在《天線(xiàn)基礎(chǔ)理論》一文中，我們?cè)敿?xì)介紹了天線(xiàn)的基本理論，里面提到了天線(xiàn)極化的這個(gè)概念。關(guān)于電磁波的極化，我們?cè)凇峨姶挪O化》一文中詳細(xì)進(jìn)行了描述，并且整理了一些生動(dòng)形象的圖片說(shuō)明。在實(shí)際應(yīng)用中，電磁波是由天線(xiàn)發(fā)出的，因此電磁波的極化也就是天線(xiàn)的極化。

那么對(duì)應(yīng)電磁波的三種極化方式：線(xiàn)極化，圓極化和橢圓極化，那么天線(xiàn)也有這是三種計(jì)劃類(lèi)型。天線(xiàn)極化是設(shè)計(jì)和架設(shè)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)甚至將它們整合到小型無(wú)線(xiàn)或移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要因素。有些天線(xiàn)是垂直極化的，有些是水平極化的，還有一些天線(xiàn)類(lèi)型有不同的極化形式。

在設(shè)計(jì)天線(xiàn)時(shí)，決定特定形式的天線(xiàn)時(shí)，重要的是要了解它需要極化的方式。具有特定極化的無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)將無(wú)法有效接收具有不同極化的電磁波信號(hào)。

也就是說(shuō)，許多無(wú)線(xiàn)和移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)可能依賴(lài)于這樣一個(gè)事實(shí)，即發(fā)射器和接收器之間可能存在許多反射，這往往意味著信號(hào)在到達(dá)接收器時(shí)將具有特定的極化。盡管如此，天線(xiàn)的極化仍然很重要。

天線(xiàn)極化的理論基礎(chǔ)

對(duì)于電磁波，極化實(shí)際上是電波在其中振動(dòng)的平面。這在查看天線(xiàn)時(shí)很重要，因?yàn)樗鼈儗?duì)極化很敏感，并且通常只接收或發(fā)送具有特定極化的信號(hào)。

對(duì)于大多數(shù)天線(xiàn)來(lái)說(shuō)，確定極化非常容易。它只是在與天線(xiàn)元件相同的平面上。因此，垂直天線(xiàn)(即具有垂直元件的天線(xiàn))將最好地接收垂直極化信號(hào)，類(lèi)似地，水平天線(xiàn)將接收水平極化信號(hào)。

將射頻天線(xiàn)的極化與輸入信號(hào)的極化相匹配非常重要。以這種方式獲得最大信號(hào)。如果 RF 天線(xiàn)極化與信號(hào)極化不匹配，則信號(hào)電平會(huì)相應(yīng)降低。它被 RF 天線(xiàn)的極化和信號(hào)之間的角度的余弦因子減小。

因此，位于自由空間的天線(xiàn)的極化非常重要，顯然它們應(yīng)該在完全相同的平面上以提供最佳信號(hào)。如果它們彼此成直角(即交叉極化)，那么理論上將不會(huì)接收到信號(hào)。

對(duì)于地面無(wú)線(xiàn)電通信應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)一旦信號(hào)被傳輸，則其極化將大致保持不變。然而，路徑中物體的反射會(huì)改變偏振。由于接收到的信號(hào)是直接信號(hào)加上許多反射信號(hào)的總和，因此信號(hào)的整體極化可能會(huì)略有變化，盡管它大致保持不變。

極化類(lèi)別

在某些情況下，不同類(lèi)型的電磁波極化傳播方式略有不同。這意味著對(duì)于某些形式的廣播、無(wú)線(xiàn)電通信或某些無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，可以使用不同形式的極化。

一般來(lái)說(shuō)，各種極化形式的優(yōu)缺點(diǎn)比較微妙，但在某些形式的廣播、無(wú)線(xiàn)電通信或移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)鏈路中，這些微小的差異會(huì)產(chǎn)生很大的差異。

極化有幾個(gè)類(lèi)別，并且在每種類(lèi)型中都有幾個(gè)子類(lèi)別。除此之外，相關(guān)天線(xiàn)具有相應(yīng)的極化。

水平極化： 這種形式的天線(xiàn)極化具有水平元素。它拾取并輻射水平極化信號(hào)，即具有水平面電場(chǎng)的電磁波。

垂直極化： 這種形式的天線(xiàn)以天線(xiàn)內(nèi)的垂直元件為代表。它可以是單個(gè)垂直元素。使用垂直極化的原因之一是由單個(gè)垂直元件組成的天線(xiàn)可以在水平面內(nèi)圍繞它均勻地輻射。通常，垂直極化天線(xiàn)具有所謂的低輻射角，使得它們的大部分功率能夠以接近地球表面的角度進(jìn)行輻射。垂直極化天線(xiàn)也非常方便用于汽車(chē)。

傾斜極化： 這是一種無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)極化形式，與水平或垂直平面成一定角度。這樣，垂直和水平極化天線(xiàn)都能夠接收信號(hào)。

右手圓極化： 在這種極化形式中，矢量以右手方式旋轉(zhuǎn)。

左旋圓極化： 在這種極化形式中，矢量以左旋方式旋轉(zhuǎn)，即與右旋相反。

線(xiàn)極化： 線(xiàn)極化是最常見(jiàn)的天線(xiàn)極化形式。它的特點(diǎn)是所有輻射都在一個(gè)平面上 - 因此術(shù)語(yǔ)線(xiàn)性：

圓極化： 這對(duì)衛(wèi)星應(yīng)用等領(lǐng)域有許多好處，它有助于克服傳播異常、地面反射和許多衛(wèi)星上發(fā)生的自旋效應(yīng)的影響。圓偏振比線(xiàn)偏振更難可視化。然而，它可以通過(guò)可視化從正在旋轉(zhuǎn)的射頻天線(xiàn)傳播的信號(hào)來(lái)想象。然后可以看到電場(chǎng)矢量的尖端在遠(yuǎn)離天線(xiàn)行進(jìn)時(shí)描繪出螺旋線(xiàn)或開(kāi)瓶器。

混合極化： 另一種極化形式稱(chēng)為橢圓極化。當(dāng)線(xiàn)性和圓極化混合時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況。這可以像以前一樣通過(guò)電場(chǎng)矢量的尖端描繪出一個(gè)橢圓形的開(kāi)瓶器來(lái)可視化。

線(xiàn)極化天線(xiàn)可以接收?qǐng)A極化信號(hào)，反之亦然。無(wú)論線(xiàn)極化天線(xiàn)是垂直安裝、水平安裝還是安裝在任何其他平面但指向到達(dá)的信號(hào)，強(qiáng)度都是相同的。

由于信號(hào)電平將比使用相同方向的圓極化天線(xiàn)時(shí)低 3 dB，因此會(huì)出現(xiàn)一些劣化。當(dāng)圓極化天線(xiàn)接收線(xiàn)極化信號(hào)時(shí)也存在同樣的情況。

不同類(lèi)型天線(xiàn)極化的應(yīng)用

在不同的應(yīng)用中使用不同類(lèi)型的極化以使其優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮。因此，不同形式的極化用于不同的應(yīng)用：

水平極化： 線(xiàn)天線(xiàn)廣泛用于 HF 通信。這些往往更容易使用兩個(gè)桿子豎立起來(lái)，讓電線(xiàn)天線(xiàn)懸掛在兩者之間。以這種方式，天線(xiàn)是水平極化的。

對(duì)于大型多元素天線(xiàn)陣列，機(jī)械約束意味著它們可以比垂直平面更容易地安裝在水平平面中。這是因?yàn)樯漕l天線(xiàn)元件與安裝它們的立柱垂直塔成直角，因此通過(guò)使用帶有水平元件的天線(xiàn)，兩者之間的物理和電氣干擾較小。

垂直極化： 由單個(gè)垂直元件組成的天線(xiàn)被廣泛使用。垂直極化天線(xiàn)提供低輻射角，使其能夠提供良好的長(zhǎng)距離傳輸和接收。

通用無(wú)線(xiàn)電通信： 由于無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)通常更簡(jiǎn)單、更直接，因此線(xiàn)性極化是迄今為止大多數(shù)無(wú)線(xiàn)電通信應(yīng)用中使用最廣泛的。

移動(dòng)電話(huà)和短距離無(wú)線(xiàn)通信： 近年來(lái)，移動(dòng)電話(huà)和短距離無(wú)線(xiàn)通信的使用出現(xiàn)了驚人的增長(zhǎng)。從蜂窩通信到 Wi-Fi 以及能夠?qū)崿F(xiàn)短距離無(wú)線(xiàn)通信的許多其他標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)有盡有。

通常線(xiàn)性極化用于這些設(shè)備，因?yàn)榫€(xiàn)性極化天線(xiàn)更容易在這些設(shè)備中制造，因此基站需要具有類(lèi)似的極化。雖然經(jīng)常使用垂直極化，但 Wi-Fi 路由器等許多產(chǎn)品都有可調(diào)節(jié)的天線(xiàn)。此外，這些通信通常具有可能從各種表面反射的信號(hào)路徑，到達(dá)接收器的極化可能相對(duì)隨機(jī)，因此問(wèn)題可能較小。

移動(dòng)雙向無(wú)線(xiàn)電通信： 有許多傳統(tǒng)的移動(dòng)雙向無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)仍在使用，從緊急服務(wù)到無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器位于車(chē)輛中的大量私人移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電應(yīng)用，無(wú)所不包。

垂直極化通常用于這些移動(dòng)雙向無(wú)線(xiàn)電通信。這是因?yàn)樵S多垂直極化無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)設(shè)計(jì)具有全向輻射模式，這意味著天線(xiàn)不必像移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電通信那樣在車(chē)輛移動(dòng)時(shí)重新定位為位置。

長(zhǎng)距離 HF 電離層通信： 使用垂直和水平極化：

中波廣播： 中波廣播電臺(tái)通常使用垂直極化，因?yàn)槭褂么怪睒O化的地波在地球上的傳播要好得多，而水平極化則顯示使用電離層的長(zhǎng)距離通信的邊際改善。

垂直極化天線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是它會(huì)在平行于地球的所有方向上均勻地輻射，這有利于覆蓋。此外，垂直天線(xiàn)只需要垂直元件 - 水平極化天線(xiàn)需要兩個(gè)支撐。

衛(wèi)星通信： 圓極化有時(shí)用于衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電通信，因?yàn)樵趥鞑ズ涂朔l(wèi)星改變其方向引起的衰落方面有一些優(yōu)勢(shì)。

可以看出，每種形式的無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)極化都有其自身的優(yōu)點(diǎn)，可以在特定情況下加以利用。選擇正確的極化形式可以提供一些優(yōu)勢(shì)，因此非常重要。

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審核編輯：湯梓紅