天線(xiàn)的極化，就是指天線(xiàn)輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。   

電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)矢量的瞬時(shí)取向稱(chēng)為極化。極化方式有兩類(lèi)：一種是線(xiàn)極化，一種是圓極化。其中在線(xiàn)極化方式下又分為水平極化和垂直極化；在圓極化方式下又分左旋圓極化和右旋圓極化。如果電波傳播時(shí)電場(chǎng)矢量的空間描出軌跡為一直線(xiàn)，它始終在一個(gè)平面內(nèi)傳播，則稱(chēng)為線(xiàn)極化波。線(xiàn)極化波又有水平極化波和垂直極化波之分。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)，此電波就稱(chēng)為垂直極化波；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí)，此電波就稱(chēng)為水平極化波。電波的極化特性取決于發(fā)射天饋系統(tǒng)的極化特性。接收天線(xiàn)必須與發(fā)射天線(xiàn)具有相同的極化和旋向特性，以實(shí)現(xiàn)極化匹配，從而接收全部能量。若部分匹配，則只能接收部分能量。

垂直極化

當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)

水平極化

當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí)

圓極化

當(dāng)無(wú)線(xiàn)電波的極化面與大地法線(xiàn)面之間的夾角從0~360度周期地變化，即電場(chǎng)大小不變，方向隨時(shí)間變化，電場(chǎng)矢量末端的軌跡在垂直于傳播方向的平面上投影是一個(gè)圓時(shí)，稱(chēng)為圓極化。在電場(chǎng)的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90度或270度時(shí)，可以得到圓極化。圓極化，若極化面隨時(shí)間旋轉(zhuǎn)并與電磁波傳播方向成右螺旋關(guān)系，稱(chēng)右圓極化；反之，若成左螺旋關(guān)系，稱(chēng)左圓極化。

左旋圓極化

（LHCP）

右旋圓極化

（RHCP）

對(duì)于線(xiàn)極化，當(dāng)收信天線(xiàn)的極化方向與線(xiàn)極化方向一致（電場(chǎng)方向）時(shí)，感應(yīng)出的信號(hào)最大（電磁波在極化方向上投影最大）；隨著收信天線(xiàn)的極化方向與線(xiàn)極化方向偏離越來(lái)越多時(shí)，感應(yīng)出的信號(hào)越小（投影不斷減?。?；當(dāng)收信天線(xiàn)的極化方向與線(xiàn)極化方向正交（磁場(chǎng)方向）時(shí)，感應(yīng)出的信號(hào)為零（投影為零）。線(xiàn)極化方式對(duì)天線(xiàn)的方向要求較高。當(dāng)然在實(shí)際條件下，電磁波傳播途中遇到反射折射，會(huì)引起極化方向偏轉(zhuǎn)，有時(shí)一個(gè)信號(hào)既可以被水平天線(xiàn)接收，也可以被垂直天線(xiàn)接收，但無(wú)論如何，天線(xiàn)的極化方向常常是需要考慮的重要問(wèn)題。

對(duì)于圓極化，無(wú)論收信天線(xiàn)的極化方向如何，感應(yīng)出的信號(hào)都是相同的，不會(huì)有什么差別（電磁波在任何方向上的投影都是一樣的）。

打個(gè)形象的比喻，線(xiàn)極化類(lèi)似彎曲在地面上爬行的蛇，圓極化類(lèi)似蛇繞在木棍上繞行。再打個(gè)比喻，你拿一根繩子，上下擺，繩子傳遞的波就是線(xiàn)極化形式的；不斷地畫(huà)圓，傳遞的波就是圓極化的。

圓極化優(yōu)點(diǎn)

圓極化的主要優(yōu)點(diǎn)是，用它做發(fā)射時(shí)，如果用線(xiàn)極化的作接收，則任意方向的線(xiàn)極化都能接收到電平值，即不存在線(xiàn)極化和線(xiàn)極化垂直時(shí)接收不到電平值的情況。

下表顯示了水平，垂直，RHCP（右旋圓極化）和LHCP（左旋圓極化）之間的關(guān)系以及以dB為單位的損耗。可見(jiàn)，使用不同線(xiàn)極化天線(xiàn)損耗可達(dá)30dB，使用圓極化天線(xiàn)接收線(xiàn)極化損耗只有3dB，但是不同極化圓極化之間損耗也有30dB,所以在衛(wèi)星通信中選對(duì)天線(xiàn)的極化很重要。

如何實(shí)現(xiàn)圓極化？

1、螺旋天線(xiàn)很容易提供所需的圓極化，這取決于它們的構(gòu)造。實(shí)際上，它是懸臂上的大型線(xiàn)圈，其中ClockWise（CW）繞組提供RHCP，Counter ClockWise提供LHCP。但是，有時(shí)螺旋天線(xiàn)的極化也是不利的，因?yàn)槟芊崔D(zhuǎn)極性?？梢院?jiǎn)單從外形上看出，如果螺旋天線(xiàn)為順時(shí)針繞法，則給出RHCP（右旋）。如果逆時(shí)針繞法則給出LHCP（左旋）。

2、“ Cross-Yagis”，是指兩個(gè)相同的八木天線(xiàn)，第一個(gè)位于垂直位置，第二個(gè)位于水平位置。這兩個(gè)天線(xiàn)之間的角度必須始終為90°，因此也可以將這些天線(xiàn)放置在“ X”形位置，第一個(gè)天線(xiàn)的角度為45°，第二個(gè)天線(xiàn)的角度為135°。

下圖顯示了帶有VHF和UHF“Cross-Yagis”天線(xiàn)的典型排列，可以用來(lái)做LEO衛(wèi)星通信。

如果CrossBoom（橫梁）由非金屬材料（例如木材，PVC等）制成， 則CrossBoom和Horizontal（水平）天線(xiàn)之間不會(huì)產(chǎn)生明顯影響，因此在這種情況下，可以將兩個(gè)天線(xiàn)安裝為'+'字型安裝。如果是金屬橫梁需要“X”型安裝。

這兩種裝法的天線(xiàn)都是可以使用切換器切換極化的，如果您需要一個(gè)可以在垂直極化（用于本地通信），水平極化（用于遠(yuǎn)距離通信）和圓極化（用于衛(wèi)星通信）之間改變的話(huà)，則“+”字安裝有一定優(yōu)勢(shì)。只需要最少數(shù)量的同軸繼電器，便能夠使該系統(tǒng)在垂直-水平-RHCP極化之間“切換”，而“ X”字裝法則需要更多的同軸繼電器（和相位電纜）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、兩幅八木如何實(shí)現(xiàn)圓極化

上面說(shuō)的是兩幅八木結(jié)構(gòu)上的要求，如果不使用相位電纜實(shí)現(xiàn)圓極化，不管是“+”字型機(jī)構(gòu)還是“X”字型結(jié)構(gòu)安裝都必須使兩幅八木天線(xiàn)之間有四分之一波長(zhǎng)的前后間距，這樣使用物理的方式實(shí)現(xiàn)90度相位差。從而實(shí)現(xiàn)圓極化。具體兩幅八木天線(xiàn)的匹配方法可以復(fù)習(xí)一下前期關(guān)于阻抗的文章。

天線(xiàn)的阻抗匹配和堆疊

下面用電纜移相法將兩幅在同一位置“+”字交叉裝法的八木天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)圓極化舉例說(shuō)明：

如果您看過(guò)之前關(guān)于阻抗的文章比較容易理解這個(gè)匹配

我們假設(shè)兩幅八木都是50歐的阻抗。

天線(xiàn)1直接接奇數(shù)倍四分之一波長(zhǎng)的75歐電纜合成出100歐阻抗。

天線(xiàn)2先連接一根四分之一波長(zhǎng)的50歐饋線(xiàn)移相90度，再連接一根奇數(shù)倍四分之一波長(zhǎng)的75歐電纜得到100歐合成阻抗。

兩幅天線(xiàn)100歐合成阻抗并聯(lián)得到50歐接任意長(zhǎng)度50歐電纜到收發(fā)機(jī)。

至于如何實(shí)現(xiàn)左旋還是右旋以上圖所示正確的連接同軸電纜即可。

跟之前關(guān)于打蛋器的文章是不是很像？

所以阻抗匹配搞清楚后一通百通。

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