天线极化

天线极化是指辐射电磁波电场的方向。该电场决定了天线如何发射和接收信号。根据天线设计，极化可以是线性的、圆形的或椭圆形的。

首先，线性极化具有恒定的电场方向。它可以是相对于地球表面的垂直或水平方向。极化不匹配的天线会损失信号强度。因此，匹配发射器和接收器的极化至关重要。其次，圆极化使电场随着波的传播而旋转。根据旋转方向，它可以是右旋或左旋圆极化。这种类型能够抵抗反射或多径效应引起的信号衰减。例如，GNSS 卫星使用右旋圆极化。然后，椭圆极化结合了线性和圆极化的特性。电场轨迹呈椭圆形，而不是圆形或直线。这是由于两个垂直分量中信号幅度不相等造成的。

极化影响信号强度、质量和可靠性。正确的极化可确保发射和接收天线之间高效的能量传输。当极化不同时，会发生称为极化失配的损耗。在严重情况下，这些损耗可能达到数分贝。此外，环境因素也会影响极化。建筑物或表面的反射会改变波的方向。因此，信号接收可能会下降或波动。圆极化有助于减少移动或动态环境中的此类影响。此外，天线方向决定了极化。旋转天线会改变其极化平面。天线在安装时必须正确对齐。这种对齐对于通信系统、雷达和导航接收器至关重要。

极化分集可以提高系统性能。它使用具有不同极化的多个天线。这种设置在具有挑战性的条件下提高了信号可靠性。

对于 GNSS 系统，最佳选择是什么？

GNSS 系统通常使用右旋圆极化 (RHCP) 天线。主要原因是圆极化能更好地容忍物理方向不匹配。例如，如果我们使用垂直定向的鞭状天线（垂直极化）进行发射，并使用相同类型的天线进行接收，当两根天线垂直对齐时，信号会很强。然而，如果接收天线旋转 90 度变为水平极化，信号强度会下降 20 分贝或更多。发生这种情况是因为水平极化天线对垂直极化信号的接收效果很差。

圆极化天线结合了两个天线：一个水平极化天线和一个垂直极化天线。它们的输出通过 90 度相移进行组合。这种相移的方向决定了天线产生右旋圆极化 (RHCP) 还是左旋圆极化 (LHCP)。