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 ...
Объяснение преобразования поляризации волн по русски ...
Explanation of wave polarization conversion in english ...
В данной точке две ортогональные (перпендикулярно противоположные) волны - находятся в фазе. Волны накладываются друг на друга. Результирующая волна - лежит в плоскости. Результирующая волна - линейно поляризована. Амплитуды - могут различаться, но волны - должны быть бифазными (распространяться софазно, с идентичными фазами).
At a given point two orthogonal wawes are in phase. The wawes are superposed. The resultant wave lies in a plane. The resultant wave is linearly polarized. The amplitudes may differ but the waves must bi in phase.
Фаза сдвинута на четверть цикла. Ey-смещение - наибольшее, когда Ez-смещение - равно нулю, и - наоборот. Результирующая волна - имеет круговую поляризацию.
The phase is shifted by a quarter cycle. The Ey-displacement is greatest when the Ez--displacement is zero and vice versa. The resultant wave is circularly polarized.
Если бы разность фаз была - чем-то иным, чем четверть цикла, или если бы волны имели разные амплитуды, то результирующая волна была бы - эллиптически поляризованной.
In the phase difference were something other than a quarter cycle, or if the waves had different amplitudes, the resulting wave would be elliptically polarized.
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 ...
Раздел antenna : список всех страниц ...