Вертикально поляризованные

Вертикально поляризованные антенны излучают и принимают радиоволны, электрическое поле которых ориентировано вертикально. Они широко используются в наземной радиосвязи, мобильной связи и других приложениях, где важна стабильная связь, особенно в условиях городской застройки или сложного рельефа. Этот тип поляризации позволяет достичь оптимальной производительности в различных сценариях, обеспечивая надежную передачу сигнала на расстояния до нескольких десятков километров, в зависимости от мощности передатчика и характеристик антенны.

Преимущества и недостатки вертикальной поляризации

Вертикальная поляризация обладает рядом преимуществ и недостатков, которые необходимо учитывать при выборе типа поляризации для конкретной задачи.

Преимущества:

• Лучшее распространение сигнала в условиях городской застройки: Волны с вертикальной поляризацией лучше огибают препятствия, такие как здания и деревья.
• Меньшее затухание при распространении над землей: Земля поглощает меньше энергии вертикально поляризованных волн по сравнению с горизонтально поляризованными.
• Простота реализации антенн: Вертикально поляризованные антенны, такие как диполи и штыревые антенны, относительно просты в изготовлении и установке.

Недостатки:

• Бо?льшая подверженность помехам от наземных источников: Наземные источники помех, такие как автомобили и электрооборудование, часто излучают электромагнитные волны с вертикальной поляризацией.
• Возможность интерференции с другими вертикально поляризованными сигналами: В условиях высокой плотности радиоэлектронных средств может возникать интерференция между различными вертикально поляризованными сигналами.

Применение вертикально поляризованных антенн

Вертикально поляризованные антенны находят широкое применение в различных областях радиосвязи и беспроводных технологий. Вот некоторые из наиболее распространенных примеров:

• Радиовещание: AM-радиостанции, как правило, используют вертикальную поляризацию для обеспечения широкого охвата, особенно в сельской местности.
• Мобильная связь: Базовые станции сотовой связи часто используют вертикальную поляризацию для связи с мобильными телефонами. Хотя современные системы часто используют MIMO и другие методы, базовая поляризация часто остается вертикальной. Например, компания ООО Мяньян Осюнь Информационная Индустрия (https://www.myox.ru/) поставляет оборудование для мобильной связи, совместимое с вертикально поляризованными антеннами.
• Радиосвязь общего назначения (LPD, PMR): Рации и другие устройства радиосвязи общего назначения, как правило, используют вертикальную поляризацию для простоты использования и совместимости.
• Морская связь: В морской связи часто используется вертикальная поляризация, так как она менее подвержена влиянию морской воды.

Типы вертикально поляризованных антенн

Существует множество типов антенн, которые могут быть настроены для вертикальной поляризации. Некоторые из наиболее распространенных типов:

• Диполь: Простейшая антенна, состоящая из двух проводников, расположенных на одной прямой. Вертикальный диполь – классический пример вертикально поляризованной антенны.
• Штыревая антенна (Ground Plane Antenna): Вертикальный проводник, установленный над заземленной поверхностью. Штыревая антенна - популярный выбор для мобильных устройств и портативных радиостанций.
• Коллинеарная антенна: Состоит из нескольких диполей, расположенных на одной вертикальной линии. Коллинеарные антенны обеспечивают более высокий коэффициент усиления, чем одиночные диполи.
• Антенна Яги-Уды: Хотя чаще используется с горизонтальной поляризацией, может быть легко переориентирована для вертикальной поляризации. Антенна Яги-Уды обеспечивает высокую направленность и усиление.

Факторы, влияющие на выбор вертикальной поляризации

При выборе вертикальной поляризации необходимо учитывать ряд факторов:

• Окружающая среда: В городской застройке вертикальная поляризация часто предпочтительнее из-за лучшего огибания препятствий.
• Тип сигнала: Для AM-радиовещания вертикальная поляризация является стандартом.
• Требования к дальности связи: Для связи на большие расстояния может потребоваться антенна с более высоким коэффициентом усиления, которая может быть реализована как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией.
• Помехи: Необходимо учитывать уровень помех от наземных источников.

Как улучшить характеристики вертикально поляризованной антенны

Существует несколько способов улучшить характеристики вертикально поляризованной антенны:

• Высота установки: Чем выше установлена антенна, тем меньше препятствий будет на пути сигнала.
• Заземление: Хорошее заземление необходимо для штыревых антенн и других антенн, требующих заземленную поверхность.
• Использование рефлекторов: Рефлекторы могут быть использованы для направления сигнала в нужном направлении и увеличения усиления антенны.
• Согласование импеданса: Согласование импеданса между антенной и передатчиком/приемником необходимо для обеспечения максимальной передачи мощности.

Примеры использования вертикальной поляризации в проектах

Рассмотрим несколько конкретных примеров использования вертикальной поляризации:

Пример 1: Создание сети LoRaWAN для умного города

Для создания сети LoRaWAN, покрывающей большую территорию города, необходимо использовать базовые станции с высокой мощностью и антеннами, обеспечивающими хороший охват. Вертикально поляризованные коллинеарные антенны, установленные на высоких зданиях, идеально подходят для этой задачи. Такие антенны обеспечивают стабильную связь с датчиками, расположенными в различных частях города, даже в условиях плотной застройки.

Пример 2: Организация радиосвязи на строительной площадке

На строительной площадке необходимо обеспечить надежную связь между работниками, находящимися в разных местах. Для этой цели можно использовать портативные радиостанции с вертикально поляризованными штыревыми антеннами. Такие антенны позволяют обеспечить хорошую связь даже в условиях сложного рельефа и наличия препятствий.

Пример 3: Создание беспроводной сети для сельскохозяйственного предприятия

Для мониторинга состояния полей и управления сельскохозяйственной техникой можно использовать беспроводную сеть на основе вертикально поляризованных антенн. Например, можно установить вертикально поляризованные антенны на вышках, чтобы обеспечить связь с датчиками, расположенными на полях.

Заключение

Вертикально поляризованные антенны являются важным инструментом в арсенале специалиста по радиосвязи. Понимание их преимуществ и недостатков, а также правильный выбор типа антенны и учет факторов, влияющих на распространение сигнала, позволяют создавать надежные и эффективные системы радиосвязи для самых разных задач.