Domanda:
Cos'è la polarizzazione circolare nell'antenna?
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2020-04-15 05:16:18 UTC
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Ho visto riferimenti alla polarizzazione circolare sinistra ( LHCP ) e destra ( RHCP ) rispetto alle antenne, specialmente in riferimento alle antenne a fungo. Qual è la differenza tra le due polarizzazioni e cosa significa per un'antenna essere polarizzata circolarmente?

Due risposte:
#1
+12
FlashCactus
2020-04-16 10:23:54 UTC
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Questa sarà una risposta lunga, ma abbi pazienza.

Per prima cosa, devo discutere il fenomeno stesso della polarizzazione. Come probabilmente saprai, le onde elettromagnetiche non sono altro che campi elettrici e magnetici alternati nello spazio. Le leggi di questo universo impongono che un campo elettrico mutevole crei un campo magnetico (perpendicolare) e un campo magnetico mutevole creerà un campo elettrico (anche perpendicolare). Ciò consente ai due campi di alimentarsi a vicenda.

Ora, l'immagine più comune di un'onda EM che probabilmente hai visto è qualcosa del genere: A linearly polarized wave

Questa è un'onda polarizzata linearmente. Qui il campo elettrico è rosso e il campo magnetico è blu. Ognuno di questi oscilla sempre in una direzione particolare (ad esempio il campo elettrico verticalmente e il campo magnetico orizzontalmente). Questo tipo di onda viene tipicamente generato con antenne diritte, in cui gli elettroni si muovono avanti e indietro lungo l'antenna e quindi generano il campo elettrico oscillante linearmente. Questa è polarizzata verticalmente (la direzione di polarizzazione è l'orientamento del campo elettrico) ed è stata probabilmente generata da un'antenna orientata verticalmente.

Mentre un'antenna genera solo onde della sua polarizzazione corrispondente, può ricevere onde polarizzate in modo diverso, fintanto che gli elettroni all'interno dell'antenna possono muoversi nella stessa direzione in cui oscilla il campo elettrico dell'onda. Ad esempio, un'antenna orientata a 45 ° rispetto alla polarizzazione dell'onda in arrivo, riceverà comunque il segnale, poiché oscilla ancora un po ' nella stessa direzione, solo (1,41 volte) più debole: gli elettroni in l'antenna può ancora muoversi su e giù, purché si muovano anche da un lato all'altro in modo che rimangano nell'antenna. Infatti, l'unica situazione in cui un'antenna di questo tipo rifiuterà (non riceverà) un segnale completamente è se l'antenna è perpendicolare alla direzione di polarizzazione: gli elettroni non possono affatto muoversi verticalmente in un'antenna orizzontale . In tutte le altre posizioni dell'antenna avranno intensità di ricezione variabili (o guadagni ) a seconda di quanto differiscono le direzioni (in termini matematici, è proporzionale al prodotto interno delle due direzioni).

L'altro tipo principale di polarizzazione è la polarizzazione circolare , in cui il campo elettrico non oscilla solo in una direzione, ma ruota invece attorno a un asse (lungo il quale si propaga l'onda), con campo magnetico che segue, formando una spirale mentre si propaga nello spazio. Un segnale polarizzato circolarmente può essere pensato come una somma di due segnali polarizzati linearmente perpendicolari, uno leggermente in ritardo rispetto all'altro:

Circular-polarized wave as a sum of linearly polarized waves (si noti che il rosso e i colori blu non significano campi elettrici e magnetici qui, questo è lo stesso campo proiettato in due direzioni.)

(per completezza, c'è anche polarizzazione ellittica, che può essere pensato come una somma di un segnale circolare e lineare, o una somma di due segnali lineari che non sono ugualmente forti).

Ogni rotazione deve avere una direzione, in senso orario o antiorario, rispetto alla direzione in cui sta viaggiando l'onda. Questo è ciò che distingue i segnali polarizzati circolari di destra da quelli polarizzati di sinistra . Esistono antenne progettate specificatamente per emettere e ricevere onde polarizzate circolarmente e anch'esse devono avere una delle due possibili direzioni. Un'antenna RHCP emette onde RHCP e lo stesso vale per LHCP.

La ricezione è più complicata. Un'antenna lineare riceverebbe segnali polarizzati circolarmente senza problemi, in qualsiasi orientamento (tranne se puntata direttamente alla sorgente del segnale), poiché, come abbiamo discusso, esattamente metà della potenza di quel segnale è polarizzata linearmente nella direzione dell'antenna (e l'altra metà perpendicolarmente, in modo che la parte venga rifiutata, quindi il guadagno è 1/2 o inferiore). È vero anche il contrario: un'antenna polarizzata circolarmente di entrambe le mani riceverà felicemente (sebbene con non più della metà del guadagno) qualsiasi segnale polarizzato linearmente (che è la metà di uno polarizzato circolarmente).

L'unico tipo di segnale che un'antenna polarizzata circolarmente rifiuterà è un segnale della mano opposta. un'antenna RHCP rifiuterà di ricevere un segnale LHCP e viceversa. E questo è il motivo principale per cui queste antenne vengono utilizzate in FPV.

La rovina dei segnali video in ambienti industriali e di altro tipo ricchi di superfici riflettenti RF è la propagazione multipath o multipathing , come è più comunemente noto. Questa è una situazione in cui il segnale trasmesso, oltre a un percorso in linea diretta di vista, viene ricevuto tramite riflessioni da superfici vicine. Poiché il segnale riflesso richiede un percorso più lungo, arriva agli occhiali un po 'più tardi del segnale diretto. Questo ritardo è sufficiente perché la velocità di scansione molto elevata del video analogico vada avanti di diversi pixel, quindi sovrapporre questo segnale ritardato (di cui ce ne sono di solito diversi) sopra quello originale produce gravi distorsioni nell'immagine.

La cosa buona per noi dei segnali riflessi, tuttavia, è che un'onda polarizzata circolarmente inverte la sua mano ogni volta che rimbalza su qualcosa, quindi un'onda RHCP riflessa diventa LHCP e viceversa (quando la direzione del viaggio cambia, mentre la direzione di rotazione rimane la stessa), il che significa che l'antenna rifiuterà tutte le riflessioni (non rifiuterà le doppie riflessioni, che avranno la polarizzazione originale, ma quelle sono più deboli di quelle singole).

Un altro vantaggio è che consente di condividere meglio la larghezza di banda se i piloti su canali vicini volano segnali di mano opposta, poiché eventuali interferenze dalla banda vicina saranno respinte dalla propria antenna di ricezione.

Per quanto riguarda la differenza tra RHCP e LHCP, come puoi s ee, nessuna delle due è migliore dell'altra fisicamente, sono due facce della stessa medaglia. Tuttavia, per il volo effettivo ci sono differenze se non voli da solo. Storicamente, RHCP è stato molte volte più comune di LHCP, e questo significa due cose:

  1. Con un'antenna RHCP, puoi osservare quasi chiunque e loro possono osservare te, mentre con un'antenna LHCP è molto meno probabile in entrambi i modi (sebbene si possano osservare entrambe le polarizzazioni circolari con un'antenna a dipolo).
  2. È più facile ottenere interferenze dagli altri (e causare loro interferenze) se voli con la stessa polarizzazione, quindi RHCP sarà generalmente più rumoroso e più soggetto a interferenze per tutti intorno.

Se non stai gareggiando, il secondo punto probabilmente non ha importanza, sposta solo un paio di canali di distanza. Se lo sei, probabilmente dovresti avere entrambe le antenne RHCP e LHCP ed essere pronto a cambiare come indicato dagli organizzatori Tuttavia, anche se non sei un corridore, può valere la pena avere un paio di antenne LHCP nella borsa di volo per quando molte persone sono in aria; in questo modo otterrai un segnale molto più pulito (e lo faranno anche loro)!

Alcune antenne riceventi, come il patch Triple-feed, possono essere RHCP o LHCP a seconda di dove si collega la linea di alimentazione . Può valere la pena averli se non puoi decidere o cambiare polarizzazione spesso, o semplicemente per ridurre il numero di antenne da possedere.

+1 Wow, che risposta esauriente! Grazie, ho imparato abbastanza bene qui.
#2
+10
Daniil
2020-04-15 05:23:54 UTC
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Un'immagine che mostra la differenza:

image

Descrizione da Wikipedia:

Un'onda polarizzata circolarmente può ruotare in uno dei due possibili sensi: polarizzazione circolare destra in cui il vettore del campo elettrico ruota in senso destro rispetto alla direzione di propagazione, e polarizzazione circolare sinistra in cui il vettore ruota in senso sinistro.

La definizione di base di un'antenna polarizzata circolare: antenne polarizzate circolarmente (CP) sono un tipo di antenna con polarizzazione circolare.

Potrei voler toccare l'effetto delle antenne polarizzate circolarmente. Come aiutano a schermare i segnali riflessi perché quando il segnale rimbalza cambia la polarità.
@WillBo Solo dicendo, potresti scrivere una tua risposta. Più risposte per domanda sono incoraggiate su SE.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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