Антенна. Волна. Направление. Поляризация. Вектор.

Фундаментальная теория распространения радио волн.

Фундаментальная теория распространения радио волн и поляризации.

... Королевские ВВС Канады. Антенна. Теория распространения волн.

... Официальный учебный фильм ... Национальный совет по кинематографии Канады ...

Форма и размер антенны - зависят от её назначения ... Но, какой бы ни была её физическая форма - она предназначена для передачи и приема электромагнитных волн ...

Сначала рассмотрим гипотетическую антенну, точечный излучатель, также называемый - изотропный излучатель - воображаемая (идеальная) антенна ... Идеальный точечный изотропный излучатель излучает энергию - одинаково во всех направлениях ... Более точно этот процесс представлен в виде бегущей волны / волнистой линии, обычно - синусоидальной формы ...

Рассмотрим один полный цикл колебаний, который определяется, как - длина волны ... Можно связать длину волны излучения - с антенной, которая его произвела ... Будет достаточно длины антенны, равной половине длины волны ...

Если подать сигнал на этот излучатель - внутри будет установлен поток электронов ... Сначала, на положительной полуволне, создается их максимальная концентрация - на одной стороне вибратора ... Затем, на второй отрицательной полуволне - концентрация электронов образуется на противоположной стороне диполя ... Максимально реверсный цикл перемещения электронов из края в край - повторяется на частоте сигнала ...

Этот поток электронов создаёт флуктуирующее магнитное поле ... Нужно связать направление магнитного поля с направлением потока электронов ... Когда поток электронов меняет направление, магнитное поле - максимально и вращается в одном направлении, вокруг / поперёк излучателя ... Когда поток останавливается, силовые линии магнитного поля - схлопываются ... Магнитное поле - пропадает ... Когда поток сдвигается к протовоположной стороне - силовые линии магнитного поля снова достигают максимума, но теперь уже - в обратном направлении вращения вокруг / поперёк вибратора ... Таким образом, магнитное поле меняет свое направление - в каждом полупериоде частоты сигнала ... Это магнитное поле называют буквой H ... Напряжённость этого поля - пропорциональна амплитуде текущей стоячей волны ...

Текущая восходящая стоячая волна сигнала частоты - на 90 градусов не совпадает по фазе со стоячей волной напряжения магнитного поля ... В этот момент антенный диполь имеет положительное напряжение на правой стороне и отрицательное - на противоположном конце ... Когда ниспадающая стоячая волна перемещением потока электронов вызывает напряженность на противоположном конце - полярность меняется ... Эта переполюсовка диполя создает электрическое поле в фазе с кривой графика напряженности волны сигнала частоты ... Электрическое поле возникает элипсно - вдоль вибратора и меняет направление силовых линий - от плюс к минус заряда на концах излучателя ... Это электрическое поле называют буквой E ...

Таким образом, поля E и H, чередуясь - строятся и схлопываются - на 90 градусов в противофазе друг с другом и составляют непосредственное поле антенны ... Непосредственное поле - создает излучающую волну антенны ... Излучение антенны можно визуализировать в виде сетки, распространяющихся наружу - вертикальных H линий и горизонтальных E линий ... Обратите внимание, что линии E и H - находятся под прямым углом друг к другу, то есть - квадратурно векторно в пространстве ... Эти линии - представляют пики излучаемых волн, и можно заметить, что их направление - меняется на противоположное в каждом следующем полупериоде ... Поскольку, пики этих двух волн, возникают одновременно - они находятся в фазе времени, поэтому говорят, что бегущие волны находятся в фазе времени и пространственной квадратуре ... Основные характеристики бегущей волны и средства, с помощью которых она создается - одинаковы для всех типов антенн ...

Полярность антенны определяется плоскостью электрического поля, для максимального сигнала, как передающей, так и приёмной антенной ... Время находится в плоскости поля E ... Направление, в котором распространяется волновая картина E и H - определяется простым правилом ... Чтобы применить это правило - нужно использовать два любые вектора E и H, представляющие собой - действие штопора / шурупа ... Если переместиться от вектора E к вектору H по кратчайшему расстоянию, на которое винт продвинулся в направлении распространения - это известно, как правило вектора направления ... В следующем полупериоде векторы E и H изменяют свою полярность ... И, применяя правило вектора направления снова - мы видим, что направление распространения - не изменилось ...

Хотя были рассмотрены только векторы пика - любая пара квадратурных векторов дала бы одно и то же направление распространения ... Теперь - рассмотрим, что происходит, когда волна ударяется об отражающую поверхность ... Снова рассмотрим пару векторов пика ... При столкновении, направление поля E - меняется на противоположное, но направление поля H - остаётся неизменным согласно правилу указателей, поэтому вектор направления - меняется на противоположный ... Для следующих векторов - процесс повторяется подобным образом, при ударе о плоскую поверхность ...

Как строят диаграмму направленности антенны ... Сначала - измеряется мощность сигнала в различных точках ... Такая запись, является - географической ... Можно соединить точки с одинаковой интенсивностью и получить контурные линии ... Часто, полезнее - знать форму поля, излучаемого антенной ... Для этого, напряжённость поля - фиксируют на определённом радиусе от антенны ... Теперь, используя векторное представление для каждого показания и направления, на радиальной шкале, из центра - строится полярная диаграмма ... Полная полярная диаграмма является 3D трехмерной и позволяет визуализировать характеристики излучения антенны ...

Суть преобразования поляризации волн - друг в друга.

... Иллюстрация круговой поляризации.

... Вы можете думать об этом, как о работе четвертьволновой линии задержки (λ / 4) ... Если бы первая результирующая волна вошла в пластину и оптическая ось была параллельна Ez, то (красная) компонента z задержалась бы на четверть длины волны, а ось y (синяя) осталась бы прежней ... Линейно поляризованная первая результирующая волна затем превратится во вторую результирующую волну с круговой поляризацией ...

Линейная, круговая или эллиптическая поляризация, как результатирующий вектор фазовой зависимости сложения сил энергии волн, геометрически наблюдаемое - только с учетом течения времени, в результате распространяемого движения волновых колебаний в окружающей среде, и преодолевая неоднородности пространства самой среды - видоизменяет саму себя ...

В этой формулировке скрывается ответ на частый вопрос радиолюбителей : что такое круговая поляризация и упреждается суждение альтернативы выбора на спорную дилемму : какую антенну лучше всего применять для приёма орбитальных спутников Земли ...

Примечание : поскольку, линейная и круговая поляризация - являются частным случаем эллиптической, возникает вопрос : может и должна ли эллиптическая антенна принимать все виды иных поляризаций, конечно с учетом направления вращения ??? ... Вероятно - да ))) ...

# ... aliexpress.ru, FMUSER - круговая эллиптическая поляризованная антенна CP100 FM.

... 32000 руб / $465 долларов - каково ?))) ... Круговая поляризованная FM CP100 - это новая антенна, предназначенная для радиостанций и передатчиков до 500 Вт ... Её частотный диапазон составляет от 88 до 108 МГц ... Двойная перекрестная дипольная антенна с циркулярным излучением предлагает возможность одновременного использования вертикальной и горизонтальной поляризации - для лучшего покрытия, особенно в городских районах ...

# ... jurnal.vniiem.ru, Спутниковая антенна с эллиптической поляризацией и усилением до 18 Дб.

... Цена : очень много рублей и долларов ))) ... Для обеспечения работы высокоскоростной линии передачи (до 800 Мбит/с) с борта спутника Метеор-МП, находящегося на орбите высотой до 1000 км - необходимо иметь максимальный коэффициент усиления антенны - не менее 18 дБ в диапазоне 8 ГГц ... Коэффициента усиления - напрямую зависит от угла места и растёт вместе с ним, подобно графику показательной функции или экспоненты ... Антенна представляет собой линейную антенную решётку из излучателей - в виде открытого конца волновода с квадратным сечением, излучающих эллиптическую электромагнитную волну ... Другими словами, это многосекционный волноводный рупор, стационарной статической угломестной установки по однокоординатному азимуту (без моторизированного привода наведения) и специальной диаграммой направленности ...

В основном, эллиптическая поляризация, рассматривается - для спутниковых тарелок и антенн диапазонов СВЧ, КВЧ, микрополосковых, оптических и практически нет упоминаний для любительского радио - видимо из-за сложности и нецелесообразности разработки ...

# ... edrid.ru, Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки.

... Патент ... Информация - закрыта (платно) ... Изобретение относится к системам радиолокации ... Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки, содержащей линии задержки, настроенные таким образом, что прием и передача осуществляются электромагнитным излучением, сходящимся в фокусе эллипсоида ... В отличии от обычных параболических РЛС с мощными СВЧ передатчиками параллельных лучей - появляется возможность формирования эллиптической диаграммы направленности с возможностью определения азимута, угла места и дистанции до цели - при незначительных мощностях передатчика и устойчивом сигнале ...

Как определить направление круговой поляризации антенны.

... Анимация линейной, круговой и эллиптической поляризации.

... Изменение во времени компонент полного электрического поля плоских волн, распространяющихся в направлении +z с различными поляризациями ... В частности, показаны линейная, правая круговая и эллиптическая поляризации ...

Во многих случаях, вращение левой LHCP и правой RHCP поляризации - показано в сторону распространения волны во времени и пространстве, а не как "вид спереди антенны" - это неправильно ... Правильно, будет - только в сторону распространения волны, то есть, если смотреть, именно - сзади антенны ...

Эту теорию объясняют и доказывают - графики положительных пиков E и H полей ... Результатирующее поле - всегда будет смещаться по стрелке кругового вращения - от горба волны со знаком плюс - к следующему пику волны со знаком плюс ... Так как, следует понимать, что отчет измерения поворота начинается от некоей условной плоскости наблюдения, то - с какой стороны придёт следующий положительный пик - в ту сторону и будет осуществляться вращение круговой поляризации ...

А так как, диполи, подключаются к плюсу питания кабеля - верхний диполь и, через фазирующий шлейф задержки или физический временной отступ - к вибратору слева или справа - то сразу становиться понятно, в какой последовательности сигналы от вибраторов достигнут этой условной точки контроля, по очередности, и в какую сторону - начнётся вращение ... Это ясно, как - дважды два ))) ... И, никак - иначе ...

А суть, почему это кажется нелогичным - объясняется лишь плоскосью мышления и недостатком фантазии 3D представления ... Но, если взять винт с крупной резьбой и поворачивая - ставить на нём отметки (согласно излучателям) - то сразу станет понятно, что весь процесс поляризации идет, именно так, как ожидается, и приёмная антенна получит сигнал, именно в той очерёдности, полярности и фазовой задержке, какая и следует из направления вращения резьбы болта ... И - неважно, будет это - 3 витка резьбы болта или 300 оборотов - ничего не изменится (кроме расстояния), а угловые фазовые метки - совпадут со 100% процентной ожидаемой точностью ...

Список всех страниц, раздел antenna : смотреть онлайн бесплатно, интересное - надо посмотреть ...