การโพลาไรซ์ของเสาอากาศ: การโพลาไรซ์ของเสาอากาศคืออะไร และทำไมจึงสำคัญ

รูปที่ 5: สำหรับการใช้งานที่ต้องการการโพลาไรซ์ในแนวตั้ง สามารถติดตั้งเสาอากาศไดโพลได้ตามความเหมาะสม โดยให้เสาอากาศจับสัญญาณได้

การโพลาไรซ์ในแนวตั้งมักใช้กับวิทยุสื่อสารเคลื่อนที่แบบพกพา เช่น ที่เจ้าหน้าที่กู้ภัยใช้ เนื่องจากเสาอากาศวิทยุแบบโพลาไรซ์ในแนวตั้งหลายแบบให้รูปแบบการแผ่รังสีแบบรอบทิศทาง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องปรับทิศทางเสาอากาศใหม่แม้ว่าทิศทางของวิทยุและเสาอากาศจะเปลี่ยนไปก็ตาม

เสาอากาศความถี่สูง (HF) ช่วง 3-30 เมกะเฮิร์ตซ์ โดยทั่วไปสร้างขึ้นจากลวดเส้นยาวที่ต่อกันในแนวนอนระหว่างโครงยึด ความยาวของเสาอากาศจะกำหนดโดยความยาวคลื่น (10-100 เมตร) เสาอากาศประเภทนี้มีการโพลาไรซ์ในแนวนอนโดยธรรมชาติ

เป็นที่น่าสังเกตว่า การเรียกย่านความถี่นี้ว่า "ความถี่สูง" เริ่มขึ้นเมื่อหลายสิบปีก่อน เมื่อความถี่ 30 เมกะเฮิร์ตซ์ถือเป็นความถี่สูงจริง ๆ แม้ว่าคำอธิบายนี้จะดูเหมือนล้าสมัยไปแล้ว แต่ก็ยังเป็นคำเรียกอย่างเป็นทางการโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย

การกำหนดทิศทางการส่งสัญญาณที่เหมาะสมสามารถทำได้สองวิธี คือ การใช้คลื่นพื้นดินสำหรับการส่งสัญญาณระยะสั้นที่แรงกว่าโดยอุปกรณ์กระจายเสียงที่ใช้ย่านความถี่คลื่นกลาง (MW) 300 kHz - 3 MHz หรือการใช้คลื่นฟ้าสำหรับการส่งสัญญาณระยะไกลผ่านชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ โดยทั่วไปแล้ว เสาอากาศที่มีการโพลาไรซ์ในแนวตั้งจะมีประสิทธิภาพในการแพร่กระจายคลื่นพื้นดินที่ดีกว่า ในขณะที่เสาอากาศที่มีการโพลาไรซ์ในแนวนอนจะมีประสิทธิภาพในการแพร่กระจายคลื่นฟ้าที่ดีกว่า

การโพลาไรซ์แบบวงกลมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในดาวเทียม เนื่องจากทิศทางของดาวเทียมเมื่อเทียบกับสถานีภาคพื้นดินและดาวเทียมดวงอื่น ๆ เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ประสิทธิภาพระหว่างเสาอากาศส่งและรับจะสูงสุดเมื่อทั้งสองใช้การโพลาไรซ์แบบวงกลม แต่เสาอากาศโพลาไรซ์เชิงเส้นก็สามารถใช้กับเสาอากาศโพลาไรซ์แบบวงกลมได้เช่นกัน แม้ว่าจะมีการสูญเสียจากการโพลาไรซ์ก็ตาม

การโพลาไรเซชันก็มีความสำคัญต่อระบบ 5G เช่นกัน อาร์เรย์เสาอากาศแบบหลายอินพุต/หลายเอาต์พุต (MIMO) ของ 5G บางระบบสามารถเพิ่มปริมาณข้อมูลได้โดยใช้การโพลาไรเซชันเพื่อใช้คลื่นความถี่ที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งทำได้โดยการผสมผสานการโพลาไรเซชันของสัญญาณที่แตกต่างกันและการมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่ของเสาอากาศ (ความหลากหลายเชิงพื้นที่)

ระบบสามารถส่งข้อมูลได้สองกระแส เนื่องจากกระแสข้อมูลเชื่อมต่อกันด้วยเสาอากาศแบบโพลาไรซ์ตั้งฉากอิสระ และสามารถกู้คืนได้อย่างอิสระ แม้ว่าจะมีโพลาไรซ์ไขว้เกิดขึ้นบ้างเนื่องจากการบิดเบือนของเส้นทางและช่องสัญญาณ การสะท้อน เส้นทางหลายเส้นทาง และความไม่สมบูรณ์อื่นๆ ตัวรับสัญญาณจะใช้อัลกอริธึมที่ซับซ้อนในการกู้คืนสัญญาณดั้งเดิมแต่ละสัญญาณ ส่งผลให้อัตราความผิดพลาดของบิต (BER) ต่ำ และท้ายที่สุดคือการใช้สเปกตรัมอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

สรุปแล้ว
การโพลาไรเซชันเป็นคุณสมบัติสำคัญของเสาอากาศที่มักถูกมองข้าม การโพลาไรเซชันเชิงเส้น (รวมถึงแนวนอนและแนวตั้ง) การโพลาไรเซชันเฉียง การโพลาไรเซชันแบบวงกลม และการโพลาไรเซชันแบบวงรี ถูกนำไปใช้ในงานที่แตกต่างกัน ประสิทธิภาพ RF แบบครบวงจรที่เสาอากาศสามารถทำได้นั้นขึ้นอยู่กับทิศทางและการจัดวางสัมพัทธ์ของเสาอากาศ เสาอากาศมาตรฐานมีการโพลาไรเซชันที่แตกต่างกันและเหมาะสมสำหรับช่วงคลื่นความถี่ที่แตกต่างกัน โดยให้การโพลาไรเซชันที่ต้องการสำหรับงานเป้าหมาย