Insinyur elektronika mengetahui bahwa antena mengirim dan menerima sinyal dalam bentuk gelombang energi elektromagnetik (EM) yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Seperti banyak topik lainnya, persamaan ini, dan sifat perambatan elektromagnetisme, dapat dipelajari pada berbagai tingkatan, dari istilah yang relatif kualitatif hingga persamaan yang kompleks.
Ada banyak aspek dalam perambatan energi elektromagnetik, salah satunya adalah polarisasi, yang dapat memiliki berbagai tingkat dampak atau masalah dalam aplikasi dan desain antena. 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, pertama-tama kita harus 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 terhadap 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 polarisasi yang mungkin 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 dan sebaliknya, meskipun keduanya beroperasi pada frekuensi yang sama. Semakin baik keduanya disejajarkan, semakin banyak sinyal yang ditangkap, dan transfer energi dimaksimalkan saat 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 masuk akal 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 secara horizontal atau vertikal.
Meskipun ada beberapa kerugian, sinyal yang dikirim (atau diterima) oleh antena diagonal dapat dilakukan hanya dengan antena yang terpolarisasi horizontal atau vertikal. Antena yang terpolarisasi miring berguna ketika polarisasi salah satu atau kedua antena tidak diketahui atau berubah selama penggunaan.
Polarisasi melingkar (CP) lebih kompleks daripada polarisasi linier. Dalam mode ini, polarisasi yang direpresentasikan oleh vektor medan E berputar saat sinyal merambat. Ketika diputar ke kanan (melihat keluar dari pemancar), polarisasi melingkar disebut polarisasi melingkar tangan kanan (RHCP); ketika diputar ke kiri, polarisasi melingkar 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 tidak sefase. Tiga kondisi diperlukan untuk menghasilkan sinyal CP. Medan E harus terdiri dari dua komponen ortogonal; kedua komponen tersebut harus berselisih 90 derajat dan amplitudonya sama. Cara sederhana untuk menghasilkan CP adalah dengan menggunakan antena heliks.
Polarisasi elips (EP) adalah 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, gelombang terpolarisasi elips akan dihasilkan.
Ketidaksesuaian polarisasi antara antena dijelaskan oleh faktor kehilangan polarisasi (PLF). Parameter ini dinyatakan dalam desibel (dB) dan merupakan fungsi dari perbedaan sudut polarisasi antara antena pengirim dan penerima. Secara teoritis, PLF dapat berkisar dari 0 dB (tanpa kehilangan) untuk antena yang sejajar sempurna hingga dB tak terhingga (kehilangan tak terhingga) untuk antena yang ortogonal sempurna.
Namun, pada kenyataannya, penyelarasan (atau ketidaksejajaran) polarisasi tidaklah sempurna karena posisi mekanis antena, perilaku pengguna, distorsi saluran, refleksi multipath, dan fenomena lainnya dapat menyebabkan beberapa distorsi sudut medan elektromagnetik yang ditransmisikan. Awalnya, akan ada 10 - 30 dB atau lebih "kebocoran" polarisasi silang sinyal 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 diinginkan dan PLF dapat bekerja dua arah dengan mengganggu sinyal yang diinginkan atau mengurangi kekuatan sinyal yang diinginkan.
Mengapa peduli dengan polarisasi?
Polarisasi bekerja dengan dua cara: semakin selaras dua antena dan memiliki polarisasi yang sama, semakin baik kekuatan sinyal yang diterima. Sebaliknya, penyelarasan polarisasi yang buruk membuat penerima, baik yang diinginkan maupun yang tidak, semakin sulit untuk menangkap sinyal yang diinginkan. Dalam banyak kasus, "saluran" mendistorsi polarisasi yang ditransmisikan, atau satu atau kedua antena tidak berada dalam arah statis yang tetap.
Pemilihan polarisasi yang akan digunakan biasanya ditentukan oleh pemasangan atau kondisi atmosfer. Misalnya, antena dengan polarisasi horizontal akan berkinerja lebih baik dan mempertahankan polarisasinya saat dipasang di dekat langit-langit; sebaliknya, antena dengan polarisasi vertikal akan berkinerja lebih baik dan mempertahankan kinerja polarisasinya saat dipasang di dekat dinding samping.
Antena dipol yang banyak digunakan (polos atau terlipat) terpolarisasi secara horizontal dalam orientasi pemasangan "normal" (Gambar 4) dan sering diputar 90 derajat untuk mengasumsikan polarisasi vertikal saat 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 cahaya.
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 tersebut tidak perlu diubah orientasinya meskipun arah radio dan antena berubah.
Antena frekuensi tinggi (HF) 3 - 30 MHz biasanya dibuat dari kawat panjang sederhana yang dirangkai secara horizontal di antara braket. Panjangnya ditentukan oleh panjang gelombang (10 - 100 m). Jenis antena ini secara alami terpolarisasi secara horizontal.
Perlu dicatat bahwa penyebutan pita ini sebagai "frekuensi tinggi" dimulai beberapa dekade lalu, saat 30 MHz memang termasuk frekuensi tinggi. Meskipun deskripsi ini sekarang tampaknya sudah ketinggalan zaman, ini merupakan sebutan resmi oleh International Telecommunications Union dan masih digunakan secara luas.
Polarisasi yang disukai 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 Link ionosfer. Secara umum, antena terpolarisasi vertikal memiliki perambatan gelombang tanah yang lebih baik, sedangkan antena terpolarisasi horizontal memiliki kinerja gelombang langit yang lebih baik.
Polarisasi melingkar banyak digunakan untuk satelit karena orientasi satelit relatif terhadap stasiun bumi dan satelit lain terus berubah. Efisiensi antara antena pengirim dan penerima paling tinggi jika keduanya terpolarisasi melingkar, tetapi antena terpolarisasi linier dapat digunakan dengan antena CP, meskipun ada faktor kehilangan polarisasi.
Polarisasi juga penting untuk sistem 5G. Beberapa susunan antena multiple-input/multiple-output (MIMO) 5G mencapai peningkatan throughput dengan menggunakan polarisasi untuk memanfaatkan spektrum yang tersedia secara lebih efisien. Hal ini dicapai dengan menggunakan kombinasi polarisasi sinyal yang berbeda dan multiplexing spasial antena (keragaman ruang).
Sistem ini dapat mengirimkan dua aliran data karena aliran data tersebut dihubungkan oleh antena terpolarisasi ortogonal yang independen dan dapat dipulihkan secara independen. Bahkan jika ada beberapa polarisasi silang karena distorsi jalur dan saluran, pantulan, multijalur, dan ketidaksempurnaan lainnya, penerima menggunakan algoritme canggih untuk memulihkan setiap sinyal asli, yang menghasilkan tingkat kesalahan bit (BER) yang rendah dan pada akhirnya meningkatkan Pemanfaatan spektrum.
sebagai kesimpulan
Polarisasi merupakan properti antena penting yang sering kali diabaikan. Polarisasi linear (termasuk horizontal dan vertikal), polarisasi miring, polarisasi melingkar, dan polarisasi elips digunakan untuk berbagai aplikasi. Kisaran kinerja RF ujung ke ujung yang dapat dicapai antena bergantung pada orientasi dan penyelarasan relatifnya. Antena standar memiliki polarisasi yang berbeda dan cocok untuk berbagai bagian spektrum, sehingga memberikan polarisasi yang lebih disukai untuk aplikasi target.
Produk yang Direkomendasikan:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parameter | Khas | Satuan |
| Rentang Frekuensi | 20-30 | GHz |
| Memperoleh | 15 Ketik | dBi |
| VSWR | 1.3 Ketik | |
| Polarisasi | Ganda Linier | |
| Isolasi Pol. Silang | 60 Ketik | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 70 Ketik | dB |
| Konektor | SMA-Femail laki-laki | |
| Bahan | Al | |
| Menyelesaikan | Cat | |
| Ukuran(P*L*T) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Berat | 0,074 tahun | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Barang | Spesifikasi | Satuan |
| Rentang Frekuensi | 1-18 | GHz |
| Memperoleh | 10 Ketik | dBi |
| VSWR | 1.5 Ketik | |
| Polarisasi | Linier | |
| Isolasi Po. Silang | 30 Ketik | dB |
| Konektor | SMA-Wanita | |
| Menyelesaikan | 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 Ketik | dBi |
| VSWR | 1.5 Ketik |
|
| 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 tahun | kg |
| Bahan | Al |
|
| Suhu Operasional | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parameter | Khas | Satuan |
| Rentang Frekuensi | tahun 93-95 | GHz |
| Memperoleh | 22 Ketik | dBi |
| VSWR | 1.3 Ketik |
|
| Polarisasi | Ganda Linier |
|
| Isolasi Pol. Silang | 60 Ketik | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 67 Ketik | dB |
| Konektor | WR10 |
|
| Bahan | Cu |
|
| Menyelesaikan | Keemasan |
|
| Ukuran(P*L*T) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Berat | 0,015 | kg |
Waktu posting: 11-Apr-2024
