Insinyur elektronika mengetahui bahwa antena mengirimkan dan menerima sinyal dalam bentuk gelombang energi elektromagnetik (EM) yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Sebagaimana banyak topik lainnya, persamaan ini, dan sifat-sifat perambatan elektromagnetisme, dapat dipelajari pada berbagai tingkatan, mulai dari istilah yang relatif kualitatif hingga persamaan yang kompleks.
Ada banyak aspek dalam perambatan energi elektromagnetik, salah satunya adalah polarisasi, yang dapat memiliki dampak atau kekhawatiran yang berbeda-beda dalam aplikasi dan desain antenanya. Prinsip dasar polarisasi berlaku untuk semua radiasi elektromagnetik, termasuk RF/nirkabel, energi optik, dan sering digunakan dalam aplikasi optik.
Apa itu polarisasi antena?
Sebelum memahami polarisasi, kita harus terlebih dahulu memahami prinsip dasar gelombang elektromagnetik. Gelombang ini terdiri dari medan listrik (medan E) dan medan magnet (medan H) dan bergerak dalam satu arah. Medan E dan H saling tegak lurus dan searah dengan arah perambatan gelombang bidang.
Polarisasi mengacu pada bidang medan E dari perspektif pemancar sinyal: untuk polarisasi horizontal, medan listrik akan bergerak ke samping pada bidang horizontal, sedangkan untuk polarisasi vertikal, medan listrik akan berosilasi ke atas dan ke bawah pada bidang vertikal. (gambar 1).
Gambar 1: Gelombang energi elektromagnetik terdiri dari komponen medan E dan H yang saling tegak lurus
Polarisasi linier dan polarisasi melingkar
Mode polarisasi meliputi hal berikut:
Dalam polarisasi linier dasar, dua kemungkinan polarisasi bersifat ortogonal (tegak lurus) satu sama lain (Gambar 2). Secara teori, antena penerima yang terpolarisasi horizontal tidak akan "melihat" sinyal dari antena yang terpolarisasi vertikal, begitu pula sebaliknya, meskipun keduanya beroperasi pada frekuensi yang sama. Semakin baik kesejajarannya, semakin banyak sinyal yang ditangkap, dan transfer energi dimaksimalkan ketika polarisasinya cocok.
Gambar 2: Polarisasi linier menyediakan dua opsi polarisasi yang tegak lurus satu sama lain
Polarisasi miring antena merupakan jenis polarisasi linier. Seperti polarisasi horizontal dan vertikal dasar, polarisasi ini hanya berlaku di lingkungan terestrial. Polarisasi miring berada pada sudut ±45 derajat terhadap bidang referensi horizontal. Meskipun ini sebenarnya hanyalah bentuk lain dari polarisasi linier, istilah "linier" biasanya hanya merujuk pada antena yang terpolarisasi horizontal atau vertikal.
Meskipun terdapat beberapa kerugian, sinyal yang dikirim (atau diterima) oleh antena diagonal hanya dapat diterima dengan antena terpolarisasi horizontal atau vertikal. Antena terpolarisasi miring berguna ketika polarisasi salah satu atau kedua antena tidak diketahui atau berubah selama penggunaan.
Polarisasi sirkular (CP) lebih kompleks daripada polarisasi linier. Dalam mode ini, polarisasi yang diwakili oleh vektor medan E berputar seiring perambatan sinyal. Ketika diputar ke kanan (memandang keluar dari pemancar), polarisasi sirkular disebut polarisasi sirkular tangan kanan (RHCP); ketika diputar ke kiri, disebut polarisasi sirkular tangan kiri (LHCP) (Gambar 3).
Gambar 3: Dalam polarisasi melingkar, vektor medan E dari gelombang elektromagnetik berputar; rotasi ini bisa ke kanan atau ke kiri
Sinyal CP terdiri dari dua gelombang ortogonal yang berbeda fase. Tiga kondisi diperlukan untuk menghasilkan sinyal CP. Medan E harus terdiri dari dua komponen ortogonal; kedua komponen tersebut harus berbeda fase 90 derajat dan amplitudonya sama. Cara sederhana untuk menghasilkan CP adalah dengan menggunakan antena heliks.
Polarisasi elips (EP) adalah salah satu jenis CP. Gelombang terpolarisasi elips adalah penguatan yang dihasilkan oleh dua gelombang terpolarisasi linier, seperti gelombang CP. Ketika dua gelombang terpolarisasi linier yang saling tegak lurus dengan amplitudo yang tidak sama digabungkan, dihasilkan gelombang terpolarisasi elips.
Ketidaksesuaian polarisasi antar antena dijelaskan oleh faktor rugi polarisasi (PLF). Parameter ini dinyatakan dalam desibel (dB) dan merupakan fungsi dari perbedaan sudut polarisasi antara antena pemancar dan penerima. Secara teoritis, PLF dapat berkisar dari 0 dB (tanpa rugi) untuk antena yang sejajar sempurna hingga dB tak terhingga (rugi tak terhingga) untuk antena yang ortogonal sempurna.
Namun, pada kenyataannya, penyelarasan (atau ketidaksejajaran) polarisasi tidaklah sempurna karena posisi mekanis antena, perilaku pengguna, distorsi kanal, pantulan multipath, dan fenomena lainnya dapat menyebabkan distorsi sudut pada medan elektromagnetik yang ditransmisikan. Awalnya, akan terjadi "kebocoran" sinyal polarisasi silang sebesar 10-30 dB atau lebih dari polarisasi ortogonal, yang dalam beberapa kasus mungkin cukup untuk mengganggu pemulihan sinyal yang diinginkan.
Sebaliknya, PLF aktual untuk dua antena yang sejajar dengan polarisasi ideal mungkin 10 dB, 20 dB, atau lebih besar, tergantung pada keadaan, dan dapat menghambat pemulihan sinyal. Dengan kata lain, polarisasi silang yang tidak disengaja dan PLF dapat bekerja dua arah, yaitu mengganggu sinyal yang diinginkan atau mengurangi kekuatan sinyal yang diinginkan.
Mengapa peduli dengan polarisasi?
Polarisasi bekerja dengan dua cara: semakin selaras kedua antena dan memiliki polarisasi yang sama, semakin baik kekuatan sinyal yang diterima. Sebaliknya, keselarasan polarisasi yang buruk menyulitkan penerima, baik yang disengaja maupun tidak, untuk menangkap sinyal yang diinginkan dalam jumlah yang cukup. Dalam banyak kasus, "saluran" mendistorsi polarisasi yang ditransmisikan, atau salah satu atau kedua antena tidak berada dalam arah statis yang tetap.
Pemilihan polarisasi yang digunakan biasanya ditentukan oleh instalasi atau kondisi atmosfer. Misalnya, antena terpolarisasi horizontal akan berkinerja lebih baik dan mempertahankan polarisasinya jika dipasang di dekat langit-langit; sebaliknya, antena terpolarisasi vertikal akan berkinerja lebih baik dan mempertahankan polarisasinya jika dipasang di dekat dinding samping.
Antena dipol yang banyak digunakan (polos atau terlipat) terpolarisasi horizontal dalam orientasi pemasangan "normal" (Gambar 4) dan sering diputar 90 derajat untuk mengasumsikan polarisasi vertikal bila diperlukan atau untuk mendukung mode polarisasi yang disukai (Gambar 5).
Gambar 4: Antena dipol biasanya dipasang secara horizontal pada tiangnya untuk memberikan polarisasi horizontal
Gambar 5: Untuk aplikasi yang memerlukan polarisasi vertikal, antena dipol dapat dipasang sesuai dengan posisi antena menangkap gelombang.
Polarisasi vertikal umumnya digunakan untuk radio seluler genggam, seperti yang digunakan oleh petugas tanggap darurat, karena banyak desain antena radio terpolarisasi vertikal juga menyediakan pola radiasi omnidirectional. Oleh karena itu, antena semacam itu tidak perlu diubah orientasinya meskipun arah radio dan antena berubah.
Antena frekuensi tinggi (HF) 3-30 MHz biasanya dibuat berupa kawat panjang sederhana yang dirangkai secara horizontal di antara braket. Panjangnya ditentukan oleh panjang gelombang (10-100 m). Jenis antena ini secara alami terpolarisasi horizontal.
Perlu dicatat bahwa penyebutan pita ini sebagai "frekuensi tinggi" sudah dimulai beberapa dekade lalu, ketika 30 MHz memang termasuk frekuensi tinggi. Meskipun deskripsi ini tampaknya sudah ketinggalan zaman, ini merupakan sebutan resmi dari International Telecommunications Union dan masih digunakan secara luas.
Polarisasi yang diinginkan dapat ditentukan dengan dua cara: menggunakan gelombang tanah untuk pensinyalan jarak pendek yang lebih kuat oleh peralatan siaran yang menggunakan pita gelombang menengah (MW) 300 kHz - 3 MHz, atau menggunakan gelombang langit untuk jarak yang lebih jauh melalui tautan ionosfer. Secara umum, antena terpolarisasi vertikal memiliki perambatan gelombang tanah yang lebih baik, sementara antena terpolarisasi horizontal memiliki kinerja gelombang langit yang lebih baik.
Polarisasi sirkular banyak digunakan untuk satelit karena orientasi satelit relatif terhadap stasiun bumi dan satelit lainnya terus berubah. Efisiensi antara antena pemancar dan penerima paling tinggi ketika keduanya terpolarisasi sirkular, tetapi antena terpolarisasi linier dapat digunakan dengan antena CP, meskipun terdapat faktor rugi polarisasi.
Polarisasi juga penting untuk sistem 5G. Beberapa susunan antena multi-input/multi-output (MIMO) 5G mencapai peningkatan throughput dengan memanfaatkan polarisasi untuk memanfaatkan spektrum yang tersedia secara lebih efisien. Hal ini dicapai dengan menggabungkan berbagai polarisasi sinyal dan multiplexing spasial antena (keragaman ruang).
Sistem ini dapat mentransmisikan dua aliran data karena aliran data tersebut terhubung oleh antena terpolarisasi ortogonal yang independen dan dapat dipulihkan secara independen. Meskipun terdapat beberapa polarisasi silang akibat distorsi jalur dan kanal, refleksi, multipath, dan ketidaksempurnaan lainnya, penerima menggunakan algoritma canggih untuk memulihkan setiap sinyal asli, menghasilkan tingkat kesalahan bit (BER) yang rendah dan pada akhirnya meningkatkan pemanfaatan spektrum.
sebagai kesimpulan
Polarisasi merupakan properti antena penting yang sering diabaikan. Polarisasi linear (termasuk horizontal dan vertikal), polarisasi miring, polarisasi melingkar, dan polarisasi elips digunakan untuk berbagai aplikasi. Rentang kinerja RF ujung ke ujung yang dapat dicapai antena bergantung pada orientasi dan kesejajarannya. Antena standar memiliki polarisasi yang berbeda-beda dan cocok untuk berbagai bagian spektrum, sehingga menghasilkan polarisasi yang disukai untuk aplikasi target.
Produk yang Direkomendasikan：
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parameter | Khas | Satuan |
| Rentang Frekuensi | 20-30 | GHz |
| Memperoleh | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. | |
| Polarisasi | Ganda Linier | |
| Isolasi Pol. Silang | 60 Tip. | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 70 Tip. | dB |
| Konektor | SMA-Femail | |
| Bahan | Al | |
| Penyelesaian | Cat | |
| Ukuran(P*L*T) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Berat | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Barang | Spesifikasi | Satuan |
| Rentang Frekuensi | 1-18 | GHz |
| Memperoleh | 10 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipikal | |
| Polarisasi | Linier | |
| Isolasi Po silang | 30 Tip. | dB |
| Konektor | SMA-Wanita | |
| Penyelesaian | Ptidak | |
| Bahan | Al | |
| Ukuran(P*L*T) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Berat | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parameter | Khas | Satuan |
| Rentang Frekuensi | 2-18 | GHz |
| Memperoleh | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipikal |
|
| Polarisasi | Ganda Linier |
|
| Isolasi Pol. Silang | 40 | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 40 | dB |
| Konektor | SMA-F |
|
| Perawatan Permukaan | Ptidak |
|
| Ukuran(P*L*T) | 276*147*147(±5) | mm |
| Berat | 0,945 | kg |
| Bahan | Al |
|
| Suhu Operasional | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parameter | Khas | Satuan |
| Rentang Frekuensi | 93-95 | GHz |
| Memperoleh | 22 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. |
|
| Polarisasi | Ganda Linier |
|
| Isolasi Pol. Silang | 60 Tip. | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 67 Tip. | dB |
| Konektor | WR10 |
|
| Bahan | Cu |
|
| Penyelesaian | Keemasan |
|
| Ukuran(P*L*T) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Berat | 0,015 | kg |
Waktu posting: 11-Apr-2024
