Antennenpolarisation

Die Polarisation einer Antenne beschreibt die Ausrichtung des elektrischen Feldes der von ihr abgestrahlten Welle. Für eine gegebene Position entlang der Ausbreitungsachse \(z\) hat der elektrische Feldvektor \(\mathbf{E}\) Komponenten entlang der Achsen des Diagramms:

Horizontale Achse → \(E_x(t,z) = a \cos(\omega t - \beta z)\)
Vertikale Achse → \(E_y(t,z) = b \cos(\omega t - \beta z + \phi)\)

Hier sind \(a\) und \(b\) die Amplituden, \(\phi\) ist die Phasendifferenz zwischen den Komponenten, \(\omega\) ist die Kreisfrequenz und \(\beta = 2\pi/\lambda\) ist die Ausbreitungskonstante.

Die Spitze des elektrischen Feldvektors \(\mathbf{E}(t) = (E_x, E_y)\) zeichnet eine Kurve in der xy-Ebene (horizontal x, vertikal y). Mit Hilfe der Trigonometrie können wir die Gleichung der Kurve ableiten:

\[ \left(\frac{E_x}{a}\right)^2 + \left(\frac{E_y}{b}\right)^2 - 2 \frac{E_x E_y}{ab} \cos \phi = \sin^2 \phi \]

Diese Gleichung repräsentiert:

**Lineare Polarisation** wenn \(\phi = n\pi\) (\(n\) ganzzahlig \( = 0 , \pm 1 , \pm 2 , ... ) \)
**Zirkulare Polarisation** wenn \(a = b\) und \(\phi = (n+1) \pi/2 \) (\(n\) ganzzahlig \( = 0 , \pm 1 , \pm 2 , ... ) \)
**Elliptische Polarisation** im allgemeinen Fall

Die Leinwand unten zeigt die Spitze von \(\mathbf{E}\) als Funktion der Zeit. Die horizontale Achse entspricht \(E_x\) und die vertikale Achse \(E_y\). Die Form der Spur veranschaulicht direkt die Art der Polarisation.

Durch Variieren von \(a\), \(b\) und \(\phi\) können verschiedene Polarisationen erzielt werden: linear, zirkular oder elliptisch.

Antennenpolarisation

Interaktiver Polarisationssimulator