròn truyền tới anten phân cực tròn.

Tất nhiên, ăng-ten phân cực tròn cũng có thể được sử dụng để thu sóng phân cực tuyến tính, giống như ăng-ten phân cực tuyến tính có thể được sử dụng để thu sóng phân cực tròn.

Bộ kích thích phân cực tròn là một phần của ống dẫn sóng hình chữ nhật, trên thành rộng có gắn một ống dẫn sóng tròn, được nối với nó bằng ba khe ghép. Sự sắp xếp của các khe được thiết kế sao cho đảm bảo sự kích thích các sóng tiến và lùi của phân cực tròn, bất kể tần số, trong toàn bộ dải tần hoạt động của thiết bị. Trên bức tường rộng có một đầu dò liên lạc chuyển sang đầu nối đồng trục.

Bất kỳ ăng-ten nào, chẳng hạn như "BOF-5xxx + Reflector" đều có một vùng bức xạ nhất định. Khi lan truyền trong khu vực này, một phần năng lượng điện từ sẽ đi vào không gian mà không đến được ăng-ten thu. Một phần năng lượng phát ra dưới đường chân trời sẽ chạm tới bề mặt trái đất. Trong trường hợp này, năng lượng được bề mặt hấp thụ một phần và một phần phản xạ từ mặt đất. Tín hiệu phản xạ này cũng chạm tới anten thu. Tổng hợp ở ăng-ten thu có độ trễ thời gian nhất định và có pha ngẫu nhiên so với tín hiệu chính, tín hiệu phản xạ là nhiễu đáng kể.

Đặc điểm của sóng vô tuyến có phân cực elip là khi tín hiệu bị phản xạ, vectơ quay của nó thay đổi theo hướng ngược lại.

Hình 2. Thay đổi hướng quay khi phản xạ sóng phân cực hình elip.

Tín hiệu phát ra khi quay phải sẽ quay sang trái sau khi phản xạ. Với phân cực tuyến tính, tín hiệu giữ lại vectơ phân cực khi phản xạ.

Hình 3. Thay đổi vectơ phân cực khi phản xạ sóng vô tuyến có phân cực hình elip.

Ăng-ten phân cực tròn không nhận được tín hiệu quay ngược chiều.

Và do đó, tại ăng-ten thu, tín hiệu phản xạ, hiện ở phân cực ngược lại, sẽ không tạo ra E.M.F. Đơn giản là ăng-ten thu sẽ không “nhìn thấy” tín hiệu này.

Khi xây dựng kênh không dây truyền thông trên ăng-ten phân cực tròn, cần tính đến đặc thù của sự phản xạ tín hiệu trong ăng-ten gương. Bằng cách sử dụng phần tử hoạt động trong ăng-ten phát ra theo hướng phân cực xoay bên phải (ví dụ: nguồn cấp BOF-2xxx RHCP), bạn sẽ nhận được tín hiệu từ ăng-ten có vectơ xoay bên trái (LHCP).

Do đó, ăng-ten như vậy (lưu ý: “Dish+BOF-2xxx RHCP”) sẽ chỉ hoạt động với ăng-ten phân cực LHCP. Và theo đó, ngược lại.

Hình 4. Sóng phân cực tròn thay đổi vectơ định hướng của nó khi bị phản xạ từ gương phản xạ parabol.

Xin lưu ý rằng bạn không thể thay đổi độ phân cực bằng cách xoay ăng-ten 90°, như bạn có thể làm với ăng-ten phân cực tuyến tính. Vectơ phân cực được đặt trong quá trình sản xuất ăng-ten và người dùng không thể thay đổi.

Vì vậy, hãy nghĩ đến cấu hình mạng của bạn và khả năng phát triển hơn nữa(mở rộng) trước khi đặt hàng thiết bị.

Nếu bạn cảm thấy khó khăn trong việc quyết định loại thiết bị nào bạn cần, hãy liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi sẽ chỉ chọn cho bạn những thiết bị cần thiết hoạt động tốt với nhau. Bộ tối thiểu sản phẩm tối ưu, không “chà xát” vào những thứ rác rưởi không cần thiết.

Một ưu điểm khác của việc sử dụng anten phân cực tròn

TRONG điều kiện lý tưởng, khi tín hiệu truyền đi không có vật cản, không có sự khác biệt về cách định hướng vectơ phân cực của tín hiệu trong không gian.

Trong thực tế, có rất nhiều trở ngại và rào cản đối với việc truyền tín hiệu vô tuyến. Một số chướng ngại vật cho phép tín hiệu đi qua tự do, một số bị suy giảm một phần, một số khác bị phản xạ hoàn toàn hoặc một phần hoặc bị hấp thụ không thể khắc phục được.

Hình 5 cho thấy rõ sự lan truyền của sóng vô tuyến phân cực tuyến tính, trên đường đi có vật cản dưới dạng một loạt các thanh kim loại song song nằm theo chiều dọc và chiều ngang.

Hình.5. Sự truyền tín hiệu phân cực tuyến tính qua một loạt các rào cản kim loại song song.

Sóng vô tuyến có phân cực dọcđược phản xạ hoàn toàn khỏi các vật cản dẫn điện định hướng thẳng đứng. Nhưng đồng thời, tín hiệu có phân cực ngang sẽ vượt qua trở ngại này một cách thực tế mà không bị suy giảm.

Ngược lại, sóng vô tuyến phân cực theo chiều ngang xuyên qua một loạt hàng rào kim loại thẳng đứng mà không bị cản trở.

Chỉ cần một chướng ngại vật nằm ở góc 45 độ sẽ làm giảm một nửa mức tín hiệu. Hơn nữa, điều này đúng cho cả phân cực dọc và phân cực ngang. (Xem Hình 6)

Cơm. 6. Ảnh hưởng của nhiễu nằm ở góc 45 độ đến việc truyền tín hiệu.

Trong thực tế, sóng phân cực tuyến tính không thể vượt qua một số chướng ngại vật theo chiều dọc và chiều ngang.

Mặc dù tình huống này có vẻ “trong phòng thí nghiệm”, được tạo ra một cách nhân tạo, nhưng trên thực tế, đây là tình huống phổ biến nhất. Hơn nữa, những trở ngại tương tự này thường không hoàn toàn trực giao mà trái lại có nhiều biến thể.

Hình 6 minh họa rõ ràng những thay đổi trong tín hiệu phân cực tuyến tính sau khi đi qua chỉ một cây:

Hình 6. Tín hiệu truyền từ phân cực tuyến tính qua tán của chỉ một cái cây.

Hãy chú ý đến bên nhận. Tín hiệu đến ăng-ten yếu đi; Đồng thời, một tín hiệu phản xạ đến và không cùng pha với tín hiệu chính

Tín hiệu không chỉ có nhiều phản xạ và bị phân tán theo các hướng khác nhau trong không gian mà còn có sự biến dạng của vectơ phân cực trong quá trình phản xạ.

Kết quả là anten thu nhận được tín hiệu đa chùm không đồng nhất về mức tín hiệu và độ phân cực; có pha và thời gian trễ ngẫu nhiên do quãng đường di chuyển khác nhau.

Tất cả các tín hiệu đến ăng-ten thu trễ từ tín hiệu chính sẽ bị nhiễu (nhiễu).

Thường trong những trường hợp như vậy, với rất cấp độ cao tín hiệu nhận được thì tốc độ kênh được đặt ở mức thấp. Điều này là do thực tế là chỉ các loại đơn giảnđiều chế có thể được phát hiện chính xác trong điều kiện nhiễu đa đường.

Có thể bằng cách nào đó chống lại điều này?

Thứ duy nhất thực sự hoạt động trong điều kiện như vậy là ăng-ten có phân cực hình elip.

“Phạm vi và khả năng xuyên thấu” của chúng được giải thích là do đặc thù của sự truyền sóng vô tuyến với vectơ phân cực quay xuyên qua chướng ngại vật.

Hình 7. Sự truyền tín hiệu phân cực hình elip qua một số rào cản.Ví dụ "phòng thí nghiệm" của chúng tôi.

Chúng ta thấy rằng khi vượt qua các chướng ngại vật có hướng song song, tín hiệu phân cực hình elip chỉ mất một nửa năng lượng để phản xạ và hoàn toàn không phụ thuộc vào vị trí của các chướng ngại vật này. Trong thực tế, tín hiệu phân cực hình elip, giống như một cái mở nút chai khi tắc nghẽn giao thông, xuyên qua các chướng ngại vật “phức tạp” trong đó phân cực tuyến tính bất lực.

Hãy xem một ví dụ về cách tín hiệu có phân cực hình elip sẽ đi qua cùng một cây (như trong ví dụ trên). Và tín hiệu này sẽ được ăng-ten thu nhận như thế nào.

Rõ ràng, bất kể vectơ phân cực nào, tín hiệu sẽ bị phản xạ theo cùng một cách.

Những thứ kia. ở lối ra khỏi vương miện, chúng ta sẽ thấy một bức tranh gần giống nhau, cả trong trường hợp phân cực tuyến tính (xem Hình 6) và trong trường hợp phân cực elip.

Trong quá trình truyền sóng vô tuyến phân cực hình elip, người ta quan sát thấy hiện tượng nhiễu tín hiệu giống hệt như trong trường hợp tín hiệu phân cực tuyến tính. Tuy nhiên, các tín hiệu phản xạ có phân cực elip đến anten ở phân cực ngược lại, thực tế không ảnh hưởng đến mức tín hiệu chính, bởi vì không thể kết hợp với nó.

Và tất cả các tín hiệu đến có cùng độ phân cực như tín hiệu chính sẽ được tổng hợp lại, làm tăng mức tổng thể của tín hiệu nhận được. Họ có độ trễ thời gian khác nhau, tức là. pha (góc mà tín hiệu đi vào ăng-ten). Ở đầu ra ăng-ten, một tín hiệu sẽ được ghi lại với độ trễ được xác định bằng phép cộng vectơ. Hơn nữa, tín hiệu đầu ra này sẽ chỉ “thay đổi” về mức độ và thời gian trễ.

Những đặc điểm này chịu trách nhiệm cho sự “xâm nhập” cao của tín hiệu phân cực hình elip.

TRONG điều kiện thực tế Hệ thống MIMO "Biết" TỐT HƠN để tách các kênh một cách chính xác theo phân cực elip. Điều này có nghĩa là trong các hệ thống như vậy, khi làm việc trên ăng-ten có phân cực tròn, tốc độ sẽ cao hơn và kết nối ổn định hơn.