Wie wirkt sich die Polarisation von Antennen auf die Signalübertragung bei gleicher Verstärkung aus?

Bei gleicher Verstärkung beeinflusst die Polarisation der Antenne hauptsächlich die Signalübertragung in Bezug auf Aspekte wie Signalausbreitungsrichtung, Entstörungsfähigkeit, Durchdringungsfähigkeit und Mehrwegeeffekte, wie unten beschrieben:

1) Signalausbreitungsrichtung und Empfangseffekt

Lineare Polarisation: Bei einer linear polarisierten Welle behält der elektrische Feldvektor eine feste Ausrichtung im Raum bei. Bei der Kommunikation muss die Empfangsantenne horizontal polarisiert sein, um optimalen Empfang zu erzielen. Eine vertikal polarisierte Empfangsantenne würde fast kein Signal empfangen und umgekehrt. Diese Polarisationsmethode weist eine relativ konzentrierte Signalausbreitung in horizontaler oder vertikaler Richtung auf und eignet sich daher für die Kommunikation in bestimmte Richtungen. Beispielsweise ist bei der Sichtverbindung die Signalübertragungsqualität besser, wenn Sende- und Empfangsantenne die gleiche Polarisationsrichtung haben.

Zirkulare Polarisation: Bei einer zirkular polarisierten Welle ändert der elektrische Feldvektor seine räumliche Ausrichtung mit der Zeit, und der Endpunkt beschreibt eine kreisförmige Bahn. Zirkular polarisierte Antennen haben einen gleichmäßigeren Empfangseffekt in jede Richtung, da die Verteilung der elektrischen Feldstärke in alle Richtungen gleich ist. Daher kann eine zirkular polarisierte Antenne bei mobilen Empfangsgeräten oder unsicheren Signalausbreitungsrichtungen das Signal besser empfangen, ohne dass es durch Änderungen der Empfangsrichtung zu signifikanten Schwankungen der Signalstärke kommt.

2) Anti-Interferenz-Fähigkeit

Lineare Polarisation: Wenn die Polarisationsrichtung externer Störsignale von der Polarisation der linear polarisierten Antenne abweicht, wirkt sich die Störung weniger auf das empfangene Signal aus. Stimmt die Polarisationsrichtung des Störsignals jedoch mit der Polarisationsrichtung der Empfangsantenne überein, wird die Störung stärker. Beispielsweise sind horizontal polarisierte Antennen in städtischen Umgebungen mit vielen horizontal polarisierten Störquellen anfälliger für Störungen, während vertikal polarisierte Antennen eine vergleichsweise höhere Störfestigkeit aufweisen.

Zirkulare Polarisation: Zirkular polarisierte Antennen weisen eine bessere Entstörungsfähigkeit auf, insbesondere gegen Störungen mit zufälliger Polarisationsrichtung. Da zirkular polarisierte Antennen Signale mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung empfangen können, können sie Störungen von zirkular polarisierten Signalen mit entgegengesetzter Polarisationsrichtung bis zu einem gewissen Grad unterdrücken.

3) Durchdringungsfähigkeit

Lineare Polarisation: Die Durchdringungsfähigkeit linear polarisierter Signale beim Durchdringen von Hindernissen hängt von der Art des Hindernisses und der Polarisationsrichtung ab. Beispielsweise können horizontal polarisierte Signale beim Durchdringen vertikaler Metallhindernisse eine erhebliche Dämpfung erfahren, während vertikal polarisierte Signale beim Durchdringen horizontal ausgerichteter Medien mit ähnlichen Problemen konfrontiert sein können.

Zirkulare Polarisation: Zirkular polarisierte Signale haben aufgrund ihres rotierenden elektrischen Feldvektors ein relativ besseres Durchdringungs- und Beugungsvermögen. Beim Durchqueren komplexer Medien oder beim Auftreffen auf Hindernisse interagieren zirkular polarisierte Signale mit Hindernissen in unterschiedlicher Polarisationsrichtung. Dies reduziert die Signaldämpfung und verbessert die Signalübertragung in komplexen Umgebungen.

4) Auswirkungen von Mehrwegeeffekten

Lineare Polarisation: In einer Umgebung mit Mehrwegeausbreitung können linear polarisierte Signale aufgrund von Änderungen der Polarisationsrichtung von Signalen, die sich auf unterschiedlichen Wegen bewegen, destruktive oder konstruktive Interferenzen erfahren, was zu Signalschwund und -verzerrung führt. Beispielsweise können in Innenräumen Signale, die mehrfach von Wänden, Böden und anderen Oberflächen reflektiert werden, Änderungen der Polarisationsrichtung linear polarisierter Signale verursachen und so die Empfangsqualität beeinträchtigen.

Zirkulare Polarisation: Zirkular polarisierte Antennen können die Auswirkungen von Mehrwegeeffekten effektiv abmildern. Da sie Signale unterschiedlicher Polarisationsrichtung gut empfangen, kann die zirkular polarisierte Antenne diese Signale auch bei mehrfachen Reflexionen und Streuungen empfangen, selbst wenn sich die Polarisationsrichtung ändert. Signalverarbeitungstechniken können Mehrwegesignale kombinieren und verarbeiten und so die Signalstabilität und -zuverlässigkeit verbessern.

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