Bộ lọc CPL có phân cực tròn. Bài học nhiếp ảnh. Sự phân cực của sóng điện từ

Phân cực tròn là gì?

Phân cực tròn là sự quay của vectơ cường độ điện trường E màu đen với tần số 4.000.000.000 vòng/giây (đối với dải C).

Vectơ E của phân cực tròn có thể được biểu diễn dưới dạng hai vectơ trực giao H và V, độ lớn của chúng liên tục thay đổi khi vectơ đen quay. Từ hình vẽ có thể thấy rằng nếu chúng ta lấy một trong các vectơ trực giao thay vì vectơ quay thì cường độ tín hiệu sẽ lớn bằng một nửa. Do đó, nếu bộ chuyển đổi tuyến tính nhận được tín hiệu có phân cực tròn thì tổn thất sẽ là 3 dB. Do đó, để nhận được toàn bộ tín hiệu, cần phải chuyển đổi phân cực tròn thành tuyến tính, để làm được điều này, người ta sử dụng bộ khử cực. Một chất điện môi có thể được sử dụng làm chất khử cực.

Nếu bộ phân cực điện môi được đặt ở một góc 45 độ thì các vectơ H và V ở đầu ra của bộ khử cực được thêm vào trong một pha do độ trễ và gia tốc của các thành phần H và V trong chất điện môi. Như vậy, độ lớn của vectơ E lớn gấp đôi vectơ V và H. Tùy thuộc vào góc của bản phân cực điện môi với điện cực chuyển đổi, sẽ giả sử phân cực tròn quay phải hoặc trái. Bởi vì Một chất điện môi nằm vuông góc hoặc dọc với các vectơ H và V không ảnh hưởng đến chúng, khi đó sử dụng bộ phân cực cơ hoặc từ có thể tạo ra một bộ chuyển đổi chấp nhận mọi loại phân cực. Bộ chuyển đổi như vậy sẽ hoạt động trên ăng-ten vệ tinh được nhắm cố định vào một vệ tinh, theo quy luật, điều này không có ý nghĩa gì hoặc trên ăng-ten có hệ thống treo cực. Ống dẫn sóng của bộ chuyển đổi trên ăng-ten treo cực quay tùy theo hướng của ăng-ten và góc quay của bộ chuyển đổi được xác định bởi thiết kế cơ học của ăng-ten. Bây giờ, nếu bạn cần chấp nhận phân cực tròn thì bạn cần lắp đặt điện cực phân cực ở góc 45 độ. với chất điện môi, còn nếu phân cực tuyến tính thì song song hoặc vuông góc với chất điện môi.

Với sự sắp xếp điện cực này, giả sử sẽ có sự phân cực tròn.

HellasSat

Góc: 39 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 11630 MHz

Phân cực: Ngang

Tốc độ ký hiệu: 20.500 Msps

NSS 6

Góc: 95 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 11017 MHz

Phân cực: Dọc

Tốc độ ký hiệu: 10.500 Msps

Express AM1 Hẹp

Góc: 40 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 11656,75 MHz

Phân cực: Dọc

Tốc độ ký hiệu: 20,802 Msps

Thể hiện AM22

Góc: 53 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 10974,4 MHz

Phân cực: Dọc

Tốc độ ký hiệu: 32,223 Msps

NSS 6

Góc: 95 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 11017,4 MHz

Phân cực: Dọc

Tốc độ ký hiệu: 10.500 Msps

ABS1

Góc: 75 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 12609 MHz

Phân cực: Dọc

Tốc độ ký hiệu: 22.000 Msps

HellasSat2

Góc: 39 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 11512 MHz

Phân cực: Ngang

Tốc độ ký hiệu: 30.000 Msps

Eutelsat W6

Góc: 21,5 Đông

Ban nhạc: Ku

Tần số: 11435 MHz

Phân cực: Ngang

Tốc độ ký hiệu: 28,782 Msps

Telstar 12

Góc: 15W

Ban nhạc: Ku

Tần số: 11000 MHz

Phân cực: Dọc

Tốc độ ký hiệu: 6,336 Msps

Yamal 200 90E

Trang 2


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

Thiết kế quang học để đo CD. Bức xạ đi từ bên trái, bị gương M và M làm lệch xuống, bị phân cực phẳng bởi lăng kính tổng hợp P và đi qua ống song song Fresnel R, tại đó nó chịu hai phản xạ bên trong, dẫn đến lệch pha một phần tư bước sóng, tức là phân cực tròn. Sử dụng màn hình A, bức xạ không mong muốn được loại bỏ và bức xạ cần thiết được truyền qua. Toàn bộ mạch này được đặt trong ngăn cuvet của máy quang phổ tiêu chuẩn, mạch thứ hai (có hướng ngược lại để so sánh. Mẫu được đặt tại điểm b khi đo CD hoặc tại điểm a khi nghiên cứu sự truyền bức xạ phân cực phẳng.

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, còn sóng phản xạ là phân cực tròn trái dấu, do sự thay đổi hướng truyền của nó sang sóng đối diện có 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.

Một sóng phân cực tròn truyền tới anten phân cực tròn.

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

  • §2. Sóng đơn sắc phẳng
  • §3. Tính chất cơ bản của sóng em
  • §4. Hành vi của sóng em tại bề mặt tiếp xúc giữa hai môi trường
  • §5. Ống kính
  • §số 8. Tạo ra ánh sáng có phân cực hình elip hoặc tròn
  • §9. Sự lưỡng chiết. Các phương pháp tạo ra ánh sáng phân cực tuyến tính
  • §10. định luật Malus
  • §mười một. Mức độ phân cực của ánh sáng
  • §12. Sự truyền chùm sáng qua hệ N bản phân cực có tổn hao
  • §13. Xây dựng các mặt sóng của sóng o và e và xác định hướng truyền của tia o và e trong tinh thể một trục theo Huygens
  • §14. Bước sóng và số sóng khi truyền sóng từ chân không sang môi trường
  • 14.1. Bước sóng
  • 14.2. Số sóng
  • §15. Tấm chuyển pha. Tạo ra ánh sáng có độ phân cực tùy ý
  • §16. Bất đẳng hướng nhân tạo
  • §17. Các chất hoạt động quang học
  • Chương 3. Giao thoa sóng §1. Các khái niệm cơ bản. Các phương pháp tạo ra chùm ánh sáng kết hợp
  • §2. Mô tả định lượng của nhiễu. Điều kiện tối thiểu và tối đa
  • §4. Thí nghiệm Young (phân chia mặt sóng)
  • §6. lăng kính Fresnel
  • §7. Sự giao thoa ánh sáng trên màng mỏng
  • §số 8. Sự giao thoa ánh sáng trên một cái nêm mỏng
  • §9. Sự giao thoa của ánh sáng lên một hình nêm phẳng (vòng Newton)
  • Chương 4. Nhiễu xạ sóng §1. Nguyên lý Huygens và Huygens–Fresnel
  • §2. Nhiễu xạ sóng. Các loại nhiễu xạ
  • §3. Nhiễu xạ Fresnel qua lỗ tròn
  • §4. Vùng Fresnel
  • §5. Nhiễu xạ Fraunhofer qua khe
  • §6. Cách tử nhiễu xạ
  • Tôi(φ) tội lỗiφ
  • §7. Phân tán góc và tuyến tính. Nghị quyết
  • Chương 5. Bức xạ nhiệt §1. Định nghĩa bức xạ nhiệt
  • §2. Sự hấp thụ và phát xạ của cơ thể. Toàn thân màu đen, trắng và xám
  • §3. Đặc tính năng lượng của bức xạ
  • §4. Mối quan hệ giữa rνT và rλT
  • §5. Định luật Stefan-Boltzmann và Wien
  • §6. định luật Kirchhoff
  • §7. Công thức Planck. Bằng chứng về định luật Stefan-Boltzmann và Wien sử dụng nó
  • §số 8. Bức xạ vật xám
  • §9. Nhiệt kế quang học. Màu sắc, độ sáng và nhiệt độ bức xạ
  • Chương 6. Các yếu tố của cơ học tương đối tính §1. Khối lượng, động lượng, năng lượng tương đối
  • §2. Các hạt có khối lượng nghỉ bằng không - photon
  • §3. Định đề của Einstein về photon
  • §4. Tính chất sóng và hạt của ánh sáng và vi hạt. Lưỡng tính sóng-hạt
  • §5. Hiệu ứng ảnh bên ngoài và bên trong
  • §6. Định luật thực nghiệm về hiệu ứng quang điện ngoài
  • §7. Lý thuyết hiệu ứng quang điện của Einstein
  • §số 8. Áp lực nhẹ
  • §9. Sự tán xạ ánh sáng Rayleigh và Compton
  • §10. Mô tả hiệu ứng Compton
  • §mười một. Thuật toán giải bài toán sử dụng hiệu ứng Compton
  • Chương 7. Tính chất sóng của vi hạt §1. Giả thuyết của De Broglie. Phương trình sóng De Broglie
  • §2. Giải thích hàm sóng
  • §3. Mối quan hệ bất định Heisenberg
  • §4. Thực nghiệm xác nhận giả thuyết của de Broglie. Kinh nghiệm của Davison và Germer
  • Chương 8. Phương trình Schrödinger §1. Phương trình Schrödinger phụ thuộc thời gian
  • §2. Phương trình Schrödinger dừng
  • §3. Điều kiện tiêu chuẩn áp đặt cho hàm sóng
  • §4. Giá trị riêng và hàm riêng của toán tử Hamilton. Lượng tử hóa năng lượng vi hạt
  • §5. Ý nghĩa của hàm sóng
  • §6. Bài toán đơn giản nhất của cơ học lượng tử: một hạt trong giếng thế có thành cao vô hạn
  • §số 8. Tạo ra ánh sáng có phân cực hình elip hoặc tròn

    Để chứng minh nhận định này, hãy xem xét sự chồng chất của hai sóng có cùng tần số, phân cực trong các mặt phẳng vuông góc lẫn nhau, tương đương với sự phân tách một sóng đơn sắc tùy ý thành hai thành phần trực giao với nhau.

    Phương trình sóng

    Ở đâu φ - lệch pha giữa các sóng.

    Phương trình (1) là phương trình của hình elip ở dạng tham số. Để xác minh điều này, chúng ta hãy loại trừ tham số thời gian khỏi các phương trình này t.

    Để làm điều này, chúng ta viết các phương trình ở dạng

    Bằng cách bình phương phương trình (2) và (4) và sử dụng đẳng thức, chúng ta thu được

    Từ đâu sau khi biến đổi

    Đây là phương trình hình elip nội tiếp trong hình chữ nhật có cạnh 2 MỘT x và 2 MỘT y(xem hình)

    Tại φ =π /2 và MỘT x =MỘT y =MỘT hình elip thoái hóa thành hình tròn và khi φ =π tôi, Ở đâu tôi= 0, 1, 2, … - thành đoạn thẳng:

    Như vậy, phân cực elip là trường hợp tổng quát của phân cực sóng đơn sắc, trong đó phân cực tròn và phân cực tuyến tính của sóng là trường hợp đặc biệt.

    §9. Sự lưỡng chiết. Các phương pháp tạo ra ánh sáng phân cực tuyến tính

    Trong tự nhiên, có các tinh thể đẳng hướng và dị hướng (một trục và hai trục). Trong tinh thể đẳng hướng, tốc độ của sóng ánh sáng theo mọi hướng là như nhau. Trong tinh thể một trục dị hướng, như kinh nghiệm cho thấy, có hai sóng phát sinh: bình thường(sóng o) và đặc biệt(sóng điện tử). Hai sóng bất thường phát sinh trong tinh thể hai trục.

    Trong tinh thể một trục, tốc độ v Sự lan truyền của sóng o là như nhau theo các hướng khác nhau và tốc độ truyền của sóng điện tử v e-nhiều. Do đó, mặt trước của sóng o có dạng hình cầu, còn mặt trước của sóng điện tử có hình elip. Tùy thuộc vào loại tinh thể có thể v e >v (tinh thể âm) hoặc v e >v (tinh thể dương).

    Có một hướng trong tinh thể trong đó vận tốc v ev sóng bình thường và sóng bất thường đều giống nhau. Hướng này được gọi là trục quang học pha lê. Theo hướng của trục quang, mặt trước của sóng o và e (hình cầu và elip) chạm vào nhau. Bất kỳ mặt phẳng nào song song với trục quang của tinh thể được gọi là phần chính Nếu chiếu một tia sáng vào ranh giới của một tinh thể đơn trục thì hai tia khúc xạ được hình thành ở ranh giới của nó: tia thường (tia o) và tia bất thường (tia e), tương ứng với sóng o và sóng e trong tinh thể. tinh thể. Hiện tượng này được gọi là sự lưỡng chiết.

    Hóa ra tia o và tia điện tử phân cực tuyến tính. Hơn nữa, tia o bị phân cực trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của phần chính của tinh thể, và tia e song song với phần chính (xem hình). nhưng tia điện tử thì không. Do đó, nếu một chùm ánh sáng chiếu vào một tinh thể một trục vuông góc với ranh giới của nó thì tia o thu được không bị khúc xạ nhưng tia e bị khúc xạ. Nếu một màn trập được đặt trong đường đi của tia o hoặc e ở đầu ra của tinh thể, thì tia o hoặc e phân cực tuyến tính sẽ vẫn ở đầu ra của nó.

    Nếu một tinh thể bị cắt sao cho trục quang của nó song song với ranh giới tinh thể và một tia sáng chiếu vào tinh thể vuông góc với ranh giới thì các tia o và e hình thành trong tinh thể không bị khúc xạ. Trong trường hợp này, hai sóng sẽ truyền trong tinh thể theo một hướng, vuông góc với trục quang, phân cực theo hai mặt phẳng vuông góc lẫn nhau.

    Tốc độ lan truyền của sóng này v v e là khác nhau. Do đó, khi truyền qua tinh thể, các sóng này sẽ dịch chuyển tương đối với nhau và giữa chúng sẽ xuất hiện một độ lệch pha nhất định. φ , tùy thuộc vào độ dày của tinh thể. Như đã chỉ ra, việc cộng hai sóng có cùng tần số, phân cực trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau, thường tạo ra một sóng phân cực hình elip có cùng tần số.

    Đặc biệt, có thể thu được sóng phân cực tròn hoặc tuyến tính ở đầu ra của tinh thể. Vấn đề này sẽ được xem xét chi tiết sau khi nghiên cứu sự giao thoa và nhiễu xạ của sóng.

    Có những tinh thể đơn trục hấp thụ các rung động vuông góc với trục quang của tinh thể, tức là hấp thụ sóng thường. Những tinh thể như vậy được gọi là các ảnh phân cực (ví dụ, Nicole[lăng kính Nicolas]). Đầu ra của Polaroid sẽ luôn là ánh sáng phân cực tuyến tính trong mặt phẳng song song với trục quang của tinh thể.

    Để theo hướng của trục oz hai sóng điện từ lan truyền. Cường độ điện trường của một sóng dao động theo phương của trục ôi trong pháp luật EY(z, t)= Eosin(kz-wt) và cái còn lại - theo hướng của trục CON BÒ ĐỰC trong pháp luật Ví dụ(z,t)= Eocos(kz-wt) Pha dao động của sóng có điện trường hướng dọc theo trục CON BÒ ĐỰC, tụt lại phía sau p/2 từ pha của một sóng khác. Chúng ta hãy tìm hiểu bản chất dao động của vectơ lực căng của sóng thu được.

    Bạn có thể chỉ cần đảm bảo rằng mô đun của sóng thu được không thay đổi theo thời gian và luôn bằng Eo. Tiếp tuyến của góc giữa trục CON BÒ ĐỰC và vectơ cường độ điện trường tại điểm z bằng
    tgj===tg(kz-wt). (1)

    Từ (1) suy ra góc giữa vectơ cường độ điện trường sóng và trục OX-j- thay đổi theo thời gian theo quy luật j(t)=kz-wt.Vectơ cường độ điện trường quay đều với vận tốc góc bằng w. Phần cuối của vectơ cường độ điện trường di chuyển dọc theo một đường xoắn ốc (xem Hình 27). Nếu bạn nhìn vào sự thay đổi của vectơ cường độ từ gốc theo hướng truyền sóng, thì chuyển động quay xảy ra theo chiều kim đồng hồ, tức là. theo hướng của vectơ cảm ứng từ. Sóng như vậy gọi là sóng phân cực tròn phải.

    Một sóng điện từ có phân cực tròn, truyền tới một chất, truyền chuyển động quay cho các electron của chất đó.

    Kết quả: phân cực phải một sóng điện từ có xung lượng góc hướng theo sự truyền sóng, thuận tay trái Sóng điện từ có động lượng góc hướng ngược lại sự truyền sóng. Kết quả này sẽ được sử dụng trong nghiên cứu vật lý lượng tử.

    Khi thêm các sóng phẳng phân cực tuyến tính với các mặt phẳng định hướng vuông góc và có độ lệch pha tùy ý Một, sự thay đổi kết quả của vectơ lực căng tại một điểm nhất định z có thể quay với sự thay đổi định kỳ đồng thời trong mô-đun. Điểm cuối của vectơ cường độ điện trường của sóng trong trường hợp này di chuyển dọc theo một hình elip. Sự phân cực của loại này được gọi là hình elip. Nó có thể là trái hoặc phải. Hình 29 biểu diễn quỹ đạo điểm cuối của vectơ cường độ của điện trường tạo thành của hai sóng có cùng biên độ với mặt phẳng phân cực ngang và dọc ở các giá trị lệch pha khác nhau - từ 0 trước P. Khi độ dịch pha bằng 0, sóng thu được bị phân cực phẳng với mặt phẳng phân cực tạo thành một góc p/4 với mặt phẳng nằm ngang. Với độ lệch pha bằng p/4, – phân cực elip, tại p/2– phân cực tròn, tại 3p/4– phân cực hình elip, với P- phân cực tuyến tính.

    Trong trường hợp sóng là tổng của các thành phần phân cực ngẫu nhiên với tập hợp các pha hỗn loạn, tất cả các hiệu ứng phân cực sẽ bị mất. Họ nói rằng sóng điện từ trong trường hợp này không bị phân cực.

    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 các kênh liên lạc không dây trên ăng-ten phân cực tròn, cần tính đến đặc thù 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.

    Do đó, hãy xem xét cấu hình mạng của bạn và khả năng phát triển (mở rộng) hơn nữa của mạng trước khi đặt mua 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 được với nhau. Một bộ sản phẩm tối ưu tối thiểu, 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 mà không gặp vật cản, không có sự khác biệt nào 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 thẳng đứng bị 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, nó 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. Sự truyền tín hiệu phân cực tuyến tính qua ngọn của chỉ một 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).

    Thông thường trong những trường hợp như vậy, với mức tín hiệu nhận được rất cao, tốc độ kênh thấp sẽ được đặt. Điều này là do thực tế là chỉ có các loại điều chế đơn giản mới có thể được phát hiện chính xác trong điều kiện thu nhiễu đa chùm tia.

    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.

    Chúng ta 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 là, 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 ở độ 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.