מה זה Antenna Polarization ולמה זה חשוב עבור קישורים אלחוטיים

כל קישור אלחוטי תלוי בהפצת גלים אלקטרומגנטיים בין משדר לבין מקלט, הכיוון של רכיב השדה החשמלי של הגל הזה נקרא:0antenna קוטב 1: שלושת סוגי הקיטוב העיקריים הם (FLT:2reas) של קו רוחב אלקטרוני (מכיוון של אנטנות אנכית או אופקית), ללא קשר להפרעות אלקטרו-אימפריאליות (FLT5) הטבעיות ביותר, כלומר, בעיקר, כלומר, בעיקר, ל-Falialization, הוא: 7.

הבחירה של קיטוב יש השפעה ישירה על תקציב הקישור, החסינות ההתערבות, וסובלנות רב-אופטית.כאשר הקיטוב של הגל המועבר תואם את הקיטוב של האנטנה המקבלת, העברת כוח מקסימלית מתרחשת.כל אי התאמה מציגה גורם אובדן קוטב (PLF), אשר יכול לדרג את יחס האות-לא-אין (SNR) על ידי 3 dB או יותר.

הבנת המגוון של Polarization: עקרונות הליבה והמכניזם

מגוון Polarization הוא טכניקת מגוון מרחבית שמנצלת את העובדה כי אותות המגיעים למקלט לאחר שבילים שונים של קידוד לעתים קרובות מציגים מצבים קיטובים שונים. על ידי פריסת שתי אנטנות או יותר עם קוטבי אורטוקונים (למשל, אנכי ואופקי, או שמאל-יד ימין מעגלי), המערכת יכולה לעבור לקוטב הטוב ביותר או לשלב את האותות כדי לשפר את האיכות הכללית.

ישנן שתי גישות עיקריות:

  • (FLT:0) מכושף מגוון: 1FLT:1 המקלט עוקב אחר עוצמת האות על כל קוטב ובוחר את האחד עם שיעור השגיאה המיידי הגבוה ביותר או הנמוך ביותר.זה פשוט אבל מציג זמן קצר מעבר.
  • יחס מקסימלי המשלב (MRC): אנדרל 1 (שני הקיטובים מקבלים בו זמנית, מועלים על ידי רווחי הערוץ המורכבים שלהם, בשילוב כדי למקסם את הפלט SNR. MRC מספק רווח תיאורטי של עד 3 dB בהשוואה למבחר מגוון.

מגוון Polarization הוא לעתים קרובות בשילוב עם צורות אחרות של מגוון, כגון מגוון תדר או מגוון מרחבי, כדי לשפר עוד עוצמה.בניגוד למגוון מרחבי, הדורש הפרדה פיזית בין אנטנה (בדרך כלל חצי אורך גל או יותר), ניתן לממש מגוון קוטבי בתוך מתחם קומפקטי אחד באמצעות אנטנה דוא"ל או מערכי פולס.זה הופך אותו אטרקטיבי במיוחד עבור פריסות חלליות מאומנים כמו תאים קטנים, נקודות גישה מקורה.

מפתח: גיוון גיוון ושחיתות Coefficient

קביעת יעילותה של מערכת גיוון של קיטוב דורשת שני פרמטרים: (FLT:0) diversityרווחה של 010:1 ו-FLT:2envelope coefficient (ECC)OVAFLT 3 ). רווח גיוון הוא השיפור ב- SNR ממוצע או ירידה שולית בהשוואה למערכת חד-נטלית חד-צדדית בהסתברות מצטברת (למשל 1%), רווח טוב יותר מתפזר בין מגוון ליקטל של 5B.

כיצד Polarization Diversity משפר את אמינות הקשר

היתרון העיקרי של מגוון קוטבי הוא FLT:0 duced הסתברות outage הסתברות 1 (בערוץ מתפתל, ההסתברות ששני סניפי הקיטוב בו זמנית לחוות דוהמה עמוקה היא נמוכה מאוד.עבור ערוץ קידוד ריילי, ההסתברות כי טיפות האות המשולב מתחת לסף ניתן להפחית על ידי הזמנות של גודל בהשוואה לזרוע אחת.

מעבר להפחתה, מגוון קוטבי גם עוזר להילחם FLT:0 (קוטבציה לא תואמים את ההרחבה 1 נגרמת על ידי אנטנה מטעה או שינוי תנאי סביבה.לדוגמה, קישור מיקרוגל נקודה לנקודה עשוי לחוות סיבוב מושרה רוח של אנטנה מנה, דה-דירוג קיטוב אנכי.אם האנטנה המקבלת יש גם אלמנט אופקי, זה עדיין יכול ללכוד אות ניתן להבחין באופן דומה, בתרחישים ניידים, הפעלתו של ניווט נייד, יכול להפוך את הני של קומבינציה מעגלי.

Multipath and Reflection

בסביבות מקורה, אותות קופץ מקירות, רצפות, משטח מתכת, לעתים קרובות מתפתל או רוטטבטוש. אות מקוטב אופקי יכול להגיע למקלט עם מרכיבים אופקיים אנכיים לאחר השתקפות. על ידי מינוף שני קוטביזציה, המקלט יכול ללכוד אנרגיה כי אחרת להיות אבוד עקב אי התאמה קוטבי.זה יעיל במיוחד לא קו-of-of-of-of-of-sight (NLOS) שבו יש תנאים אופייניים של מערכת יחסים בין 3.

השוואת מגוון Polarization לטכניקות אחרות של גיוון

מהנדסים יש כמה כלים לשיפור האמינות הקישורית.הבנתם היכן המגוון הקיטוב מתאים יחסית למגוון מרחבי, גיוון תדר, וגיוון זמן עוזר בעיצוב המערכת.

  • (FLT:0) מגוון עצום: FLT:1 דורש אנטנה מרובים מופרדים על ידי לפחות חצי אורך גל כדי להשיג קורלציה נמוכה. מספק רווח מגוון מעולה אבל לצרוך שטח פיזי.
  • (FLT:0) מגוון רחב של שקיפות: FLT:1ir משתמש במספר רב של נושאים או ערוצים כדי להימנע מתפוגגות עמוקות. חזק נגד קידוד אדפטטיבי אך צורב משאבים ספקטרליים ועשוי לדרוש מודמים מורכבים יותר.
  • (FLT:0) ,Time Vari:cioFLT:1) Relies on retransmissions או interleaving כדי להילחם בדבקות איטית.
  • (FLT:0) מגוון רחב של תפוצה: 1FLT מציע איזון טוב של יעילות חלל, שקיפות נמוכה ורווחי מגוון משמעותיים, במיוחד בתרחישים של פיזור עשיר או אי-השמדה.

סטנדרטים אלחוטיים מודרניים רבים, כולל 802.11n /ac / ax (Wi-Fi), 4G LTE ו 5G NR, לשלב מגוון קוטב כחלק מהאדריכלות מרובות-input שלהם (MIMO). לדוגמה, מערכת 2×2 MIMO משתמשת לעתים קרובות שתי אנאנטות עם קוטביות אוטגן כדי להשיג מגוון ורווחים מרובים.

צעדים ליישום מעשי עבור Polarization Diversity

קביעת מערכת מגוון של קיטוב כולל תכנון קפדני ובדיקה.עקוב אחר ההנחיות האלה כדי למקסם את היתרונות:

בחרו את האנטנות הנכונות

אנאנטנות חד-קוטבית זמינות נרחב עבור להקות תדר שונות.עבור גלקסיות (FLT:0) לינאריות מגוון גיוון של קיטובה FLT:1, לבחור אנאנטנות עם דפוסים אנכיים ואופקיים כאחד, גורמים צורה משותפת כוללים מגוון כפול של תאים, אנטנה חוצה-פולנית (Hicol-dipoleslitas) עם אנטנה מעגלית (Dgi) או אנטנה מעגלית).

● להגדיר את ציוד הרדיו

הטרנסצנציאל חייב לתמוך במבצע דו-קוטביזציה.רדיו מודרני רבים כוללים שתי רשתות RF שניתן להגדיר עבור מגוון קוטביות.בהגדרה טיפוסית, שרשרת אחת מוקצה לקיטוב אנכי והשני לאופק.מעבד הבסיס של ה- Baseband לאחר מכן ליישם את המגוון המשולב של אלגוריתם.לוודא כי קושחה או הגדרות תוכנה המאפשרות מצב מגוון ולא זרמי חלל נפרדים (MI).

מיקום ואוריינטציה

אוריינטציה גופנית חשובה למרות התכונה המגוון.הר האנטנה הדו-קוטבית כך כי הסימון שלה מתאים עם הנתיב הדומיננטי הצפוי של ה propagation. עבור קישורים חיצוניים, לשקול את ההשפעה של המבנה על דפוס קרינה. להימנע הצבת אנטנה ליד אובייקטים מתכת גדולים שיכולים לחסום קיטוב אחד יותר מאשר השני בתוך פריסות מקורה, מציבים אנטנה במיקום מרכזי הרחק מן פינות מתכתיות ועד למקסם את העושר של פיזור, אשר משפר את הספקטרום בין עיצובים.

בדיקות ואופטימיזציה

לאחר ההתקנה, הפעל בדיקות ביצועים תחת תנאים שונים: קו-of-sight, חסם, ובמהלך תקופות שונות של היום. השתמש מנתח ספקטרום או מובנות-באגוני RSSI כדי להשוות את רמות האות על כל ענף קיטוב.באופן אידיאלי, שני הענפים צריכים להראות כוח ממוצע דומה (עם 3-5DB) כדי להבטיח שילוב כמעט-אופטימי.אם ענף אחד הוא חלש באופן עקבי, בדיקה עבור מכשולים פיזיים או הפרעות, עלולים, כדי למנוע את אותם אנטההה, או אנטה, או אנטנה, או הפרעות, כדי למנוע את אותם קישורים מתאימים להפרעות אנטנה.

שקול ספק שירותי אינטרנט כפרי פריסת של 5.8 GHz נקודה לנקודה לאחור קישור המשתרע על פני 10 ק"מ על פני השטח מתגלגל.הקישור סבל מ בחוץ לסירוגין במהלך ימי רוח, הנגרמת על ידי רטט עץ ואנטנות. על ידי החלפת המנה הקיימת חד קוטבית עם קרן הזנה דו קוטבית המאפשרת גיוון קוטבי בשני הקצוות, הספק השיג קישור אנתרופולוגיה9% (בהנחה 99 תצורה של שינוי קלקולי רק עלות מופחתת של הנקה).

נושאים מתקדמים: Circular vs. Linear Polarization

הבחירה בין מגוון לינארי ועיגולי של קיטוב תלויה בסביבת היישום.0. [Linear diglidivization diphFLT:1] הוא פשוט יותר ליישם ולבצע היטב בסביבות שבו התפזרים הדומיננטיים (למשל, מבנים, קרקע) לייצר בערך כמויות שוות של מגוון אנכי ונוף אופקי של אנרגיה מעגלית.

עבור פיתוח כיסוי אלחוטי, כמה ספקים משתמשים FLT:0 מזהמים agilityFLT:1 - היכולת לעבור דינמי בין קיטוב ליניארי מעגלי מבוסס על מדידות ערוץ בזמן אמת.

ניכוי הספקטרום ו- Spectrum Reuse

מעבר לאמינות, מגוון קוטבי יכול להפחית את ההתערבות של ערוץ משותף. ברשתות סלולריות ו-Wi-Fi, תאים סמוכים או APs ניתן להקצות קוטב אורטוקונים כדי למזער את ההתערבות.לדוגמה, תא A משתמש בקוטב אנכי עבור downlink בעוד תא B משתמש ב-Clantrolation-based Reuse זה יכול למעשה להכפיל את היכולת בפריסה צפופה מבלי צורך בספקטרום נוסף.

הגבלות ושיקולים

המגוון Polarization אינו כדור כסף.יעילותו תלויה בסביבת ההתפשטות עשירה מספיק כדי לקשט את הקיטובים.בקישורים קו-of-of-sight ללא מכשולים, רווח המגוון עשוי להיות מינימלי משום ששני הקטבים הם מאוד תואמים - שניהם דועסים יחד אם הנתיב חסום. במקרים כאלה, מגוון מרחבי או שילוב של טכניקות הוא מתאים יותר, כפול-כפל-פולמוסאלי של הנקה לעתים קרובות על ידי הטכניקות של אותו גודל נמוך יותר.

שיקול נוסף הוא (FLT:0) הפרעה קוטבית (XPI)veFLT:1 במערכות דו-קוטבות, שני הנמלים אינם מבודדים לחלוטין.חלק מהאנרגיה מזוגות הנמלים האנכיים אל הנמל האופקי לקבל ולהיפך. גבוה XPI (הפיכה נמוכה) רצוי למנוע מפרטי ענף אחד משחיתים את האנטנה דו-קוטבית השנייה להשיג טוב יותר מאשר קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של מילימטרית-ב.

עתיד המגוון של Polarization ב-WiFi

כמו תדרים נעים גבוה יותר לתוך להקות גלימטר (mmWave) (28 GHz, 39 GHz, 60 GHz), מגוון קוטבי הופך אפילו יותר קריטי כי ההתפשטות היא רגישה מאוד לחוסם ואפקטי הסיבוב. 5G mmWave תחנות בסיס כבר להשתמש במגוון כפול של מערכות מחקר קוטבי כדי לשמור על זמינות קישור.

(לעתה של גיוון קוטב נשאר אחת הדרכים המעשיות והחסכוניות ביותר לשיפור האמינות של קישורים אלחוטיים (בין אם אתה בונה גב קבוע, רשת Wi-Fi בקמפוס, או מערכת 5G פרטית, שילוב אנטנה כפולה ועיבוד מגוון יכול להפחית באופן משמעותי את המגוון ולשפר את חוויית המשתמש.

מסקנה: בניית קישורים אמינים עם מגוון Polarization

מגוון של קיטובאנטנה הוא טכניקה בוגרת, מובנת היטב כי מתייחס כמה האתגרים המתמשכים ביותר בתקשורת אלחוטית: קידוד, קיטוב פגום, והתערבות רב-אופטית. על ידי פריסת אנטנה עם קיטובים אוטוקונים וליישם אלגוריתמים מתאימים שילוב, מהנדסי רשת יכולים להשיג רווח משמעותי עם השפעה מינימלית על גודל, עלות, או מורכבות.

כאשר מתכננים קישור אלחוטי חדש או בעיות בפתרון קיים, לשקול אם מגוון קוטב יכול לפתור את בעיות האמינות שאתה עומד.שלב אותו עם צורות שונות אחרות כפי שנדרש. עם בחירת האנטנה הנכונה, התקנה נכונה ותצורה מתחשבת, מגוון קוטביזציה יכול להפוך קישור לא יציב לתוך ערוץ תקשורת חזק שעומד בדרישות של יישומים מודרניים.