โพลาไรเซชันของเสาอากาศ: โพลาไรเซชันของเสาอากาศคืออะไรและเหตุใดจึงสำคัญ

รูปที่ 5: สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการโพลาไรเซชันแนวตั้ง เสาอากาศไดโพลสามารถติดตั้งได้ตามตำแหน่งที่เสาอากาศรับ

โพลาไรเซชันแนวตั้งมักใช้กับวิทยุสื่อสารเคลื่อนที่แบบพกพา เช่น วิทยุสื่อสารที่ใช้โดยหน่วยกู้ภัย เนื่องจากเสาอากาศวิทยุแบบโพลาไรเซชันแนวตั้งหลายแบบมีรูปแบบการแผ่รังสีแบบรอบทิศทาง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องปรับทิศทางของเสาอากาศเหล่านี้ แม้ว่าทิศทางของวิทยุและเสาอากาศจะเปลี่ยนไปก็ตาม

เสาอากาศความถี่สูง (HF) 3-30 MHz โดยทั่วไปจะสร้างขึ้นเป็นสายยาวธรรมดาที่ร้อยเข้าด้วยกันในแนวนอนระหว่างวงเล็บ ความยาวของสายถูกกำหนดโดยความยาวคลื่น (10-100 เมตร) เสาอากาศประเภทนี้มีโพลาไรซ์แนวนอนตามธรรมชาติ

ควรสังเกตว่าการเรียกย่านความถี่นี้ว่า "ความถี่สูง" เริ่มต้นมาหลายทศวรรษแล้ว ซึ่งในขณะนั้น 30 MHz ถือเป็นย่านความถี่สูง แม้ว่าคำอธิบายนี้จะดูล้าสมัยไปแล้ว แต่สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (International Telecommunications Union) ก็ได้กำหนดไว้อย่างเป็นทางการ และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย

โพลาไรเซชันที่ต้องการสามารถกำหนดได้สองวิธี คือ การใช้คลื่นพื้นดินสำหรับการส่งสัญญาณระยะสั้นที่แรงขึ้นโดยอุปกรณ์กระจายเสียงที่ใช้ย่านความถี่กลาง (MW) 300 kHz - 3 MHz หรือใช้คลื่นท้องฟ้าสำหรับระยะทางที่ไกลขึ้นผ่านไอโอโนสเฟียร์ลิงก์ โดยทั่วไปแล้ว เสาอากาศโพลาไรเซชันแนวตั้งจะมีการแพร่กระจายคลื่นพื้นดินที่ดีกว่า ในขณะที่เสาอากาศโพลาไรเซชันแนวนอนจะมีประสิทธิภาพของคลื่นท้องฟ้าที่ดีกว่า

โพลาไรซ์แบบวงกลมถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับดาวเทียม เนื่องจากทิศทางของดาวเทียมเทียบกับสถานีภาคพื้นดินและดาวเทียมดวงอื่นๆ มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ประสิทธิภาพระหว่างเสาอากาศรับและเสาอากาศส่งจะดีที่สุดเมื่อทั้งสองมีโพลาไรซ์แบบวงกลม แต่เสาอากาศโพลาไรซ์แบบเชิงเส้นสามารถใช้กับเสาอากาศ CP ได้ แม้ว่าจะมีปัจจัยการสูญเสียโพลาไรซ์อยู่ก็ตาม

โพลาไรเซชันยังมีความสำคัญต่อระบบ 5G อีกด้วย เสาอากาศแบบอาร์เรย์หลายอินพุต/หลายเอาต์พุต (MIMO) 5G บางรุ่นสามารถเพิ่มปริมาณงานได้โดยใช้โพลาไรเซชันเพื่อใช้ประโยชน์จากสเปกตรัมที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น วิธีนี้ทำได้โดยใช้การผสมผสานโพลาไรเซชันของสัญญาณที่แตกต่างกันและการมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่ของเสาอากาศ (ความหลากหลายเชิงพื้นที่)

ระบบสามารถส่งข้อมูลได้สองสตรีม เนื่องจากสตรีมข้อมูลเชื่อมต่อกันด้วยเสาอากาศโพลาไรซ์ตั้งฉากอิสระ และสามารถกู้คืนข้อมูลได้โดยอิสระ แม้ว่าจะมีการเกิดโพลาไรซ์แบบไขว้บ้างเนื่องจากความเพี้ยนของเส้นทางและช่องสัญญาณ การสะท้อน มัลติพาธ และข้อบกพร่องอื่นๆ แต่เครื่องรับก็ใช้อัลกอริทึมที่ซับซ้อนเพื่อกู้คืนสัญญาณต้นฉบับแต่ละสัญญาณ ส่งผลให้อัตราความผิดพลาดบิต (BER) ต่ำ และท้ายที่สุดแล้วทำให้การใช้สเปกตรัมมีประสิทธิภาพมากขึ้น

สรุปแล้ว
โพลาไรซ์เป็นคุณสมบัติสำคัญของเสาอากาศที่มักถูกมองข้าม โพลาไรซ์เชิงเส้น (รวมถึงแนวนอนและแนวตั้ง) โพลาไรซ์เฉียง โพลาไรซ์วงกลม และโพลาไรซ์รูปไข่ ถูกนำมาใช้สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน ช่วงประสิทธิภาพ RF แบบ end-to-end ที่เสาอากาศสามารถทำได้ขึ้นอยู่กับการวางแนวและการจัดวางสัมพัทธ์ เสาอากาศมาตรฐานมีโพลาไรซ์ที่แตกต่างกันและเหมาะสำหรับช่วงสเปกตรัมที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้โพลาไรซ์ที่เหมาะสมกับการใช้งานเป้าหมาย