Insinyur elektronik 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 tingkat yang berbeda, dari istilah yang relatif kualitatif hingga persamaan yang kompleks.
Ada banyak aspek dalam perambatan energi elektromagnetik, salah satunya adalah polarisasi, yang dapat mempunyai tingkat dampak atau perhatian 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 memahami terlebih dahulu prinsip dasar gelombang elektromagnetik.Gelombang ini tersusun atas medan listrik (medan E) dan medan magnet (medan H) dan bergerak dalam satu arah.Bidang E dan H saling tegak lurus dan terhadap arah rambat gelombang bidang.
Polarisasi mengacu pada bidang medan E dari sudut pandang 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 sirkular
Mode polarisasi meliputi yang 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 dan sebaliknya, meskipun keduanya beroperasi pada frekuensi yang sama.Semakin baik penyelarasannya, semakin banyak sinyal yang ditangkap, dan transfer energi menjadi maksimal ketika polarisasinya cocok.
Gambar 2: Polarisasi linier memberikan dua opsi polarisasi yang tegak lurus satu sama lain
Polarisasi miring antena adalah jenis polarisasi linier.Seperti polarisasi dasar horizontal dan vertikal, polarisasi ini hanya masuk akal di lingkungan terestrial.Polarisasi miring berada pada sudut ±45 derajat terhadap bidang acuan horizontal.Meskipun ini hanyalah bentuk lain dari polarisasi linier, istilah "linier" biasanya hanya mengacu pada antena yang terpolarisasi secara horizontal atau vertikal.
Meskipun ada beberapa kerugian, sinyal yang dikirim (atau diterima) oleh antena diagonal hanya dapat dilakukan dengan antena terpolarisasi horizontal atau vertikal.Antena terpolarisasi miring berguna ketika polarisasi salah satu atau kedua antena tidak diketahui atau berubah saat digunakan.
Polarisasi melingkar (CP) lebih kompleks daripada polarisasi linier.Dalam mode ini, polarisasi yang diwakili oleh vektor medan E berputar seiring dengan perambatan sinyal.Ketika diputar ke kanan (melihat keluar dari pemancar), polarisasi sirkular disebut polarisasi sirkular tangan kanan (RHCP);bila diputar ke kiri, polarisasi sirkular kidal (LHCP) (Gambar 3)
Gambar 3: Dalam polarisasi melingkar, vektor medan E dari gelombang elektromagnetik berputar;rotasi ini bisa dilakukan dengan tangan kanan atau tangan kiri
Sinyal CP terdiri dari dua gelombang ortogonal yang keluar fase.Tiga kondisi diperlukan untuk menghasilkan sinyal CP.Bidang E harus terdiri dari dua komponen ortogonal;kedua komponen harus berbeda fase 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 dihasilkan.
Ketidaksesuaian polarisasi antar antena dijelaskan oleh faktor kehilangan 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 kerugian) untuk antena yang sejajar sempurna hingga dB tak terbatas (kerugian tak terbatas) untuk antena ortogonal sempurna.
Namun pada kenyataannya, penyelarasan (atau misalignment) polarisasi tidak sempurna karena posisi mekanis antena, perilaku pengguna, distorsi saluran, refleksi multipath, dan fenomena lainnya dapat menyebabkan distorsi sudut pada medan elektromagnetik yang ditransmisikan.Awalnya, akan ada "kebocoran" polarisasi silang sinyal 10 - 30 dB atau lebih dari polarisasi ortogonal, yang dalam beberapa kasus mungkin cukup untuk mengganggu pemulihan sinyal yang diinginkan.
Sebaliknya, PLF sebenarnya untuk dua antena 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 dengan mengganggu sinyal yang diinginkan atau mengurangi kekuatan sinyal yang diinginkan.
Mengapa peduli dengan polarisasi?
Polarisasi bekerja dalam dua cara: semakin sejajar dua antena dan memiliki polarisasi yang sama, semakin baik kekuatan sinyal yang diterima.Sebaliknya, penyelarasan polarisasi yang buruk mempersulit penerima, baik yang sengaja atau tidak puas, 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 pada arah statis yang tetap.
Pilihan polarisasi mana yang akan digunakan biasanya ditentukan oleh instalasi atau kondisi atmosfer.Misalnya, antena dengan polarisasi horizontal akan bekerja lebih baik dan mempertahankan polarisasinya bila dipasang di dekat langit-langit;sebaliknya, antena yang terpolarisasi vertikal akan bekerja lebih baik dan mempertahankan kinerja polarisasinya bila dipasang di dekat dinding samping.
Antena dipol yang banyak digunakan (polos atau dilipat) terpolarisasi secara horizontal dalam orientasi pemasangan "normal" (Gambar 4) dan sering diputar 90 derajat untuk mengasumsikan polarisasi vertikal bila diperlukan atau untuk mendukung mode polarisasi yang diinginkan (Gambar 5).
Gambar 4: Antena dipol biasanya dipasang secara horizontal pada tiangnya untuk menghasilkan polarisasi horizontal
Gambar 5: Untuk aplikasi yang memerlukan polarisasi vertikal, antena dipol dapat dipasang sesuai tempat antena ditangkap
Polarisasi vertikal biasanya digunakan untuk radio seluler genggam, seperti yang digunakan oleh responden pertama, karena banyak desain antena radio terpolarisasi vertikal juga memberikan pola radiasi omnidirection.Oleh karena itu, antena tersebut tidak perlu diorientasikan kembali meskipun arah radio dan antena berubah.
Antena frekuensi frekuensi tinggi (HF) 3 - 30 MHz biasanya dibuat sebagai kabel panjang sederhana yang dirangkai secara horizontal di antara tanda kurung.Panjangnya ditentukan oleh panjang gelombang (10 - 100 m).Antena jenis ini secara alami terpolarisasi secara horizontal.
Perlu dicatat bahwa penyebutan pita ini sebagai "frekuensi tinggi" dimulai beberapa dekade yang lalu, ketika 30 MHz memang merupakan frekuensi tinggi.Meskipun deskripsi ini sekarang sudah ketinggalan jaman, ini merupakan sebutan resmi dari Persatuan Telekomunikasi Internasional dan masih digunakan secara luas.
Polarisasi yang diinginkan dapat ditentukan dengan dua cara: menggunakan gelombang tanah untuk sinyal jarak pendek yang lebih kuat melalui peralatan penyiaran menggunakan pita gelombang menengah (MW) 300 kHz - 3 MHz, atau menggunakan gelombang langit untuk jarak yang lebih jauh melalui Tautan ionosfer.Secara umum, antena dengan polarisasi vertikal memiliki perambatan gelombang tanah yang lebih baik, sedangkan antena dengan polarisasi horizontal memiliki performa gelombang langit yang lebih baik.
Polarisasi melingkar banyak digunakan untuk satelit karena orientasi satelit relatif terhadap stasiun bumi dan satelit lainnya terus berubah.Efisiensi antara antena pengirim dan penerima paling besar bila keduanya terpolarisasi sirkuler, namun antena terpolarisasi linier dapat digunakan dengan antena CP, meskipun terdapat faktor kehilangan polarisasi.
Polarisasi juga penting untuk sistem 5G.Beberapa rangkaian 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 (keanekaragaman ruang).
Sistem dapat mengirimkan dua aliran data karena aliran data dihubungkan oleh antena terpolarisasi ortogonal independen dan dapat dipulihkan secara independen.Sekalipun terjadi polarisasi silang karena distorsi jalur dan saluran, refleksi, multijalur, dan ketidaksempurnaan lainnya, penerima menggunakan algoritme canggih untuk memulihkan setiap sinyal asli, sehingga menghasilkan tingkat kesalahan bit (BER) yang rendah dan pada akhirnya meningkatkan Pemanfaatan spektrum.
Kesimpulannya
Polarisasi merupakan properti antena penting yang sering diabaikan.Polarisasi linier (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 keselarasan relatifnya.Antena standar memiliki polarisasi berbeda dan cocok untuk bagian spektrum berbeda, sehingga memberikan polarisasi pilihan 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 | |
| Lintas Pol.Isolasi | 60 Ketik. | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 70 Ketik. | dB |
| Penyambung | SMA-Femail | |
| Bahan | Al | |
| Penyelesaian | Cat | |
| Ukuran(L*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 Ketik. | dBi |
| VSWR | 1.5 Ketik. | |
| Polarisasi | Linier | |
| lintas Po.Isolasi | 30 Ketik. | dB |
| Penyambung | SMA-Wanita | |
| Penyelesaian | Ptidak | |
| Bahan | Al | |
| Ukuran(L*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 |
|
| Lintas Pol.Isolasi | 40 | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 40 | dB |
| Penyambung | SMA-F |
|
| Pengobatan permukaan | Ptidak |
|
| Ukuran(L*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 Ketik. | dBi |
| VSWR | 1.3 Ketik. |
|
| Polarisasi | Ganda Linier |
|
| Lintas Pol.Isolasi | 60 Ketik. | dB |
| Isolasi Pelabuhan | 67 Ketik. | dB |
| Penyambung | WR10 |
|
| Bahan | Cu |
|
| Penyelesaian | Keemasan |
|
| Ukuran(L*L*T) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Berat | 0,015 | kg |
Waktu posting: 11 April-2024
