クロスダイポール アンテナ素子

偏波放射を生成する別のアンテナとして、phased.CrossedDipoleAntennaElement System object™ を使用して作成するクロスダイポール アンテナがあります。

クロスダイポール アンテナを使用して、円偏波放射を生成できます。クロスダイポール アンテナは、互いに直交し、位相差が 90° である 2 つの同一の短縮ダイポール アンテナで構成されます。クロス ダイポール アンテナの図を次の図に示します。y 方向の短縮ダイポールと z 方向の短縮ダイポールで構成されるクロスダイポール アンテナによって生成される電界は、次の形式になります。

$$\begin{array}{l}{E}_r=0\\ E_H=-\frac{i{Z}_{0}IL}{2\lambda }\cos \text{az}\frac{e^{-ikr}}{r}\\ E_V=\frac{i{Z}_{0}IL}{2\lambda }(\sin \text{el}\sin \text{az + }i\cos \text{el})\frac{e^{-ikr}}{r}\end{array}$$

x 軸上で評価した偏波比 E_V/E_H は単に –i です。これは、x 軸方向で偏波が完全に RHCP であることを意味します。観測点が x 軸に近い場合、偏波は主に RHCP です。x 軸から離れると、電界は LHCP 偏波と RHCP 偏波の混合になります。–x 軸方向で、電界は LHCP 偏波です。この図は、x 軸付近の点において、電界が主に RHCP であることを示しています。

LHCP と RHCP の偏波成分

この例では、1.5 GHz でクロスダイポール アンテナによって生成される電界の右旋円偏波成分と左旋円偏波成分をプロットします。仰角 0 度において、方位角 0 度の純粋な RHCP から、方位角 180 度の純粋な LHCP へと円偏波が変化する様子を確認できます。

phased.CrossedDipoleAntennaElement オブジェクトを作成します。

fc = 1.5e9;
antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[1,2]*1e9);

アンテナ応答から左旋円偏波成分および右旋円偏波成分を計算します。

az = [-180:180];
el = zeros(size(az));
resp = antenna(fc,[az;el]);
cfv = pol2circpol([resp.H.';resp.V.']);
clhp = cfv(1,:);
crhp = cfv(2,:);

仰角 0 度における両方の円偏波成分をプロットします。

polar(az*pi/180.0,abs(clhp))
hold on
polar(az*pi/180.0,abs(crhp))
title('LHCP and RHCP vs Azimuth Angle')
legend('LHCP','RHCP')
hold off