天線的極化特性是指天線在最大輻射方向上電場(chǎng)矢量的方向隨時(shí)間變化的規(guī)律。
極化方向,就是天線電場(chǎng)的方向。天線的極化方式有線極化方式有線極化(水平極化和垂直極化)和圓極化(左旋極化和右旋極化)等方式。
天線的極化特性是指天線在最大輻射方向上電場(chǎng)矢量的方向隨時(shí)間變化的規(guī)律。
極化方向,就是天線電場(chǎng)的方向。天線的極化方式有線極化方式有線極化(水平極化和垂直極化)和圓極化(左旋極化和右旋極化)等方式。
如何理解線極化?首先想象那幅經(jīng)典的電磁波傳播圖,電場(chǎng)在一個(gè)平面以正弦波傳播,磁場(chǎng)在電場(chǎng)的正交平面也以正弦波傳播,我們從起點(diǎn)沿著傳播方向去看電場(chǎng),看到的就是一段短線,這種極化就是線極化。那么線極化的方向如何確定呢?當(dāng)高頻電流通過天線時(shí),會(huì)在天線上產(chǎn)生高頻電壓,形成高頻電場(chǎng),這個(gè)電場(chǎng)方向一般與天線的走向一致,即線極化的極化方向是與天線的走向一致的。如果天線是水平方向架設(shè)的導(dǎo)線,產(chǎn)生的電場(chǎng)也是水平方向的,叫它“水平極化”天線;如果天線是垂直于地面架設(shè)的導(dǎo)線,產(chǎn)生的電場(chǎng)也是垂直方向的,叫它“垂直極化”天線。(通常直線導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的天線為線極化)
如何理解圓極化呢?同樣是那幅經(jīng)典的電磁波傳播圖,不過此時(shí)的電場(chǎng)大小始終不變,但是方向圍繞著x軸不變旋轉(zhuǎn)變化,但在任何一個(gè)平面上的投影都是一個(gè)正弦波,有點(diǎn)類似我們對(duì)信號(hào)的處理中輻度不變,但相位在不斷變化。此時(shí),從原點(diǎn)向傳播方向去看電場(chǎng),看到的就是一個(gè)圓,這種極化就是圓極化。當(dāng)然,向左旋轉(zhuǎn)就是左旋極化,向右旋轉(zhuǎn)就是右旋極化。(通常螺旋結(jié)構(gòu)的天線為圓極化)
只有收信天線的極化方向與所接收電磁波的極化方向一致才能感應(yīng)出最大的信號(hào)來。根據(jù)這一原理,我們可以推斷出以下結(jié)論。
對(duì)于線極化,當(dāng)收信天線的極化方向與線極化方向一致(電場(chǎng)方向)時(shí),感應(yīng)出的信號(hào)最大(電磁波在極化方向上投影最大);隨著收信天線的極化方向與線極化方向偏離越來越多時(shí),感應(yīng)出的信號(hào)越小(投影不斷減小);當(dāng)收信天線的極化方向與線極化方向正交(磁場(chǎng)方向)時(shí),感應(yīng)出的信號(hào)為零(投影為零)。線極化方式對(duì)天線的方向要求較高。當(dāng)然在實(shí)際條件下,電磁波傳播途中遇到反射折射,會(huì)引起極化方向偏轉(zhuǎn),有時(shí)一個(gè)信號(hào)既可以被水平天線接收,也可以被垂直天線接收,但無論如何,天線的極化方向常常是需要考慮的重要問題。
對(duì)于圓極化,無論收信天線的極化方向如何,感應(yīng)出的信號(hào)都是相同的,不會(huì)有什么差別(電磁波在任何方向上的投影都是一樣的)。所以,采用圓極化方式,使得系統(tǒng)對(duì)天線的方位(這里的方位是天線的方位,和前面所提到的方向系統(tǒng)的方位是不同的)敏感性降低。因而,大多數(shù)場(chǎng)合都采用了圓極化方式。
打個(gè)形象的比喻,線極化類似彎曲在地面上爬行的蛇,圓極化類似蛇繞在木棍上繞行。再打個(gè)比喻,你拿一根繩子,上下擺,繩子傳遞的波就是線極化形式的;不斷地畫圓,傳遞的波就是圓極化的。