ધ્રુવીકરણ એ એન્ટેનાની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓમાંની એક છે. આપણે સૌ પ્રથમ પ્લેન તરંગોના ધ્રુવીકરણને સમજવાની જરૂર છે. અમે પછી એન્ટેના ધ્રુવીકરણના મુખ્ય પ્રકારોની ચર્ચા કરી શકીએ છીએ.
રેખીય ધ્રુવીકરણ
અમે પ્લેન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના ધ્રુવીકરણને સમજવાનું શરૂ કરીશું.
પ્લેનર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક (EM) તરંગમાં ઘણી લાક્ષણિકતાઓ છે. પ્રથમ એ છે કે શક્તિ એક દિશામાં પ્રવાસ કરે છે (બે ઓર્થોગોનલ દિશામાં કોઈ ક્ષેત્ર બદલાતું નથી). બીજું, વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકબીજાને લંબરૂપ છે અને એકબીજાને ઓર્થોગોનલ છે. વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો પ્લેન વેવ પ્રચારની દિશામાં લંબરૂપ છે. ઉદાહરણ તરીકે, સમીકરણ (1) દ્વારા આપવામાં આવેલ સિંગલ-ફ્રિકવન્સી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ (E ફીલ્ડ) ને ધ્યાનમાં લો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર +z દિશામાં મુસાફરી કરી રહ્યું છે. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર +x દિશામાં નિર્દેશિત થાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર +y દિશામાં છે.
સમીકરણ (1) માં, સંકેતનું અવલોકન કરો: . આ એક એકમ વેક્ટર છે (લંબાઈનો વેક્ટર), જે કહે છે કે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બિંદુ x દિશામાં છે. પ્લેન તરંગ આકૃતિ 1 માં સચિત્ર છે.
આકૃતિ 1. +z દિશામાં મુસાફરી કરતા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ગ્રાફિકલ રજૂઆત.
ધ્રુવીકરણ એ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનો ટ્રેસ અને પ્રચાર આકાર (કોન્ટૂર) છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્લેન વેવ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સમીકરણ (1) ને ધ્યાનમાં લો. અમે સમયના કાર્ય તરીકે જ્યાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર (X,Y,Z) = (0,0,0) છે તે સ્થિતિનું અવલોકન કરીશું. આ ક્ષેત્રનું કંપનવિસ્તાર આકૃતિ 2 માં, સમયાંતરે અનેક ઉદાહરણોમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ક્ષેત્ર આવર્તન "F" પર ઓસીલેટીંગ છે.
આકૃતિ 2. જુદા જુદા સમયે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર (X, Y, Z) = (0,0,0) નું અવલોકન કરો.
વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પત્તિ પર અવલોકન કરવામાં આવે છે, કંપનવિસ્તારમાં આગળ અને પાછળ ઓસીલેટીંગ થાય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર હંમેશા દર્શાવેલ x-અક્ષ સાથે હોય છે. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ એક લાઇન સાથે જાળવવામાં આવતું હોવાથી, આ ક્ષેત્રને રેખીય રીતે ધ્રુવીકરણ કહેવાય છે. વધુમાં, જો X-અક્ષ જમીનની સમાંતર હોય, તો આ ક્ષેત્રને આડા ધ્રુવીકરણ તરીકે પણ વર્ણવવામાં આવે છે. જો ક્ષેત્ર Y-અક્ષ સાથે લક્ષી હોય, તો તરંગને ઊભી ધ્રુવીકરણ કહેવાય છે.
રેખીય ધ્રુવીકૃત તરંગોને આડી અથવા ઊભી અક્ષ સાથે નિર્દેશિત કરવાની જરૂર નથી. ઉદાહરણ તરીકે, આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે રેખા સાથે સ્થિત અવરોધ સાથેનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર તરંગ પણ રેખીય રીતે ધ્રુવીકરણ હશે.
ઇમેજ 3. રેખીય ધ્રુવીકૃત તરંગનું વિદ્યુત ક્ષેત્રનું કંપનવિસ્તાર, જેનો માર્ગ એક ખૂણો છે.
આકૃતિ 3 માં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું વર્ણન સમીકરણ (2) દ્વારા કરી શકાય છે. હવે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનો એક x અને y ઘટક છે. બંને ઘટકો કદમાં સમાન છે.
સમીકરણ (2) વિશે નોંધ લેવા જેવી બાબત એ બીજા તબક્કામાં xy-ઘટક અને ઇલેક્ટ્રોનિક ક્ષેત્રો છે. આનો અર્થ એ છે કે બંને ઘટકોમાં દરેક સમયે સમાન કંપનવિસ્તાર હોય છે.
પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ
હવે ધારો કે પ્લેન તરંગનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સમીકરણ (3) દ્વારા આપવામાં આવ્યું છે:
આ કિસ્સામાં, X- અને Y- તત્વો તબક્કાની બહાર 90 ડિગ્રી છે. જો ફિલ્ડને (X, Y, Z) = (0,0,0) તરીકે જોવામાં આવે તો ફરીથી પહેલાની જેમ, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વિરુદ્ધ સમય વળાંક આકૃતિ 4 માં નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે દેખાશે.
આકૃતિ 4. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ ડોમેન. (3).
આકૃતિ 4 માં વિદ્યુત ક્ષેત્ર વર્તુળમાં ફરે છે. આ પ્રકારના ક્ષેત્રને ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત તરંગ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ માટે, નીચેના માપદંડોને મળવું આવશ્યક છે:
- પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ માટે માનક
- ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં બે ઓર્થોગોનલ (લંબ) ઘટકો હોવા જોઈએ.
- વિદ્યુત ક્ષેત્રના ઓર્થોગોનલ ઘટકોમાં સમાન કંપનવિસ્તાર હોવા જોઈએ.
- ચતુર્થાંશ ઘટકો તબક્કાની બહાર 90 ડિગ્રી હોવા જોઈએ.
જો વેવ આકૃતિ 4 સ્ક્રીન પર મુસાફરી કરી રહ્યા હોય, તો ક્ષેત્રનું પરિભ્રમણ ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં અને જમણા હાથે ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ (RHCP) હોવાનું કહેવાય છે. જો ક્ષેત્રને ઘડિયાળની દિશામાં ફેરવવામાં આવે છે, તો ક્ષેત્ર ડાબા હાથે ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ (LHCP) હશે.
લંબગોળ ધ્રુવીકરણ
જો વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં બે લંબ ઘટકો હોય, જે તબક્કાની બહાર 90 ડિગ્રી હોય પરંતુ સમાન તીવ્રતા હોય, તો ક્ષેત્ર લંબગોળ ધ્રુવીકરણ કરવામાં આવશે. સમીકરણ (4) દ્વારા વર્ણવેલ +z દિશામાં મુસાફરી કરતા પ્લેન તરંગના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને ધ્યાનમાં લેતા:
વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટરની ટોચ જે બિંદુ પર ધારણ કરશે તેનું સ્થાન આકૃતિ 5 માં આપવામાં આવ્યું છે.
આકૃતિ 5. પ્રોમ્પ્ટ લંબગોળ ધ્રુવીકરણ તરંગ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર. (4).
આકૃતિ 5 માંનું ક્ષેત્ર, ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં મુસાફરી કરે છે, જો સ્ક્રીનની બહાર મુસાફરી કરવામાં આવે તો તે જમણા હાથે લંબગોળ હશે. જો વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટર વિરુદ્ધ દિશામાં ફરે છે, તો ક્ષેત્ર ડાબા હાથે લંબગોળ ધ્રુવીકરણ થશે.
વધુમાં, લંબગોળ ધ્રુવીકરણ તેની વિલક્ષણતાનો સંદર્ભ આપે છે. મુખ્ય અને ગૌણ અક્ષોના કંપનવિસ્તાર અને તરંગીતાનો ગુણોત્તર. ઉદાહરણ તરીકે, સમીકરણ (4) માંથી તરંગ તરંગીતા 1/0.3= 3.33 છે. લંબગોળ ધ્રુવીકરણ તરંગોને મુખ્ય ધરીની દિશા દ્વારા વધુ વર્ણવવામાં આવે છે. તરંગ સમીકરણ (4) એક ધરી ધરાવે છે જેમાં મુખ્યત્વે x-અક્ષ હોય છે. નોંધ કરો કે મુખ્ય ધરી કોઈપણ સમતલ કોણ પર હોઈ શકે છે. X, Y અથવા Z અક્ષને ફિટ કરવા માટે કોણ જરૂરી નથી. છેલ્લે, એ નોંધવું અગત્યનું છે કે ગોળાકાર અને રેખીય ધ્રુવીકરણ બંને લંબગોળ ધ્રુવીકરણના ખાસ કિસ્સા છે. 1.0 તરંગી લંબગોળ ધ્રુવીકરણ તરંગ એ ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ તરંગ છે. અનંત તરંગીતા સાથે લંબગોળ ધ્રુવીકરણ તરંગો. રેખીય ધ્રુવીકરણ તરંગો.
એન્ટેના ધ્રુવીકરણ
હવે જ્યારે આપણે ધ્રુવીકૃત પ્લેન વેવ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રોથી વાકેફ છીએ, એન્ટેનાનું ધ્રુવીકરણ સરળ રીતે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે.
એન્ટેના ધ્રુવીકરણ એક એન્ટેના દૂર-ક્ષેત્ર મૂલ્યાંકન, પરિણામી વિકિરણ ક્ષેત્રનું ધ્રુવીકરણ. તેથી, એન્ટેનાને ઘણીવાર "રેખીય ધ્રુવીકરણ" અથવા "જમણા હાથના ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત એન્ટેના" તરીકે સૂચિબદ્ધ કરવામાં આવે છે.
એન્ટેના સંચાર માટે આ સરળ ખ્યાલ મહત્વપૂર્ણ છે. પ્રથમ, આડા ધ્રુવીકરણ એન્ટેના ઊભી ધ્રુવીકરણ એન્ટેના સાથે વાતચીત કરશે નહીં. પારસ્પરિકતા પ્રમેયને લીધે, એન્ટેના બરાબર એ જ રીતે પ્રસારિત અને પ્રાપ્ત કરે છે. તેથી, વર્ટિકલી પોલરાઈઝ્ડ એન્ટેના વર્ટિકલી પોલરાઈઝ્ડ ફીલ્ડ્સને ટ્રાન્સમિટ અને પ્રાપ્ત કરે છે. તેથી, જો તમે ઊભી ધ્રુવિત આડી ધ્રુવીકૃત એન્ટેનાને અભિવ્યક્ત કરવાનો પ્રયાસ કરો છો, તો ત્યાં કોઈ સ્વાગત હશે નહીં.
સામાન્ય કિસ્સામાં, બે રેખીય ધ્રુવીકૃત એન્ટેના માટે એકબીજાની સાપેક્ષમાં કોણ ( ) દ્વારા ફેરવવામાં આવે છે, આ ધ્રુવીકરણની મેળ ખાતી ન હોવાને કારણે પાવર લોસ ધ્રુવીકરણ નુકશાન પરિબળ (PLF) દ્વારા વર્ણવવામાં આવશે:
તેથી, જો બે એન્ટેનામાં સમાન ધ્રુવીકરણ હોય, તો તેમના વિકિરણ થતા ઇલેક્ટ્રોન ક્ષેત્રો વચ્ચેનો કોણ શૂન્ય હોય છે અને ધ્રુવીકરણની મેળ ખાતી ન હોવાને કારણે પાવર લોસ થતો નથી. જો એક એન્ટેના ઊભી રીતે ધ્રુવીકરણ કરેલું છે અને બીજું આડું ધ્રુવીકરણ છે, તો કોણ 90 ડિગ્રી છે, અને કોઈ પાવર ટ્રાન્સફર થશે નહીં.
નોંધ: ફોનને તમારા માથા પર અલગ-અલગ ખૂણા પર ખસેડવાથી સમજાવે છે કે શા માટે રિસેપ્શન ક્યારેક વધારી શકાય છે. સેલ ફોન એન્ટેના સામાન્ય રીતે રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત હોય છે, તેથી ફોનને ફેરવવાથી ઘણીવાર ફોનના ધ્રુવીકરણ સાથે મેળ ખાય છે, આમ રિસેપ્શનમાં સુધારો થાય છે.
પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ એ ઘણા એન્ટેનાની ઇચ્છનીય લાક્ષણિકતા છે. બંને એન્ટેના ગોળાકાર રીતે ધ્રુવીકૃત છે અને ધ્રુવીકરણની અસંગતતાને કારણે સિગ્નલ નુકશાનથી પીડાતા નથી. જીપીએસ સિસ્ટમમાં વપરાતા એન્ટેના જમણા હાથે ગોળાકાર ધ્રુવીકરણવાળા હોય છે.
હવે ધારો કે રેખીય ધ્રુવીકૃત એન્ટેના ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત તરંગો મેળવે છે. સમાન રીતે, ધારો કે ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત એન્ટેના રેખીય ધ્રુવીકૃત તરંગો પ્રાપ્ત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે. પરિણામી ધ્રુવીકરણ નુકશાન પરિબળ શું છે?
યાદ કરો કે ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ વાસ્તવમાં બે ઓર્થોગોનલ રેખીય ધ્રુવીકરણ તરંગો છે, જે તબક્કાની બહાર 90 ડિગ્રી છે. તેથી, એક રેખીય ધ્રુવીકરણ (LP) એન્ટેના માત્ર ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ (CP) વેવ તબક્કા ઘટક પ્રાપ્ત કરશે. તેથી, LP એન્ટેનામાં 0.5 (-3dB) નું ધ્રુવીકરણ મિસમેચ નુકશાન હશે. LP એન્ટેનાને ગમે તે ખૂણે ફેરવવામાં આવે તો પણ આ સાચું છે. તેથી:
ધ્રુવીકરણ નુકશાન પરિબળને ક્યારેક ધ્રુવીકરણ કાર્યક્ષમતા, એન્ટેના મિસમેચ ફેક્ટર અથવા એન્ટેના રિસેપ્શન ફેક્ટર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ બધા નામો સમાન ખ્યાલનો સંદર્ભ આપે છે.
પોસ્ટનો સમય: ડિસેમ્બર-22-2023
