极化不匹配会引起损耗。
里卡多·佩雷斯
Alion科学和技术,马里兰州安纳波利斯
天线极化是设计系统时要考虑的众多参数之一。系统中发射天线的极化应与接收天线正确对齐,以使耦合最大化。当两个天线使用相同偏振时,站间信号耦合最大。
在线性偏振系统中,45度的偏振不对中会使信号降至3db。接近90度的极化失调会导致信号退化大于20 dB。精确测量0度左右极化和80度至90度极化的信号强度需要小心控制定位器和信号强度计。
本文描述了用于最近天线偏振失配测量项目的程序,包括设备图、设备列表和结果摘要。
当天线从某一特定方向接收磁场时,如果入射波的偏振与天线的空间方向相同,则捕获到的信号最大。匹配场方向的图如图1所示,其中Et为发射天线产生的特定发射极化E场,E米表示匹配的事件字段。虽然E的极化感t和E米是相同的,这两个角偏移了180度,因为E米(u '1,你的2,你的3.)相对于E的纵轴旋转180度t(u1,你2,u3.).角tt透射场的倾斜角和角度t米匹配接收字段的倾斜角。这些角之间的关系如下式所示:
t米=180 - tt
当接收天线的极化对准与入射场极化不一致时,会发生极化失配造成的损耗。对于线极化的情况,从电场E处捕获的信号的相对功率电平米理论描述为:
相对功率电平,E米= 20*log(cos (t米))
测量设备
测量使用高度稳定的信号发生器(SG)进行,在本例中为安捷伦E4437B。使用这种SG是因为测量接收功率水平的准确变化被证明是最大和最小失配角的累人。采用HP8112A脉冲发生器(PG)驱动伺服电机控制天线倾斜或极化角度。接收天线采用旋转偶极子组件GFR-1馈电(l波段),发射天线采用SAS-200/510对数周期天线。使用HP8563频谱分析仪(SA)测量偶极子天线接收到的功率电平。
测量设置
通常,旋转偶极子天线可以配置为接收器或发射机。对于这些测量,偶极子被配置为接收器,如图2所示。接收天线连接到频谱分析仪输入连接器。
一个5伏的直流电动机控制偶极子的极化角度。电机上恒定的5伏电平使偶极子连续旋转,而零伏电平将使偶极子停止在其最后位置。在旋转偶极子后面放置了一个量角器,刻度为1度,从0到359,用于测量角度。
一个5伏的直流电动机控制偶极子的极化角度。电机上恒定的5伏电平使偶极子连续旋转,而零伏电平将使偶极子停止在其最后位置。在旋转偶极子后面放置了一个量角器,刻度为1度,从0到359,用于测量角度。
结论
功率级损耗作为极化失配角的函数如表1所示,并绘制在图3中。在60度范围内,实测值与计算值非常接近。当失配角大于88度时,测量结果相差超过2 dB,因此没有记录这些值。
确认
非常感谢Lloyd Apirian和Mike Dion的评论和技术评论。
参考文献
- 天线工程手册第二版,麦格劳-希尔图书公司Richard C. Johnson和Henry Jasik
- IEEE天线标准测试程序,IEEE Std. 149-1979,电气和电子工程师协会,纽约,1979年,第11节。