Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Антенна с круговой или с линейной поляризацией, что лучше для FPV?

Антенны можно разделить на категории по виду поляризации: линейная или круговая. В этой статье мы подробно рассмотрим различия между этими видами поляризации.

Это перевод статьи Оскара, оригинал: Circular or Linear Polarized Antenna For FPV

Виды поляризации

Поляризация определяет вид волн в пространстве. Этот термин очень часто употребляется при обсуждении FPV оборудования.

Линейная поляризация

В этом случае сигнал колеблется горизонтально или вертикально, но только в одной плоскости.

Большинство простых антенн дают линейную поляризацию сигнала: например, стоковые диполи (в комплекте с видео передатчиками и приемниками), или даже домашний Wifi.

Достоинства и недостатки линейной поляризации

Антенны линейной поляризации очень широко распространены благодаря простоте конструкции, что в самом примитивном виде дает просто кусок провода. Эти антенны имеют малый размер, низкую цену, их легко ремонтировать и собирать.

В общем и целом, линейная поляризация отлично подходит для больших расстояний, т.к. вся энергия будет сосредоточена в одной плоскости. Это преимущество не всегда проявляется из-за многолучевого распространения сигнала (многократные переотражения сигнала), но это мы обсудим чуть позже.

Для того чтобы получить максимальный уровень сигнала, антенны приемника и передатчика должны быть расположены параллельно (для максимального перекрытия излучения.

В самом крайнем случае, когда антенна приемника и антенна передатчика расположены под углом 90 градусов друг относительно друга — получаем наименьший уровень сигнала. Результат — потери сигнала в 30 дБ, это кросс поляризация.

Наши коптеры постоянно перемещаются в небе, поэтому невозможно держать антенны параллельно друг другу, следовательно, прием FPV сигнала будет не стабильным.

Круговая поляризация

При круговой поляризации сигнал распространяется в обоих плоскостях (в вертикальной и горизонтальной) со сдвигом фазы на 90 градусов, представить можно в виде штопора.

Посмотрим на наиболее часто используемые антенны для FPV.

Четырехлепестковый клевер (Skew-Planar Wheel antenna) — антенна круговой поляризации, имеет отличную устойчивость к отраженным сигналам. Обычно она используется там, где аэродинамическое сопротивление не критично. Как правило это антенна на приемнике, хотя и на передатчик ее тоже можно поставить.

Трехлепестковый клевер (The Cloverleaf antenna) — обычно используется на передатчиках. Можно комбинировать с четырехлепестковым клевером для увеличения радиуса приема и увеличения качества сигнала.

Достоинства и недостатки круговой поляризации

Сигнал с круговой поляризацией всегда попадает на антенну, т.е. вне зависимости от угла между антенной на квадрике и на приемнике. Именно поэтому антенны с круговой поляризацией — стандарт для FPV.

Еще одно достоинство антенн с круговой поляризацией — это возможность отсекать отраженный сигнал.

Многолучевое распространение сигнала — одна из главных причин плохого качества видео (изменение цвета, помехи, скрэмблированное изображение, двоение и т.

п.). Так бывает, когда сигнал отражается от объектов и приходит с другой фазой, при этом смешиваясь с основным сигналом.

Круговая поляризация бывает, как левой (LHCP), так и правой (RHCP). На передатчике и приемнике должны быть антенны с одним и тем же направлением, иначе будет очень сильная потеря сигнала.

Круговая поляризация хорошо защищает от переотраженных сигналов, потому что, когда сигнал отражается от объекта, меняется направление поляризации. Т.е. антенна LHCP отсекает RHCP сигнал и наоборот (кросс поляризация).

Когда использовать круговую поляризацию?

  • При полетах около крупных объектов типа деревьев, зданий, в парках и стадионах
  • Акробатические полеты, когда положение коптера постоянное меняется
  • Полеты на низкой высоте (вблизи других объектов)

Когда использовать линейную поляризацию?

  • При полетах на большие расстояния в прямой видимости, без крупных препятствий
  • Прямолинейные полеты, без флипов и ролов
  • Когда вес, размер и прочность антенны стоят на первом месте

История изменений

  • Октябрь 2013 — написана первая версия
  • Май 2017 — статья обновлена

Эллиптическая поляризация антенн

Эллиптическая поляризация антенн

Главные преимущества антенн с эллиптической поляризацией:

  • Такие антенны предпочтительны в отсутствие прямой видимости. Очевидно, что сквозь металлический подземный бункер сигнал не пробьётся, но через растительность, решетки на окнах и т.п. пройдет с незначительным ослаблением.
  • Сигнал антенн с эллиптической поляризацией способен проникать как сквозь вертикальные, так и горизонтальные препятствия (и их "производные" под разными углами) с минимальными потерями уровня сигнала.
  • Переотраженный сигнал не оказывает практически никакого влияния на приём основного сигнала за счет смены поляризации при отражении от препятствий. Для приемной антенны отраженного сигнала просто не существует.
  • Но самым замечательным свойством антенн эллиптической поляризации является то, что все пришедшие сигналы суммируются по вектору. То есть антенна просуммирует все составляющие компоненты многолучевого сигнала с какой бы фазовой задержкой они не пришли на антенну. 

Сравнивая на выходе линейную и эллиптическую поляризацию, мы увидим, что в эллиптической поляризации качение, величина задержки и скорость изменений будут меньше. Соответственно, меньше будет и скорость изменения уровня сигнала Это благоприятно сказывается на работе детекторов приёмника. Что на практике позволяет работать сетевым устройствам с большей скоростью и с меньшим количеством ошибок при передаче сигнала и при детектировании полезного сигнала в общем электромагнитном потоке

 

Несколько рекомендаций по применению антенн с эллиптической поляризацией:

1. Антенны с эллиптической поляризацией предпочтительно используйте только с аналогичными антеннами (с эллиптической поляризацией). Принимая сигнал антеннами линейной поляризации, Вы потеряете 3 dB. Но при этом антенна линейной поляризации может устанавливаться произвольно.
2. Используйте антенны с одинаковой поляризацией: или только с левосторонней (LHCP), или только с правосторонней (RHCP).

3. В зеркальных антеннах, необходим облучатель с противоположной поляризацией (см. рис.3).
4. В сильно зашумленном эфире, где велико количество беспроводных сетей и они создают взаимные помехи, целесообразно создавать новые сети именно на антеннах с эллиптической поляризацией. Чужие сети Вам будут мешать на 3 dB меньше, и Вы будете создавать им помехи на 3 dB меньше.

Антенны круговой поляризации (клевер) Boscam 5.8GHz, разъем SMA-Male (2шт/упак)

   Данные антенны круговой поляризации типа «клевер» от производителя Boscam, предназначены для работы на частоте 5,8 ГГц с высоким коэфициентом усиления. Их особенность - это пластиковый корпус, который не мешает работе антенн и защищает их от воздействия внешней среды. Отличный внешний вид и удобство использования. Ножки антенн - гибкие и оборудованы универсальными разъемами SMA-Male (внутреняя резьба и ниличие иглы, см. изображение). При производстве каждая антенна проходит строгие испытания качества. Антенны идельно подходят для любых FPV проектов. Поставляются в упаковке парами: для передатчика и приемника

Характеристики комплекта:

  • Всенаправленные антенны с круговой поляризацией.
  • В упаковке 2 шт: передающая и принимающая
  • Частота:  5. 8 Ггц
  • Разъем: SMA-Male
  • Усиление: 5Дб

 

Для обеспечения видеосвязи в различных частотах используют разные антенны определенного диапазона. Так для каждой из частот видеолинка: 900МГц, 1.2ГГц, 1.3ГГц, 2.4ГГц, 5.8ГГц необходимы антенны именно этого диапазона. Каждый диапазон представляет из себя сетку рабочих частот, так например в диапазоне 5.8ГГц производителями используется для целей FPV до 32 конкретных значений частот от 5645МГц до 5945МГц. Поэтому в идеале стоит подбирать антенны, согласованные под конкретные каналы, которые Вы собираетесь использовать.

 

Какие же вообще существуют типы антенн для FPV и чем они отличаются?

 

Каждый тип антенн обладает своей диаграммой направленности. Антенны для видеолинка бывают всенаправленные и направленные. 

Всенаправленные антенны обладают круговой диаграммой направленности, а это значит, что они передают и принимают сигналы во всех направлениях одинаково.  

У направленных же антенн диаграмма направленности ограничена определенным углом, и чем этот угол меньше, тем коэффициент усиления антенны в этом направлении больше, а значит и выше возможности получения сигнала с максимального расстояния.

 

Какую антенну установить на видеопередатчик и приемник FPV?

 

На видеопередатчик обычно устанавливают всенаправленную антенну, так как ориентация модели, на которой он установлен, в полете может изменяться и важно сохранить стабильную передачу радиосигнала. На приемник же можно установить как всенаправленную антенну для полетов "низко и близко", так и направленную антенну для полетов "высоко и далеко" при условии нахождения модели в пучке диаграммы направленности антенны.

 

Типы всенаправленных антенн

 

  • Штырьевая антенна (Антенны типа "штырь", Dipole): присутствует по умолчанию почти во всех комплектах FPV. Надежность и согласованность штатных штырьевых антенн обычно оставляет желать лучшего. Однако существуют и антенны достойного качества. Поляризация штырьевой антенны - линейная. Поэтому важно, чтобы антенны как на передатчике, так и на приемнике распологались в одной плоскости: либо горизонтально, либо вертикально. 
  • Клеверная антенна (Антенны типа "клевер", CloverLeaf) - антенна с круговой поляризацией. Преимуществом антенн с круговой поляризацией является отсутствие ослабления сигнала на приеме вследствие интерференции прямого и отраженного сигнала, что довольно часто встречается в антеннах с линейно поляризацией. Более того, антенны с круговой поляризацией менее требовательны к взаимному расположению, и при возможных маневрах модели качество сигнала менее подвержено появлению помех. Также к разновидностям всенаправленных антенн с круговой поляризацией относятся антенны типа "ромашка".

Не  рекомендуется использовать на передатчике и приемнике антенны с разной поляризацией, так как в этом случае будет гарантированное ослабление сигнала в 3 dBi (в 2 раза), а следовательно и уменьшение дальности стабильной видеопередачи в 1,4 раза.

 

Типы направленных антенн

  • Патч-антенны (Patch) - это антенны с узкой диаграммой направленности, которые могут быть как линейно-поляризованными, так и циклически-поляризованными в зависимости от конструкции.
  • Спиральные антенны (Helical) - направленные антенны с узкой диаграммой направленности с круговой поляризацией. Рекомендуется использовать антенны типа "Helical" на приемнике вместе с клеверной антенной на передатчике.
  • Яги (волновой канал) и прочие направленные антенны - антенны других типов, используются в основном в видеосвязи  более низких частот (900МГц, 1.2-1.3 ГГц)

Направленные антенны предназначены для использования на приемнике видеосигнала. Некоторые приемники обладают 2-мя встроенным модулями и технологией 

Diversity, позволяющей устанавливать на приемник 2 различные антенны (например, направленную и ненаправленную) и приемник будет выдавать на устройство отображения (FPV-монитор или FPV-видеоочки) сигнал с той антенны, которая получает более чистый от помех сигнал.

Вес c упаковкой: 300.00г

Антенна диапазона 432 МГц с круговой поляризацией

В статье приведено описание антенны с круговой поляризацией для работы в любительском диапазоне 432 МГц. Эта антенна может быть полезна своей способностью компенсировать замирания сигналов, обусловленных изменением плоскости поляризации электромагнитной волны. Такие изменения, в частности, наблюдаются при работе через радиолюбительские ИСЗ.

Достоинства этого варианта антенны заключаются в простом исполнении из доступных материалов, широкой диаграмме направленности антенны, хорошем КСВ в заданной полосе частот. При её разработке использованы материалы из Интернета [1, 2].

Она состоит их двух скрещённых (повёрнутых на 90 градусов друг относительно друга) трёхэлементных волновых каналов, которые смещены в пространстве на четверть длины волны. Схематично предлагаемая антенна представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схематично предлагаемая антенна

 

Длины элементов обеих антенн: 11 и 14 (рефлекторы) - 34,4 см, 12 и 15 (вибраторы) - 33,6 см, 13 и 16 (директоры) - 29,8 см. Расстояния D до их центров относительно начальной точки отсчёта (центр первого рефлектора l1) приведены в таблице.

Таблица

Элемент

D, см

l1 (рефлектор 1)

0

l2 (вибратор 1)

11,7

l3 (директор 1)

18,5

l4 (рефлектор 2)

17,2

l5 (вибратор 2)

28,9

l6 (директор 2)

35,7

 

Антенна собирается на базе неарми-рованной ПВХ водопроводной трубы подходящего диаметра длиной примерно 0,5 м. В качестве элементов антенны можно использовать жёсткую проволоку из меди, латуни или алюминия диаметром 1,5...2 мм.

Для закрепления вибраторов необходимо предусмотреть специальные вкладыши из пластиковых трубок, которые нужно предварительно вклеить в несущую трубу антенны. Возможно также собирать антенну на базе квадратного деревянного бруска длиной около 0,5 м, что несколько упростит разметку для крепежей элементов, но увеличит массу конструкции.

Для обеспечения согласования волновых сопротивлений вибраторы каждой из трёхэлементных антенн подключаются к 50-омному кабелю (любой длины) через отрезки коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом длиной k·λ/4 (k - коэффициент укорочения). Для обычного кабеля с диэлектриком из сплошного полиэтилена это будет 12 см.

Диаграмма направленности данной антенны близка к полусфере. Ширина ДН по уровню -3 дБ - около 90 градусов, направление максимального излучения - вдоль оси Z. Результат её моделирования в программе MANNA-GAL приведён на рис. 2.

Рис. 2. Результат моделирования антенны в программе MANNA-GAL 

 

Теоретический КСВ, рассчитанный на программе MANNA-GAL, - менее 1,5 в полосе частот от 425 до 445 МГц. При указанных в статье размерах он достигает минимального значения 1,1 на частоте 435 МГц.

Собранная антенна показана на рис. 3.

Рис. 3. Собранная антенна

 

Литература

1. Mak Matiatos. Antenna Circular Polarization. - URL: http://sv1bsx.50webs.com/ antenna-pol/polarization.html (12.05.15).

2. Лихобабин В. Широкополосные антенны волновой канал 435 МГц. - URL: http://ra6foo.qrz.ru/w435.html (12.05.15).

Автор: Игорь Лавриненков, г. Москва

Изотропная круговая поляризация в эксклюзивных исполнениях Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.396.67

В. С. Полежаев, В. И. Милкин

ИЗОТРОПНАЯ КРУГОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ В ЭКСКЛЮЗИВНЫХ ИСПОЛНЕНИЯХ

Аннотация

В работе исследуются современные версии антенн круговой поляризации с всенаправленной диаграммой направленности, их модификации, улучшающие электрические и конструкционные параметры, тенденции и направления развития антенн такого класса, как приложения оговариваются условия возникновения круговой поляризации, и некоторые направленные антенны круговой поляризации.

Ключевые слова

круговая поляризация, антенна этажерочный клевер, антенна пагода.

V. S. Polezhayev, V. I. Milkin

ISOTROPIC CIRCULAR POLARIZATION IN EXCLUSIVE DESIGNS Abstract

The work describes modern designs of circularly polarized antennas with an omnidirectional directivity pattern, their modifications, improving electrical and design parameters, trends and directions of development of antennas of this class, such as applications specifying the conditions for the appearance of circular polarization, and some directional circular polarization antennas.

Keywords:

circular polarization, flooring cloverleaf antenna, pagoda antenna. Введение

Развитие техники, повлекшее за собой минитюаризацию элементной базы радиоэлектронной аппаратуры, позволило создавать и развивать радиоэлектронные средства связи на малогабаритных подвижных аппаратах и устройствах. Вместе с развитием повысились и требования к приемопередающему оборудованию, в том числе и к антеннам, как на самих аппаратах, так и на станциях их управления. Высокая степень подвижности, увеличение дестабилизирующих факторов и условие постоянной связи с аппаратом из соображений безопасности не позволяют использовать простейшие линейно-поляризованные излучатели, которые не способны обеспечивать надежную связь в вышеперечисленных условиях. Альтернативой с сохранением свойств всенаправленного излучения в одной плоскости, улучшенными характеристиками помехоустойчивости и нетребовательностью к ориентации плоскости поляризации являются излучатели с круговой поляризацией.

Явление круговой поляризации

Механизм появления круговой (или циркулярной) поляризации электромагнитных волн давно описан в учебниках по электродинамике и распространению радиоволн. В литературе [1, 2] общий случай нелинейной поляризации описывается с помощью двух перпендикулярных вибраторов, соединённых серединой и излучающих линейно-поляризованные волны, имеющих разные фазы. При этом вектор поляризации результирующего поля начинает вращаться по эллиптической траектории с частотой колебаний.

Круговая поляризация является частным случаем (рис. 1), когда разность фаз между излучателями равняется 90°. Мгновенное значение модуля вектора напряженности в точке можно определить следующим выражением, записанным в символической форме:

Е( г, Г) = (ехЕх + еуЕу (1.1)

Графическая интерпретация:

Рис. 1. Интерпретация механизма круговой поляризации

Если взять действительную часть и разложить вектор вращения на горизонтальную и вертикальную составляющие, то получим следующие соотношения:

Ех (г, /) = Е0 соъ(кг - ), Е (г, /) = Е0 + $,т(кг - *), (1. 2)

В зависимости от знака во втором выражении (1.2) вектор поляризации может иметь левое или правое вращение.

Излучатели круговой поляризации

Востребованность антенн круговой поляризации появилась с выходом в космос первых искусственных спутников Земли (ИСЗ), причиной тому стало непредсказуемое изменение вектора поляризации при прохождении волны через слои ионосферы (эффект Фарадея) и неопределенностью положения антенн космического аппарата в свободном пространстве. Еще до запуска первого ИСЗ

была изобретена спиральная антенна, отвечающая требуемым условиям. Диаграмма направленности ее имела направленный характер, а условие вращение вектора поляризации осуществлялось правильным выполнением условий намотки витков [3].

Также на практике для приема спутниковых сигналов используются антенна типа «волновой канал» с круговой поляризацией и квадрифилярная антенна.

Кроме преимущества гарантированного приёма электромагнитных волн с различной ориентацией вектора поляризации, круговая поляризация способствует уменьшению межлучевой интерференции благодаря тому, что в момент отражения вектор поляризации луча меняет свое направление вращения на противоположное. Даже при условии наведения отраженного луча на антенну, он слабо, вплоть до ничтожно малого уровня, повлияет на прием сигнала, благодаря тому, что для приема направление вектора вращения поляризации должно совпадать с соответствующей характеристикой антенны. Из последнего следует, что при эксплуатации беспроводных линий связи с излучателями круговой поляризации необходимо согласовывать последние по вращению вектора поляризации, т.е. они должны быть идентичными.

Современные тенденции к развитию

Дальнейшее развитие техники, повлекшее за собой уменьшение элементной базы радиоэлектронной аппаратуры, позволило создавать и развивать радиоэлектронные средства связи на малогабаритных подвижных аппаратах и устройствах, к примеру, беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Одной из сложностей при создании таких средств связи было и есть обеспечение их антенным оборудованием, которое отвечало бы обеспечению необходимого уровня качества приёма сигнала, необходимую диаграмму направленности и требуемые массогабаритные параметры антенны.

По причинам высокой степени подвижности летательного аппарата, дестабилизирующих факторов полёта, а также необходимости постоянной связи с БПЛА по соображениям безопасности, идеальным вариантом излучателя для БПЛА является изотропная антенна с круговой поляризацией, но по физическим соображениям невозможности создание идеального изотропного вибратора, достаточным условием будет антенна с всенаправленной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, аналогичной диполю.

Рис. 2. Спиральная антенна

Возможным вариантом организации радиоканала между БПЛА и оператором может быть оснащение БПЛА антенной круговой поляризации, а блок управления оператор антенной с линейной поляризацией, тогда затухание сигнала в приемном тракте и блока управления и БПЛА будет составлять 3 дБ с возможной межлучевой интерференцией в условиях сложной электромагнитной обстановки (лес, здания и др. ). При оснащении БПЛА и блока управления антеннами круговой поляризации практически исключается межлучевая интерференция, а единственным условием качественной работы является согласование антенн по направлению вращения вектора поляризации.

На момент второй половины 2017 г. на рынке антенн, удовлетворяющих вышеуказанным требованиям, самыми популярными для оснащения малогабаритных БПЛА являются антенны «клевер» и «пагода».

Антенна «клевер»

Конструкционно антенна «клевер» представляет собой три или четыре соединённых друг с другом «лепестка», где в месте их соединения подключается источник питания одним полюсом на наклонные прямые и другим на горизонтальные (рис. 3). Длина лучей равняется А/4, а дуги А/2, тем самым полная длина элементов лепестка равняется длине волны А. Расстояние от точки питания до каждой точки дуги равняется А/4. У Е1еу гр : 0 0 гр. (Свободное пространство)

Рис. 3. Антенна «клевер» с четырьмя лепестками

Диаграмма направленности «клевера» — всенаправленная, практически совпадает с таковой у полуволнового диполя, но максимальный коэффициент усиления составляет 1,35 dBi, что меньше, чем у диполя, также слабая конструктивная надёжность, обоснованная плохой жесткостью каркаса реальной антенны являются существенными ее недостатками.

Были проведены исследования по компенсации вышеизложенных недостатков, так одним из способов повышения коэффициента усиления является применение коллинеарной структуры «клеверов» (рис. 4), где «клевера» разнесены друг от друга на расстояние А/2 для синфазного сложения двух волн, излучаемых от каждого элемента. Следствием использования такого приема является суженная вдоль вертикальной диаграмма направленности и, следовательно, увеличение коэффициента усиления. Компьютерная модель показала увеличение коэффициента усиления на 2,27 дБ, поэтому на основе нее был создан исследовательский макет этажерочного «клевера» и подана заявка на получение патента на изобретение.

Рис. 4. Компьютерная модель этажерочного «клевера»

Для повышения конструктивной надёжности «клевера» имеется возможность использовать гибридную конструкцию из фольгированного стеклотекстолита и медной проволоки. Это позволяет увеличить жесткость конструкции при минимальном изменении электрических параметров антенны. В качестве проверки данного решения были созданы компьютерная модель (рис. 5) квазишунтовой модификации клевера с улучшенными параметрами сопротивления и ее натурный исследовательский макет для частоты 2,4 ГГц для тестирования работоспособности антенны и первичного описания технологического процесса изготовления. Моделирование проводилось в программе Ашой 14.

Рис. 5. Модель квазишунтового «клевера»

Вышеуказанный принцип можно применить к антенне «этажерочный клевер». Возможным вариантом реализации может быть конструкция, состоящая из четырех перпендикулярно расположенных пластин фольгированного стеклотекстолита, медные дорожки которого образуют горизонтальные и наклонные проводники антенны. На рис. 6. приведена конструкция «разнонаправленного этажерочного клевера» смоделированного в программе 14.В отличие от проволочного варианта такая антенна имеет больший коэффициент усиления равный 3,78 дБ и более упрощенную технологию изготовления из-за «развернутых» друг от друга «клеверов».

Рис. 6. Вид компьютерной модели «разнонапрваленного этажерочного клевера»

Вращение вектора поляризации в антенне «клевер» реализуется посредством сложения векторов исходящих из точки питания направленные вдоль вертикальной оси и векторов исходящих из дуги, главным образом, на переходе дуги в прямую, которые направлены вдоль остальных осей. Это обеспечивает ортогональность векторов поляризации. Разность фаз, равную 90°, обеспечивает расстояние дуги от центра точки питания равное У4. Остальные векторы напряженности, показанные на рис. 7 формируют изотропную в горизонтальной плоскости диаграмму направленности.

Рис. 7. Изображение векторов напряженности антенны квазишунтовой «клевер»

Для этажерочного «клевера» принцип формирования поля с круговой поляризацией аналогичен одиночному клвеверу.

Антенна «пагода»

В сентябре 2016 г. в представлена к обозрению страница [4] аспиранта Лёвенского католического университета Мартена Берта (нидерл. Барта), который под своим авторством представляет изотропную антенну круговой поляризации, называемой им «пагода».

На своей странице он ставит «пагоду» против антенны «клевер», сравнивая их характеристики. Несмотря на очень схожие параметры диаграммы направленности и коэффициента усиления, «пагода» явно выигрывает у «клевера» по конструктивной надежности и несущественно по габаритам. Но, как и у любого технического решения, у такой антенны есть ряд недостатков: узкая полоса пропускания и серьезные требования к соблюдению спецификаций конструкции, что определяет направления для дальнейшей модификации конструкции.

Интерес в данной антенне представляет также реализация всенаправленной диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и круговой поляризации. При, казалось бы, очевидных сходствах конструкций «пагоды» и клевера: секторное расположение проводников и расстояние от центра до дуг, равное А/4, пагода имеет разрыв в дугах и неочевидное фазирование векторов напряженности для обеспечения круговой поляризации.

Заключение

Рост актуальности и сфер применения изотропных антенн круговой поляризации будет только увеличиваться по мере развития техники в сфере не только беспилотных летательных аппаратов, но и спутниковых систем связи. Требования к уменьшению габаритов и отказа к фиксированной привязке положений объектов в пространстве исключают использование на них линейно-поляризованных излучателей. И вопреки правовым ограничениям сфер связи, где антенны круговой поляризации критически необходимы, возникнут новые направления техники, где они станут востребованы для полного раскрытия потенциала технических решений и соблюдения необходимых требований.

Рис. 8. Модель антенны «пагода»

В данной работе исследованы реализации антенн с вращающимся вектором поляризации и направления их развития, а также представлены эксклюзивные авторские версии антенн круговой поляризации.

Литература

1. Джексон Дж. Классическая электродинамика / пер. с англ. Г. В. Воскресенского и Л. С. Соловьева; под ред. Э. Л. Бурштейна. М.: Мир, 1965. 228 с.

2. Петров Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн: учебник для вузов. 2-е изд., испр. М.: Горячая линия-Телеком, 2007 С. 134-136.

3. Ротхаммель К. Антенны: пер. с нем. 3-е изд., доп. М.: Энергия, 1979. 254 с.

4. Pagoda antenna. URL: http://www.maartenbaert.be/quadcopters/antennas/pagoda (дата обращения: 02.10.2017).

Сведения об авторах

Полежаев Владислав Сергеевич

студент V курса, специальность «Радиоэлектронные системы и комплексы»,

МГТУ, Мурманск

E-mail: [email protected]

Милкин Владимир Иванович

доцент кафедры РиРТКС, Морской институт, МГТУ, Мурманск E-mail: [email protected] edu.ru

Инженерный вестник Дона | Антенна круговой поляризации в диапазоне 1,2 1,6 ГГц

Аннотация

  В статье представлены результаты моделирования и измерения характеристик опытного образца плоской спиральной антенны, предназначенной для ведения приема сигналов в составе станции GPS. Предложенная конструкция состоит из комбинации Архимедовой и логарифмической спиралей и обеспечивает работу антенны на частотах 1,2 ГГц и 1,6 ГГц, а также прием сигналов с любой линейной поляризацией. Показаны основные характеристики антенны, смоделированной в пакете САПР СВЧ HFSS v.10, и характеристики, полученные при измерении опытного образца антенны. Расчеты модели антенны подтвердились экспериментально полученными результатами. 

Ключевые слова: антенны, GPS, ГЛОНАСС, спиральные антенны, антенны станции GPS, антенны круговой поляризации

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

В навигационных системах GPS (Global Positioning System) и ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) для передачи используются сигналы, имеющие вертикальную и горизонтальную поляризацию. Поэтому и прием сигналов пользователями должен осуществляться антеннами, способными принимать излучения круговой поляризации. Помимо этого, необходимо, чтобы антенна GPS осуществляла прием электромагнитного излучения во всех направлениях. Это значит, что диаграмма направленности антенны должна быть близка к круговой в горизонтальной плоскости.
Кроме того, антенна приема сигналов GPS и ГЛОНАСС должна иметь небольшие габаритные размеры и невыступающую конструкцию.
В соответствии с техническим заданием были выбраны спиральные антенны, которые характеризуются широкополосностью, круговой поляризацией и возможностью изготовления простой, небольшой по габаритам конструкции.
Так как системы глобального позиционирования осуществляют передачу сигналов на частотах от 1,2 ГГц до 1,6 ГГц, для разработки антенны была выбрана комбинация плоской двухзаходной самодополнительной Архимедовой спирали и логарифмической равноугольной спирали, которые обеспечат работу антенны на требуемых частотах.
В качестве одного из вариантов конструкции рассматривалась спиральная антенна, имеющая коническую часть [1, 2], представляющую собой логарифмическую равноугольную спираль.
Характеристики антенны соответствуют поставленным требованиям по поляризации и слабонаправленности. 
На рисунке 1,а видно, что антенна сохраняет эллиптическую поляризацию с коэффициентом эллиптичности не хуже 0.75 при рабочих углах наблюдения поля от 0° до 110°. Коэффициент усиления в зените равен 10,3 дБ (рисунок 1,б).


а)                                                                   б)
Рис. 1. – Характеристики спиральной антенны: а) Коэффициент эллиптичности, б) коэффициент усиления

Основной недостаток антенны – это выступающая конструкция, высота конусной части которой не менее 50 мм. Поэтому решено было антенну упростить, оставив только плоскую часть – комбинированную спиральную антенну.
Однонаправленное излучение антенны обеспечивается при помощи цилиндрического резонатора. Кроме того, внутрь резонатора помещаются поглощающие и диэлектрические слои.
Расчет параметров поглощающих и диэлектрических слоев проводился при помощи программы MathCAD. При изменении количества слоев, их толщины и электродинамических характеристик наблюдалось изменение значения коэффициента отражения [3].
Слой поглощающего материала толщиной 9.15 мм марки ПМ-3.2 (номинальная толщина выпускаемых пластин поглотителя - 1.83 мм) с относительной диэлектрической проницаемостью  и относительной магнитной проницаемостью и слой тефлона толщиной 3 мм с  обеспечивают коэффициент отражения в приближении бесконечных слоев не хуже -8 дБ.. 
Основные габаритные размеры антенны: высота антенны – 20 мм, цилиндрическая часть имеет радиус 40.5 мм.
Работа антенны моделировалась  с помощью программного продукта HFSS v.10.
На рисунке 2 показаны нормированные амплитудные диаграммы направленности. Ширина диаграммы направленности по уровню  -3дБ на частоте 1,2 ГГц составляет 98°. КНД в зените на частоте 1,2 ГГц равен 5,9 дБ. На частоте 1,6 ширина ДН по уровню -3дБ составляет 94°. КНД в зените равен 6 дБ.


а)                                                                   б)
Рис. 2. – Амплитудные диаграммы направленности а) на частоте 1,2 ГГц, б) на частоте 1,6ГГц

По имеющимся расчетным данным на опытно-производственной базе ТТИ ЮФУ был изготовлен опытный образец антенны. Способом травления на диэлектрической подложке ФЛАН-2,8 была нанесена спираль (рисунок 3). Питание антенны осуществляется из центра спирали с помощью коаксиального кабеля РК75-2-22.


Рис. 3. – Изготовленная спиральная антенна

Далее представлены результаты измерения диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскости. Ширина диаграммы в вертикальной плоскости по уровню -3 дБ составила 75,476°, в горизонтальной плоскости – 119,073° (рисунок 4,а). Ширина ДН, полученная для модели на этой частоте равна 98°. Измеренный КНД антенны составляет 5,9 дБ. КНД, что совпадает с КНД, полученным для модели.

 
а)                                                               б)
Рис. 4. – Измеренные амлитудные ДН на вертикальной и горизонтальной поляризациях

На частоте 1,6 ГГц ширина диаграммы в вертикальной плоскости по уровню -3 дБ составила 103,762°, в горизонтальной плоскости – 97,692° (рисунок 4,б). Ширина ДН, полученная для модели на этой частоте 94°. Измеренный КНД составил 5,7 дБ, это на 0,3 дБ меньше КНД, полученного для модели.
Таким образом, разработана и изготовлена антенна GPS круговой поляризации. Результаты расчетов модели антенны полностью подтвердились экспериментально полученными результатами.

Список литературы:

  • 1.Семенихина Д.В., Павлов В.П, Маркина Ю.И.Моделирование сверхширокодиапазонной спиральной антенны в САПР СВЧ HFSS v. 10 // Антенны. – 2010. – №12. – С. 63-66.
    2.Семенихина Д.В., Маркина Ю.И. Проектирование широкополосной спиральной антенны в пакете САПР СВЧ HFSS v.10 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2010. - №12. – С. 46-50.
    3.Юханов Ю.В., Семенихин А.И., Семенихина Д.В., Шабашов А.О., Бобков Н.И. Многооктавные проходные вращатели поляризации  с анизотропно проводящими сетками // В кн. «Рассеяние электромагнитных волн». – 2008. – №15. – С. 89-98.

Крестообразная антенна | RadioUniverse

Два полуволновых диполя, лежащих в одной плоскости, оси которых взаимно перпендикулярны, при возбуждении обеих половин антенны с фазовым сдвигом в 90° создают так называемую крестообразную антенну (рис. 6.21), которая излучает по всем направлениям. Мощность излученной волны и поляризационные свойства антенны во многом определяются узловыми координатами точки наблюдения.

В плоскости, совпадающей с плоскостью размещения диполей антенны (на рисунке — горизонтальная плоскость), диаграмма направленности близка к круговой, а излученная волна имеет горизонтальную поляризацию. Строго на оси антенной системы волна имеет круговую поляризацию, причем направление вращения зависит от способа возбуждения пары диполей. В направлениях, соответствующих плоскостям, составляющими с осью антенны некоторый угол, поляризация излученной волны эллиптическая.

Рассматриваемую антенную систему целесообразнее всего использовать на линиях связи в тех случаях, когда поляризационные характеристики приходящей волны и направление прихода не являются детерминированными (заранее известными.) Следует иметь в виду, что при приеме линейно поляризованной волны уровень принимаемого сигнала снижается на 3 дБ. Если же направление вращения поляризации приходящей волны противоположно тому, на которое рассчитана данная антенная система, то можно ожидать значительного ослабления (до 40 дБ) уровня принятого сигнала.

Большее усиление можно получить, используя уже известный нам прием, а именно: объединяя в антенную систему две или несколько рассматриваемых антенн.

К крестообразным относятся и антенны, изображенные на рис. 6.22. Две пары диполей, входящих в состав антенны, расположены друг от друга на расстоянии, равном λ/2. Соединение кабеля с линиями, осуществляющими питание каждой из пар диполей, приводит к тому, что токи, протекающие в противоположно расположенных диполях, сдвинуты друг относительно друга на 180°. Вследствие этого результирующая напряженность поля на оси системы равна нулю. В горизонтальной плоскости диаграмма близка к круговой (рис. 6.22б).

Усиление антенны близко к усилению полуволнового вибратора. Размещение друг над другом нескольких таких антенн приводит к росту усиления. Например, две антенны, разнесенные по вертикали на расстоянии 0,5λ, имеют усиление 1,2 дБ, а четыре (при S = 0,82λ) — усиление 3,7 дБ.

Поляризация волн и поляризация антенны

Если волна на Рисунке 4 распространяется за пределы экрана, поле вращается в против часовой стрелки и называется Правая круговая поляризация (RHCP) . Если бы поля вращались по часовой стрелке, поле было бы Левая круговая поляризация (LHCP) .

Эллиптическая поляризация

Если E-поле имеет две перпендикулярные составляющие, которые не совпадают по фазе на 90 градусов, но не равной по величине, поле будет Elliptical Polarized .Рассмотрим плоскую волну, бегущую в направлении + z, с E-полем, описываемым формулой уравнение (4):

Геометрическое место точек, которое предположит кончик вектора E-поля, показано на рисунке 5.

Рис. 5. Наконечник E-поля для эллиптической поляризованной волны по формуле. (4).

Поле на Рисунке 5 движется против часовой стрелки, и если оно выходит из экран будет Правая эллиптическая поляризация . Если бы вектор E-поля вращался в противоположном направлении поле будет Левостороннее эллиптически поляризованное .

Кроме того, эллиптическая поляризация может быть определена его осевым отношением , которое является отношением амплитуды большой и малой оси. Например, отношение осей волны, заданное формулой уравнение (4) равно 1 / 0,3 = 3,33. Эллиптически поляризованные волны далее описываются направление большой оси. Волна уравнения (4) имеет большую ось, заданную осью абсцисс. Обратите внимание, что большая ось может находиться под любым углом в плоскости, она не обязательно должна совпадать с ось x, y или z.Наконец, обратите внимание, что и круговая поляризация, и линейная поляризация являются частные случаи эллиптической поляризации. Эллиптически поляризованная волна с отношением осей 1,0 - волна с круговой поляризацией; эллиптически поляризованная волна с бесконечным отношением осей есть линейно поляризованная волна.

В следующем разделе мы будем использовать знания о поляризации плоских волн, чтобы охарактеризовать и понять антенны.

Теперь, когда мы знаем о поляризации плоских электромагнитных полей, Поляризация антенны определить просто.

Поляризация антенны - это поляризация излучаемых полей, создаваемых антенной, оцениваемая в дальней зоне. Следовательно, антенны часто классифицируются как «линейно поляризованные» или «правосторонние антенны с круговой поляризацией».

Эта простая концепция важна для связи антенны с антенной. Во-первых, антенна с горизонтальной поляризацией. не будет связываться с вертикально поляризованной антенной. По теореме взаимности антенны передают и получать точно так же.Следовательно, антенна с вертикальной поляризацией передает и принимает вертикально поляризованные поля. Следовательно, если горизонтально поляризованная антенна пытается связаться с вертикально поляризованной антенна, приема не будет.

Как правило, для двух антенн с линейной поляризацией, повернутых друг относительно друга на под углом будут описаны потери мощности из-за этого рассогласования поляризации. по коэффициенту потерь поляризации (PLF):

Следовательно, если обе антенны имеют одинаковую поляризацию, угол между излучаемыми ими E-полями равен нулю и нет потерь мощности из-за рассогласования поляризации. Если одна антенна вертикально поляризована, а другая горизонтально поляризованный, угол составляет 90 градусов, и мощность не передается.

В качестве примечания, это объясняет, почему перемещение мобильного телефона на голове под другим углом может иногда увеличивают прием. Антенны сотовых телефонов часто имеют линейную поляризацию, поэтому они вращаются. телефон часто может соответствовать поляризации телефона и, таким образом, улучшить прием.

Круговая поляризация - желательная характеристика для многих антенн.Две антенны, которые оба поляризованы по кругу, не теряют сигнал из-за рассогласования поляризации. Еще одно преимущество круговой поляризации состоит в том, что волна RHCP будет отражаться от поверхности и быть LHCP. Это выгодно, потому что антенна, предназначенная для приема волн RHCP, будет иметь некоторую устойчивость к замиранию сигнала. эффекты отраженных волн, мешающих желаемой волне. Это некоторые из причин, по которым сигналы GPS от спутники RHCP.

Предположим теперь, что антенна с линейной поляризацией пытается принять волну с круговой поляризацией.Точно так же предположим, что антенна с круговой поляризацией пытается принять волну с линейной поляризацией. Каков результирующий коэффициент потери поляризации ?

Напомним, что круговая поляризация - это две ортогональные линейно поляризованные волны, сдвинутые по фазе на 90 градусов. Следовательно, антенна с линейной поляризацией (LP) просто улавливает синфазную составляющую циркулярно поляризованной антенны. (CP) волна. В результате LP-антенна будет иметь потери из-за рассогласования поляризации 0,5 (-3 дБ), независимо от на какой угол повернута антенна LP.Следовательно:

Коэффициент потерь поляризации иногда называют эффективность поляризации, коэффициент рассогласования антенны или коэффициент приема антенны. Все из этого имена относятся к одному и тому же понятию.


Следующая тема: Эффективная апертура

Основы антенны

Антенны (домашняя страница)


Эта страница о поляризации и антеннах защищена авторским правом. Никакая часть не может быть воспроизведена без разрешения автора. Авторская антенная теория.com, 2009-2015 гг. Поляризация, поляризация антенны, поляризация антенн.

Dual-Sense антенна с круговой поляризацией на основе реконфигурируемой ортогональной сети

Представлена ​​новая реконфигурируемая микрополосковая антенна с круговой поляризацией (CP). Реконфигурируемая антенна CP разделена на три уровня, состоящих из кольцевого излучающего участка, кольцевого слота и реконфигурируемой ортогональной сети (RON). Спроектированная антенна питается от двух вертикальных ответвлений на выходном порте RON.Регулируя напряжение смещения PIN-переключателя, загруженного в реконфигурируемую ортогональную сеть, выходная фаза может быть изменена, что означает, что направление поляризации CP-антенны может быть переключено. Результаты моделирования показывают, что предлагаемая питающая сеть обеспечивает постоянную разность фаз и более низкие вносимые потери для обоих состояний в рабочей полосе частот, тем самым достигая хороших характеристик согласования и осевого отношения в состоянии LHCP или RHCP. Результаты измерений показывают, что предложенная антенна имеет рабочую полосу пропускания 1.2% с осевым отношением ниже 3 дБ и обратными потерями выше 10 дБ в обоих поляризованных состояниях. Получено хорошее согласие между результатами моделирования и измерениями.

1. Введение

Системы спутниковой связи играют все более важную роль в современных системах связи. Спутниковая связь имеет множество преимуществ, таких как широкий охват, большая пропускная способность, высокое качество передачи и быстрое сетевое соединение. В связи с широким распространением спутниковой связи повышенные требования предъявляются также к конструкции антенн в системах спутниковой связи.Антенна с круговой поляризацией может быть менее подвержена влиянию многолучевых помех, а также невосприимчива к эффекту вращения Фарадея. Кроме того, нет строгих требований к направлению для передающей и приемной антенны по сравнению с антенной с линейной поляризацией [1]. Поэтому антенны с круговой поляризацией широко используются в системах навигации и спутниковой связи.

Излучение с круговой поляризацией может быть реализовано путем возбуждения двух ортогональных мод с одинаковой амплитудой и разностью фаз 90 °.В текущих исследованиях метод питания антенны с круговой поляризацией можно в основном разделить на метод одиночного питания [2–4] и метод подачи нескольких каналов [5–8]. В кольцевую щелевую структуру с шлейфами может подаваться одиночная линия питания для возбуждения поляризации КП [2]. Две ортогональные моды также могут быть возбуждены с помощью симметричной кольцевой накладки и щели с L-образной полоской связи [5, 6] или двойными ответвлениями связи [7, 8]. Как правило, форма мульти подачи должна быть реализована соответствующей схемой ортогональной питающей сети [9].

Реконфигурируемая антенна - это тип антенны, появившийся в последнее десятилетие. Он обеспечивает эффективный и осуществимый подход к технологии разделения диафрагмы. Реконфигурируемая антенна LHCP / RHCP полезна при проектировании совместного использования T / R для системы спутниковой связи. Направление поляризации антенны может быть механически изменено между LHCP и RHCP, вращая MS в [10]. По сравнению с механической реконфигурацией электрическая реконфигурация с помощью PIN-диодов [11] или варакторных диодов [12] имеет лучшую работоспособность.В [13] патч-антенна E-образной формы с двойными ВЧ-переключателями была загружена на патч-зазор излучения, и распределение поверхностного тока было изменено на противоположное путем регулировки противоположного состояния переключателей, что привело к различным режимам круговой поляризации. В [14] использовалась перестраиваемая рамочная антенна с круговой поляризацией. PIN-диоды были интегрированы в кольцевой излучатель контура, и два противоположных состояния поляризации были получены путем обратного направления тока на контуре. В [15] переключатели были установлены на симметричной полосе связи в форме стрелки, и антенна может переключаться между линейной поляризацией и круговой поляризацией.В работах [16–18] также использовался метод загрузки переключателей на структуру питания для изменения рабочих состояний антенны. Восемь диодов использовались для нагрузки на питающую сеть для реконфигурируемости LP / LHCP / RHCP в [17], и ширина полосы импеданса 13,1% была получена как для линейной, так и для круговой поляризации. В [18] антенна может обеспечивать как LP / CP, регулируя состояние смещения варакторных диодов в питающей сети.

В этой статье предлагается новая реконфигурируемая антенна CP.Антенна питалась через соединение между кольцевым пазом на плоскости заземления и двумя вертикальными питающими ветвями, подключенными к реконфигурируемой ортогональной сети. Предлагаемая структура питания состоит из микрополоскового гибрида с двумя PIN-диодами в противоположных состояниях. Регулируя состояние PIN-диодов, загруженных на входной порт гибрида, предлагаемая антенна может переключаться электронным способом между LHCP / RHCP. Эта питающая сеть может использоваться в антенне с двойной подачей и круговой поляризацией для достижения реконфигурируемой CP.

2. Проектирование и анализ конфигурации антенны
2.1. Конфигурация антенны

Конфигурация предлагаемой антенны показана на рисунке 1. Заплата в виде кольцевого кольца напечатана на верхнем слое подложки FR4 (и). Верхняя поверхность нижней подложки FR4 покрыта заземляющим слоем. Кольцевая прорезь выгравирована на плоскости заземления, а реконфигурируемая ортогональная питающая сеть вытравлена ​​на противоположной стороне плоскости заземления.

Заплата с кольцевым кольцом проходит через паз для кольца на среднем слое.В отличие от L-образной микрополосковой линии в [6], предлагаемая антенна возбуждается двумя вертикальными разомкнутыми питающими ветвями с разностью фаз 90 °. По сравнению с L-образной микрополосковой линией преимущество ветвей с двойным питанием состоит в том, что легко регулировать разность фаз между двумя положениями соединения на кольцевой прорези, что является теоретической основой реконфигурируемости поляризации. Двойные вертикальные питающие ветви питаются от микрополоскового гибрида, в котором расчетная частота равна 1.74 ГГц.

Два PIN-диода расположены соответственно на двух входных портах микрополоскового гибрида. Чтобы контролировать состояние PIN-диодов, на обоих концах диодов вводятся две линии смещения постоянного тока. Чтобы гарантировать изоляцию постоянного и переменного тока, на линии смещения постоянного тока припаяны дроссели 68 нГн. Между тем, конденсатор 220 пФ используется для блокировки сигнала постоянного тока на входном ВЧ-порте.

2.2. Проект реконфигурируемой сети питания

Принципиальная схема предлагаемой реконфигурируемой ортогональной сети питания показана на рисунке 2.Питающая сеть состоит из микрополоскового гибрида и двух PIN-диодов, которые соединены последовательно. Одна сторона напряжения смещения загружается между двумя диодами, а другая сторона - снаружи двух диодов. Характеристические сопротивления этих линий передачи: Z 0 и Z 01 ; Z 01 был определен как 0,707 Z 0 . Основываясь на матрице параметров рассеяния микрополоскового гибрида, разность фаз ± 90 ° между двумя выходными портами может быть достигнута за счет подачи питания с одного из двух входных портов.Регулируя ширину линий передачи, можно получить разность фаз 90 ° между портом 2 и портом 3. В состоянии D1 включен, а D2 выключен, фаза, передаваемая на порт 2, на 90 ° отстает от фазы, передаваемой на порт 3. Кроме того, в состоянии D1 выключен и D2 включен, фаза, передаваемая на порт 2, на 90 ° опережает фазу, передаваемую на порт 3.


Результаты моделирования параметра S показаны на рисунке 3. Как показано на рисунке, возвратные потери меньше -25 дБ, а разность фаз между портом 2 и портом 3 составляет ± 90 ° в рабочем диапазоне; Между тем, входной сигнал поровну делится на два выхода, вносимые потери каждого порта составляют почти 4 дБ.


2.3. Конструкция антенны с реконфигурируемой поляризацией

Две ортогональные моды с одинаковой амплитудой для работы CP возбуждались двойными вертикальными питающими ветвями. Конструкция питающей сети способствует достижению одинаковой амплитуды двух резонансных мод; Реконфигурируемую питающую сеть можно использовать для создания фазового сдвига на 90 ° с двумя резонансными режимами. Как показано на рисунке 4, при подключении напряжения смещения постоянного тока к гибридному порту и порту питания, соответственно, PIN-диоды D1 и D2 оставались в противоположных состояниях.


Кольцевая накладка проходит через кольцевую прорезь на среднем слое. Соединение апертуры - это метод непрямой подачи. Открытые линии питания в нижней части антенны подают кольцевой участок излучения через кольцевую прорезь на плоскости заземления. Средняя заземляющая пластина может использоваться для подавления паразитного излучения, которое может быть вызвано питающей структурой; Между тем, наличие воздушной прослойки помогает оптимизировать согласование импеданса антенны. Согласно вышеизложенному, направление излучения КП определялось направлением тока на излучающей поверхности, которое может быть изменено разными выходными фазами вертикальных питающих ветвей.Для питания предлагаемой антенны используется реконфигурируемая ортогональная питающая сеть. Изменяя фазовое соотношение двух выходных портов, управляя PIN-диодами, загруженными в питающую сеть, в различных выходных состояниях, переключаются две пары ортогональных режимов. Реализована реконфигурируемая функция LHCP / RHCP. На подающей конструкции введены двойные С-образные кольца. Как показано на рисунке 1 (а), он установлен внутри выходного порта микрополоскового гибрида; расстояния от питающей сети - CD1 и CD2.Расчетный размер С-образного кольца составляет около 0,5 λ p , где λ p - длина волны в свободном пространстве на резонансной частоте. Как видно из рисунка 5, С-образное кольцо используется в качестве фильтра для улучшения внутриполосных характеристик.


3. Результаты экспериментов и обсуждение

Для лучшего объяснения результатов измерений предлагаемой антенны, изготовленный прототип реконфигурируемой антенны CP с PIN-диодами и схемой смещения показан на рисунке 6.Оптимизированные параметры антенны показаны в таблице 1.

R2 11

Параметры (мм)

Lx 135
Lf1 8
CD1 0,1
W2 3,2
h2 0,5
9014 9014 9014 9014 Ly HL 21.4
CD2 0,2
W3 1,7
h3 6
R1 25
9013 9013 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9013 901 901 901 9013 901
W1 1,7
W4 0,5
h4 1

, чтобы переключить состояние диода.На линию смещения постоянного тока подавалось напряжение 8 В постоянного тока. Дополнительные провода на рисунке 6 используются для смещения диодов. Чтобы уменьшить влияние схемы смещения диода на характеристики излучения антенны, линия смещения размещается в стороне от направления излучения антенны. Между тем, индуктор с 68 нГн используется в качестве ВЧ-дросселя, чтобы уменьшить влияние составляющей постоянного тока на антенну. При изменении напряжения постоянного тока диоды переключаются между двумя состояниями. В предлагаемой антенне используются два PIN-диода Skyworks SMP1345-079LF.Эквивалентное сопротивление 1,5 Ом с последовательной индуктивностью 0,7 нГн и эквивалентное сопротивление 5000 Ом с последовательной индуктивностью 0,7 нГн используются в качестве эквивалентных параметров включения и выключения PIN-диода. При нагрузке прямым смещением 0,8 В D1 включился, а D2 выключен. Напротив, при нагрузке смещения −0,8 В D2 включился, а D1 выключен. Вносимые потери и изоляция PIN-диода на 1,74 ГГц составляют –0,1 дБ и –35 дБ. Условия испытаний камеры показаны на рисунке 6 (c). Для проверки были измерены обратные потери, осевое отношение, усиление и диаграмма направленности антенны-прототипа.Результаты моделирования и измерения обратных потерь и осевого отношения показаны на рисунках 7 и 8. Приблизительные результаты могут быть получены для обоих поляризованных состояний благодаря симметрии антенны.



Предложенная реконфигурируемая антенна CP достигла измеренной ширины полосы импеданса 10 дБ, равной 14,1% для состояний LHCP и RHCP. На рис. 7 показано хорошее согласие измеренных и смоделированных результатов. Результаты осевого отношения и усиления показаны на рисунке 8. Можно найти, что смоделированная ширина полосы осевого отношения 3 дБ составляет почти 3.2% для обоих поляризованных состояний, в то время как ширина полосы измеренного отношения осей составляет 1,2%, а минимальное отношение осей 3 дБ составляет около 0,79 на частоте 1,74 ГГц. Моделируемое усиление составляет 5 дБи для обоих состояний, в то время как измеренное усиление составляет 3,7 дБи для LHCP и 3,9 дБи для RHCP. Смоделированные и измеренные диаграммы направленности на частоте 1,74 ГГц для двух состояний поляризации показаны на рисунке 9. Более того, измеренная эффективность антенны составляет около 50% в пределах рабочего диапазона; на него может повлиять наличие внутреннего сопротивления PIN-диодов.

4. Выводы

В данной статье исследуется реконфигурируемая антенна с круговой поляризацией на основе реконфигурируемой ортогональной сети. Предлагаемая антенна может переключаться между LHCP и RHCP посредством изменения состояний PIN-диодов, загруженных в реконфигурируемую ортогональную сеть. Результаты экспериментов хорошо согласуются с результатами моделирования. Технология реконфигурируемой круговой поляризации может использоваться в конструкциях с разделением апертуры антенны.Предлагаемая антенна обеспечивает хорошее согласование импеданса и ширину полосы пропускания 1,2% осевого отношения для обоих состояний.

Доступность данных

Смоделированные и измеренные данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№61371006), Проект развития оборудования, Программа развития оборонных промышленных технологий, Национальные исследования в области оборонных технологий и Фонд правительства Китая.

Круговая поляризация и линейная поляризация: какая антенна RFID правильная?

В чем разница между круговой поляризацией и линейной поляризацией?

Выбор между антеннами с круговой поляризацией и антеннами с линейной поляризацией может иметь большое значение в системе RFID.

Линейная поляризация возникает, когда электромагнитные волны распространяются в одной плоскости (вертикальной или горизонтальной). Антенны с линейной поляризацией должны иметь известную Ориентация RFID-метки и RFID-метка должны быть закреплены в той же плоскости, что и антенна, чтобы получить единообразное считывание. Некоторыми примерами антенн с линейной поляризацией являются наружная антенна MTI MT-263003 и комнатная антенна Times-7 A5531.

Из-за концентрированного излучения антенны с линейной поляризацией обычно имеют больший диапазон считывания, чем антенны с круговой поляризацией с таким же усилением.

Антенна с линейной поляризацией

Антенны с круговой поляризацией, такие как Внутренняя RFID-антенна Laird S9028PCR и внешняя RFID-антенна MTI MT-242043 излучают электромагнитные поля в виде штопора. Технически говоря, они излучают электромагнитные волны в двух плоскостях, совершая один полный оборот на одной длине волны.

По сравнению с антеннами с линейной поляризацией с одинаковым коэффициентом усиления, антенны с круговой поляризацией будут иметь более короткий диапазон считывания, поскольку они теряют около 3 дБ, распределяя свою мощность по двум отдельным плоскостям.

Антенна с круглой поляризацией

При принятии решения, какой тип антенны приобрести для вашей системы RFID, ключевым моментом является понимание того, как эти антенны работают, а также как должны быть ориентированы метки RFID относительно антенн.

Если все теги, которые вам нужно прочитать, будут находиться в одной плоскости и выровнены с плоскостью антенны, вам следует подумать о линейная поляризованная антенна. Если ваша ориентация метки не является надежной или последовательной, вам, вероятно, потребуется использовать антенну с круговой поляризацией.

Заключение

Если вы хотите узнать больше обо всем, что касается RFID, ознакомьтесь с нашими веб-сайт, наш канал YouTube, оставьте комментарий ниже или свяжитесь с нами.


Чтобы узнать больше об антеннах RFID, перейдите по ссылкам ниже!

основы »Электроника Notes

Радиоантенны чувствительны к поляризации электромагнитных волн, и это важный аспект их работы.


Учебное пособие по базовой теории антенны Включает:
Базовая теория антенны Поляризация Резонанс и полоса пропускания Усиление и направленность Сопротивление подачи


Поляризация антенны является важным фактором при проектировании и установке радиоантенн или даже встраивании их в небольшие системы беспроводной или мобильной связи.Некоторые антенны имеют вертикальную поляризацию, другие - горизонтальную, а все же другие типы антенн имеют разные формы поляризации.

При проектировании антенны, принимая решение о конкретной форме антенны, важно понимать, в каком направлении она должна быть поляризована. Радиоантенны с определенной поляризацией не будут эффективно принимать сигналы электромагнитных волн с другой поляризацией.

Тем не менее, многие системы беспроводной и мобильной связи могут полагаться на тот факт, что между передатчиком и приемником может быть много отражений, и это будет означать, что сигнал будет иметь определенную поляризацию, когда достигнет приемника.Тем не менее поляризация антенны по-прежнему важна.

Основы поляризации антенны

Для электромагнитной волны поляризация - это плоскость, в которой электрическая волна колеблется. Это важно при рассмотрении антенн, поскольку они чувствительны к поляризации и обычно принимают или передают сигнал только с определенной поляризацией.

Для большинства антенн очень легко определить поляризацию. Он просто находится в той же плоскости, что и элементы антенны.Таким образом, вертикальная антенна (то есть антенна с вертикальными элементами) лучше всего будет принимать сигналы с вертикальной поляризацией, и точно так же горизонтальная антенна будет принимать сигналы с горизонтальной поляризацией.

Электромагнитная волна

Важно согласовать поляризацию РЧ-антенны с поляризацией входящего сигнала. Таким образом получается максимальный сигнал. Если поляризация РЧ-антенны не совпадает с поляризацией сигнала, происходит соответствующее уменьшение уровня сигнала. Он уменьшается на коэффициент косинуса угла между поляризацией РЧ-антенны и сигналом.

Соответственно, очень важна поляризация антенн, расположенных в свободном пространстве, и, очевидно, они должны находиться в одной и той же плоскости для обеспечения оптимального сигнала. Если бы они находились под прямым углом друг к другу (т.е. кросс-поляризованы), то теоретически сигнал не принимался бы.

Для приложений наземной радиосвязи обнаружено, что после передачи сигнала его поляризация в целом остается прежней. Однако отражения от объектов на пути могут изменить поляризацию.Поскольку принятый сигнал представляет собой сумму прямого сигнала плюс несколько отраженных сигналов, общая поляризация сигнала может немного измениться, хотя в целом остается неизменной.

Категории поляризации

Различные типы поляризации электромагнитных волн при некоторых обстоятельствах распространяются немного по-разному.

Это означает, что для некоторых форм вещания, радиосвязи или для некоторых беспроводных систем могут использоваться разные формы поляризации.

В общем, преимущества и недостатки различных форм поляризации относительно незаметны, но для некоторых форм радиовещания, беспроводных линий связи или систем мобильной связи эти небольшие различия могут иметь большое значение.

Есть несколько категорий поляризации, и внутри каждого типа есть несколько подкатегорий. При этом соответствующие антенны имеют соответствующие поляризации.

  • Линейная поляризация: Линейная поляризация является наиболее распространенной формой поляризации антенны.Он характеризуется тем, что все излучение находится в одной плоскости - отсюда термин линейный:
    • Горизонтальная поляризация: Эта форма поляризации антенны имеет горизонтальные элементы. Он улавливает и излучает горизонтально поляризованные сигналы, то есть электромагнитные волны с электрическим полем в горизонтальной плоскости.
    • Вертикальная поляризация: Для этой формы антенны характерны вертикальные элементы внутри антенны.Это может быть одиночный вертикальный элемент. Одна из причин использования вертикальной поляризации заключается в том, что антенны, состоящие из одного вертикального элемента, могут излучать одинаково вокруг него в горизонтальной плоскости. Обычно антенны с вертикальной поляризацией имеют так называемый низкий угол излучения, позволяющий излучать большую часть их мощности под углом, близким к поверхности земли. Антенны с вертикальной поляризацией также очень удобны для использования в автомобилях.
    • Наклонная поляризация: Это форма поляризации радиоантенны под углом к ​​горизонтальной или вертикальной плоскостям.Таким образом, антенны с вертикальной и горизонтальной поляризацией могут принимать сигнал.
  • Круговая поляризация: Это дает ряд преимуществ для таких областей, как спутниковые приложения, где помогает преодолеть эффекты аномалий распространения, отражений от земли и эффекты вращения, которые возникают на многих спутниках. Круговую поляризацию визуализировать немного труднее, чем линейную. Однако это можно представить, визуализируя сигнал, распространяющийся от вращающейся РЧ-антенны.Тогда будет видно, что кончик вектора электрического поля очерчивает спираль или штопор, удаляясь от антенны.
    • Правая круговая поляризация: В этой форме поляризации вектор вращается вправо.
    • Левая круговая поляризация: В этой форме поляризации вектор вращается влево, то есть противоположно правому.
  • Смешанная поляризация: Другая форма поляризации известна как эллиптическая поляризация.Это происходит, когда есть смесь линейной и круговой поляризации. Это можно визуализировать, как и раньше, по кончику вектора электрического поля, идущему от штопора эллиптической формы.

Антенны с линейной поляризацией могут принимать сигналы с круговой поляризацией и наоборот. Сила будет одинаковой, независимо от того, установлена ​​ли линейно поляризованная антенна вертикально, горизонтально или в любой другой плоскости, но направлена ​​на приходящий сигнал.

Будет некоторое ухудшение, поскольку уровень сигнала будет на 3 дБ ниже, чем если бы использовалась антенна с круговой поляризацией того же чувствительности.Такая же ситуация возникает, когда антенна с круговой поляризацией принимает сигнал с линейной поляризацией.

Приложения для различных типов поляризации антенны

В разных приложениях используются разные типы поляризации, чтобы использовать их преимущества. Соответственно, для разных приложений используются разные формы поляризации:

  • Общая радиосвязь: Линейная поляризация, безусловно, является наиболее широко используемой для большинства приложений радиосвязи, поскольку радиоантенны, как правило, проще и понятнее.
  • Мобильные телефоны и беспроводная связь малого радиуса действия: В последние годы наблюдается феноменальный рост использования мобильных телефонов и беспроводной связи малого радиуса действия. Все, от сотовой связи до Wi-Fi и множества других стандартов, обеспечивающих беспроводную связь на малых расстояниях.

    Обычно для этих устройств используется линейная поляризация, потому что в этих устройствах проще изготовить антенны с линейной поляризацией, и, следовательно, базовые станции должны иметь аналогичную поляризацию.Хотя часто используется вертикальная поляризация, многие устройства, например маршрутизаторы Wi-Fi, имеют регулируемые антенны. Также тот факт, что в этих коммуникациях часто есть пути прохождения сигналов, которые могут отражаться от различных поверхностей, поляризация, которая достигает приемника, может быть относительно случайной, и, следовательно, это может быть менее серьезной проблемой.

  • Мобильная двусторонняя радиосвязь: Существует множество традиционных мобильных систем двусторонней радиосвязи, которые все еще используются для всего, от аварийных служб до множества частных приложений мобильной радиосвязи, где радиоприемопередатчики расположены в транспортных средствах.

    Вертикальная поляризация часто используется для этой мобильной двусторонней радиосвязи. Это связано с тем, что многие конструкции радиоантенн с вертикальной поляризацией имеют всенаправленную диаграмму направленности, и это означает, что антенны не нужно переориентировать в положение, как это всегда бывает для мобильной радиосвязи во время движения транспортного средства.

  • Дальняя ВЧ-ионосферная связь: Используются как вертикальная, так и горизонтальная поляризация:
    • Горизонтальная поляризация: Проволочные антенны широко используются для ВЧ-связи.Их, как правило, легче установить с использованием двух столбов, оставляя проволочную антенну подвешенной между ними. Таким образом, антенна поляризована по горизонтали.

      Для больших многоэлементных антенных решеток механические ограничения означают, что их легче установить в горизонтальной плоскости, чем в вертикальной. Это связано с тем, что элементы РЧ-антенны расположены под прямым углом к ​​вертикальной опоре, на которой они установлены, и, следовательно, при использовании антенны с горизонтальными элементами между ними меньше физических и электрических помех.

    • Вертикальная поляризация: Широко используются антенны, состоящие из одного вертикального элемента. Вертикально поляризованная антенна обеспечивает низкий угол излучения, что позволяет ей обеспечивать хорошую передачу и прием на большие расстояния.
  • Средневолновое вещание: Средневолновые радиовещательные станции обычно используют вертикальную поляризацию, поскольку распространение земных волн над землей значительно лучше при использовании вертикальной поляризации, тогда как горизонтальная поляризация показывает незначительное улучшение для связи на большие расстояния с использованием ионосферы.Типичная антенна передатчика средневолнового вещания, используемая для относительно местного покрытия с использованием распространения земной волны. Антенна с вертикальной поляризацией имеет то преимущество, что она излучает одинаково во всех направлениях, параллельных Земле, и это дает преимущества для покрытия. Кроме того, для вертикальной антенны требуется только вертикальный элемент - для антенны с горизонтальной поляризацией потребуется две опоры.
  • Спутниковая связь: Круговая поляризация иногда используется для спутниковой радиосвязи, поскольку есть некоторые преимущества с точки зрения распространения и преодоления замирания, вызванного изменением ориентации спутника.

Как можно видеть, каждая форма поляризации радиоантенны имеет свои преимущества, которые можно использовать в конкретных случаях. Выбор правильной формы поляризации может дать некоторые преимущества и, следовательно, может быть очень важным.

Другие темы об антеннах и распространении:
ЭМ-волны Распространение радио Ионосферное распространение Земная волна Рассеивание метеорита Тропосферное распространение Кубический четырехугольник Диполь Дискон Ферритовый стержень Логопериодическая антенна Антенна с параболическим рефлектором Вертикальные антенны Яги Заземление антенны Коаксиальный кабель Волновод КСВН Балуны для антенн MIMO
Вернуться в меню «Антенны и распространение».. .

PC140 Антенна с круговой поляризацией 2,4 ГГц

PC140 - это встроенная антенна с наименьшим профилем с круговой поляризацией (RHCP), работающая в диапазоне 2,4 ГГц для мобильных приложений Wi-Fi, Bluetooth и ISM, где ориентация на другое устройство может быть неизвестна . Использование антенны с круговой поляризацией обеспечит более стабильную и надежную связь, когда ориентация и направление антенны на устройство связи постоянно меняются.

Типовые области применения
  • Автономные автомобили
  • БПЛА
  • Робототехника

Антенна PC140 изготовлена ​​из FR4 с размерами 57 * 57 * 0,97 мм (с двусторонним клеем) и стандартно поставляется с коаксиальным кабелем 1,13 100 мм и разъемом IPEX для легкой установки. Двусторонний клей 3M позволяет легко снимать и наклеивать, надежно прикрепляя к неметаллическим поверхностям. PC140 разработан для приложений на частоте 2,4 ГГц, где требуется круговая поляризация и низкая стоимость.Эта антенна имеет превосходное осевое отношение от 3,2 до 3,75 в диапазоне 2,4 ГГц. Это доказательство усиленной круговой поляризации. Антенна PC140 с пиковым коэффициентом усиления 2 дБи имеет типичную эффективность более 60% в диапазонах Wi-Fi и предназначена для установки непосредственно на пластиковую или стеклянную крышку. Это идеальный выбор для любого производителя устройств, которому нужна простота интеграции и необходимость снижения производственных затрат на протяжении всего срока службы продукта. Кабель и разъем можно настроить по индивидуальному заказу, обратитесь в региональное торговое представительство Taoglas за поддержкой.

Многие производители модулей указывают пределы пикового усиления для любых антенн, которые должны быть подключены к этому модулю. Эти пределы пикового усиления основаны на условиях свободного пространства. На практике пиковое усиление антенны, испытанной в свободном пространстве, может снизиться как минимум на 1 или 2 дБи при установке внутрь устройства. Поэтому в идеале вам следует выбрать антенну с немного более высоким пиковым коэффициентом усиления, чем указано в спецификации модуля, чтобы компенсировать этот эффект, обеспечивая лучшую производительность. После тестирования любой из наших антенн с вашим устройством и выбора соответствующей компоновки, техники интеграции или кабеля Taoglas может убедиться, что пиковое усиление любой из наших антенн будет ниже пределов пикового усиления.

Затем

Taoglas может выпустить спецификацию и / или отчет для выбранной антенны в вашем устройстве, в котором будет четко указано, что она соответствует пределам пикового усиления, так что вы можете быть уверены, что выполняете нормативные требования для этого модуля. Например, производитель модуля может заявить, что антенна должна иметь пиковое усиление менее 2 дБи, но вам не нужно выбирать встроенную антенну с пиковым усилением менее 2 дБи в свободном пространстве. Это даст вам менее оптимизированное решение. Лучше выбрать немного более высокое пиковое усиление в свободном пространстве, равное 3 дБи или более, если оно доступно.

После того, как эта антенна будет интегрирована в ваше устройство, производительность упадет ниже этого пикового усиления 2 дБи из-за влияния плоскости заземления, окружающих компонентов и корпуса устройства. Если хотите быть абсолютно уверены, свяжитесь с Taoglas, и мы протестируем. Выбор антенны Taoglas с более высоким пиковым коэффициентом усиления, чем указано производителем модуля, и обращение к нам за помощью гарантирует, что вы получите наилучшую возможную производительность без превышения пределов пикового усиления.

О характеристиках антенны

О характеристиках антенны

На основе полей излучения можно определить поляризацию и другие характеристики антенны, такие как усиление, направленность и излучаемую мощность.

Поляризация

Дальнее поле можно разложить несколькими способами. Вы можете работать с основной декомпозицией в ( , ). Однако с антеннами с линейной поляризацией иногда удобнее разложить дальние поля на (E co , E cross ), что является разложением, основанным на установке измерения антенны. Для антенн с круговой поляризацией наиболее подходящим является разложение на компоненты поля с левой и правой поляризацией (E lhp , E rhp ).Ниже вы можете увидеть, как различные компоненты связаны друг с другом.

- характеристический импеданс рассматриваемой открытой полусферы.

Поля можно нормировать относительно

Круговая поляризация

Ниже показано, как вычисляются компоненты поля с левой и правой круговой поляризацией.Из них можно рассчитать отношение осей круговой поляризации (AR cp ). Осевое отношение описывает, насколько хорошо антенна имеет круговую поляризацию. Если его амплитуда равна единице, поля идеально поляризованы по кругу. Он становится бесконечным, когда поля линейно поляризованы.

Линейная поляризация

Ниже приведены уравнения для разложения дальних полей на ко- и кроссполяризованное поле ( - угол совместной поляризации).Из них можно вывести «линейное отношение осей поляризации» (AR lp ). Это значение показывает, насколько хорошо антенна линейно поляризована. Он равен единице, когда наблюдается идеальная линейная поляризация, и становится бесконечным для идеальной круговой поляризованной антенны.


Примечание Eco определяется как коллинеарный, а Ecross подразумевает компонент, ортогональный Eco. Для идеальной антенны с линейной поляризацией Ecross равно нулю и осевое отношение AR = 1.Если Ecross = Eco, у вас больше не линейная поляризация, а круговая поляризация, в результате AR = бесконечность.

Рисунок 9-1. Угол совместной поляризации

Интенсивность излучения

Интенсивность излучения в определенном направлении в ваттах на стерадиан определяется по формуле:

Для определенного направления интенсивность излучения будет максимальной и равна:

Излучаемая мощность

Полная мощность, излучаемая антенной, в ваттах, представлена ​​следующим образом:

Эффективный угол

Этот параметр представляет собой телесный угол, через который будет течь вся мощность, исходящая от антенны, если максимальная интенсивность излучения постоянна для всех углов по площади луча.Он измеряется в стерадианах и представлен:

Направленность

Направленность безразмерна и представлена:

Максимальная направленность определяется:

Прирост

Коэффициент усиления антенны представлен как:

где P inj - это активная мощность в ваттах, вводимая в цепь.

Максимальный выигрыш определяется по формуле:

Эффективность

Эффективность определяется:

Эффективная площадь

Эффективная площадь антенного контура в квадратных метрах определяется по формуле:

Антенна с круговой или линейной поляризацией для FPV

Антенны для FPV можно разделить по поляризации на линейные и круговые.В этой статье мы обсудим различия между антеннами с линейной и круговой поляризацией.

Чтобы узнать больше об основах работы с FPV-антеннами и наших рекомендациях. Если вы новичок в FPV, вам следует прочитать это руководство по системе FPV.

Поляризация означает способ распространения радиосигнала в космосе. Это часто упоминается при обсуждении антенн FPV. В этом разделе мы обсудим различия, плюсы и минусы линейной и круговой поляризации в производительности системы FPV.

Линейная поляризация

Линейно поляризованный сигнал колеблется горизонтально или вертикально в одной плоскости во время движения.

Линейная поляризация

используется в некоторых из самых простых антенн, таких как стандартные дипольные антенны, которые поставляются с вашим видеопередатчиком и VRX, или даже в вашем домашнем Wi-Fi.

Плюсы и минусы линейной поляризации

Антенны с линейной поляризацией широко используются благодаря своей простоте конструкции, которая может быть такой же простой, как кусок провода.Антенны, как правило, меньше по размеру, дешевле, их легче построить и отремонтировать.

В общем, линейная поляризация отлично подходит для больших расстояний, поскольку вся энергия сосредоточена в одной плоскости. Преимущество по дальности редко реализуется из-за многолучевых помех, которые мы вскоре обсудим.

Для обеспечения наилучшего приема передающие и приемные антенны с линейной поляризацией должны быть выровнены для обеспечения максимального перекрытия излучения.

Самый крайний случай - когда антенны передатчика и приемника расположены под углом 90 градусов друг к другу, что приводит к наименьшему перекрытию сигналов.Это приводит к потере мощности сигнала на 30 дБ и называется кросс-поляризацией .

Наш мультикоптер постоянно движется в небе, просто невозможно держать антенны выровненными все время, что приводит к нестабильному сигналу FPV.

Для решения этой проблемы обычно используются антенны с круговой поляризацией.

Круговая поляризация

В круговой поляризации сигнал передается как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях с фазовым сдвигом на 90 градусов, который выглядит как вращающийся штопор.

Вот некоторые из распространенных антенн с круговой поляризацией для FPV.

Антенна с косым плоским колесом имеет круговую поляризацию и отличную способность подавления многолучевого распространения. Эта антенна используется для полетов общего назначения, когда аэродинамическое сопротивление (например, ветер) не является критическим фактором. Хотя обычно она рассматривается как приемная антенна, она также хорошо работает как передающая антенна.

Антенна Cloverleaf чаще встречается на передатчике.Он может быть соединен с колесом Skew Planar для лучшего диапазона и проникновения сигнала.

Плюсы и минусы круговой поляризации

Сигналы с круговой поляризацией всегда перекрываются, независимо от того, под каким углом или под каким углом летит ваш квадрокоптер относительно приемной антенны. По этой причине антенны с круговой поляризацией стали стандартом в полетах FPV.

Еще одним преимуществом антенн с круговой поляризацией является их способность подавлять многолучевые помехи.

Многолучевые помехи являются наиболее частой причиной плохого качества видео в виде случайного изменения цвета, статичности, зашифрованного изображения и пропадания. Это происходит, когда сигнал отражается от объекта и искажается с задержкой по фазе, и это мешает основному сигналу.

Антенны с круговой поляризацией бывают левой (LHCP) или правой (RHCP). Передатчик и приемник должны иметь совпадающие антенны, иначе это может привести к значительной потере сигнала.

Антенны

CP могут извлечь выгоду из этого свойства против многолучевого распространения. Каждый раз, когда сигнал CP отражается от объекта, он меняет направление поляризации. А антенна LHCP отклоняет сигнал RHCP и наоборот (кросс-поляризация).

Когда использовать круговую поляризацию

  • При полете рядом с большими объектами, такими как деревья, здания или в замкнутом пространстве, например на автостоянках и стадионах
  • Акробатический полет, при котором ориентация и угол самолета постоянно меняются
  • Полет на малой высоте (полет на близком расстоянии)

Когда использовать линейную поляризацию

  • Полет на большие расстояния на открытой местности без препятствий
  • Устойчивый полет без слишком большого крена и тангажа
  • Когда размер, вес и долговечность антенны являются наиболее важными факторами

Да, но с некоторой потерей сигнала, как описано здесь:

Лучшее 5.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *