Sóng bức xạ bởi anten bao gồm hai thành phần điện tr−ờng và từ tr−ờng. Hai thành phần này vuông góc với nhau và cùng vuông góc với ph−ơng truyền lan sóng, chúng biến đổi theo tần số của sóng. Phân cực của sóng đ−ợc xác định bởi h−ớng của véc tơ điện tr−ờng. Nói chung h−ớng của véc tơ điện tr−ờng là không cố định và độ lớn không phải là hằng số. Trong một chu kỳ, nếu đầu mũi véc tơ điện tr−ờng trong mặt phẳng vuông góc với ph−ơng truyền lan (mặt phẳng phân cực) vẽ nên một hình êlíp thì phân cực đ−ợc gọi là phân cực êlíp, nh− chỉ ra trên hình 2.3.
Phân cực đ−ợc biểu thị bởi các thông số sau:
- H−ớng quay khi nhìn thẳng vào h−ớng truyền lan sóng. Quay bên phải (cùng chiều kim đồng hồ); quay bên trái (ng−ợc chiều kim đồng hồ).
x y τ Emin Ema antenn h−ớng truyền lan sóng E y x P
Tỉ số trục (AR ) = Emax/Emin
Hình 2.3 Tính chất phân cực của sóng điện từ
- Tỉ số trục (AR: axial ratio): AR =Emax/Emin, là tỉ số giữa trục lớn và trục bé của êlíp. Khi êlíp là một đ−ờng tròn AR = 1 (0 dB), phân cực đó gọi là phân cực tròn. Khi êlíp dẹt dần một trục bằng 0 AR = ∞, véc tơ điện tr−ờng có ph−ơng không đổi, phân cực đ−ợc gọi là phân cực đ−ờng thẳng
- Độ nghiêng τ của êlíp.
Nếu có hai phân cực vuông góc nhau, các véc tơ điện tr−ờng vẽ nên các êlíp giống hệt nhau nh−ng quay ng−ợc chiều nhau. Trong thực tế có thể xẩy ra các tr−ờng hợp sau:
- Hai phân cực tròn vuông góc sẽ là phân cực tròn bên phải (RHCP) và phân cực tròn bên trái (LHCP), h−ớng quay nhìn theo h−ớng truyền lan sóng.
- Nếu là hai phân cực thẳng sẽ là phân cực thẳng đứng và phân cực nằm ngang.
Một anten có thể phát hoặc thu với sóng phân cực cho tr−ớc có thể phát hoặc thu ở phân cực vuông góc. Tính chất này cho phép tuyến thông tin sử dụng chung một tần số ở cùng vị trí bằng các phân cực vuông góc nhau. Đó chính là sự sử dụng lại tần số bằng các phân cực vuông góc. Để thực hiện đ−ợc điều này thì cần phải có hai anten có phân cực phù hợp tại mỗi đầu cuối hoặc một anten phân cực kép. Tuy nhiên trong thực tế phải tính đến sự mất
đồng bộ giữa hai anten thu và phát và khả năng khử phân cực do môi tr−ờng truyền sóng. Các ảnh h−ởng này gây can nhiễu giữa hai tuyến thông tin. Tr−ờng hợp này đ−ợc minh hoạ trên hình 2.4, cho hai phân cực thẳng vuông góc(nh−ng cũng đúng cho hai phân cựcvuông góc bất kỳ).
tại anten phát phân cực thẳng đứng bx b bc ax ac a tại anten thu phân cực nằm ngang phân cực thẳng phân cực nằm ngang
Hình 2.4: Biên độ của điện tr−ờng phát và thu của hai phân cực thẳng vuông góc
Giả thiết điện tr−ờng của hai sóng phân cực đ−ờng thẳng a và b phát đi có biên độ bằng nhau, ac và bc là biên độ thu của các phân cực t−ơng ứng và ax và bx là biên độ thu đối phân cực vuông góc với nó (can nhiễu).
Sự phân cực đ−ợc thể hiện ở các đại l−ợng sau:
- Khả năng cách ly phân cực chéo XPI (cross-polarisation isolation): XPI = ac/bc hay bc/ac hay (2.9) XPI (dB) = 20lg(ac/bc) hay 20lg(ac/bc) (dB) (2.10) - Khả năng phân biệt phân cực chéo (khi một phân cực đơn đ−ợc phát)
XPD (cross-polarisation discrimination):
XPD = ac/ax hay XPD (dB) = 20lg(ac/ax) (dB). (2.11) Với phân cực tròn, đ−ợc đặc tr−ng bởi tỉ số trục AR, độ phân biệt phân cực sẽ là:
XPD = 20lg[(AR + 1)/AR - 1)] (dB) (2.12) Ng−ợc lại tỉ số trục AR có thể biểu thị nh− là một hàm của XPD là:
Các đại l−ợng trên là một hàm của tính h−ớng, liên quan tới độ lệch h−ớng so với h−ớng bức xạ cực đại của anten. Một anten đ−ợc đặc tr−ng bởi một phân cực cho tr−ớc biểu thị bằng đồ thị bức xạ đối với phân cực danh định và đồ thị bức xạ của phân cực vuông góc (phân cực chéo). Độ phân biệt phân cực lớn nhất ở h−ớng trục anten và giảm so với h−ớng trục là h−ớng bức xạ cực đại.