雙極化波束賦形器為信息高質量傳輸保駕護航
2024.9.13
在往期文章中我們曾提到，波束賦形器可以通過控制電磁波的發射相位差，改變天線單元收發信號的相位幅度，產生具有指向性的波束，從而提高信號強度和傳輸范圍。
要知道在通信鏈路中，它與天線更有著密不可分的關系，今天就為大家科普，為何大多數的波束形成器都支持雙極化天線設計？雙極化天線又為移動通信帶來了哪些好處？
天線作為接收和發射電磁波的關鍵部件，在移動通信、航天和導航等領域都扮演著舉足輕重的角色。隨著移動通信技術的快速發展，數據吞吐量面臨爆發式的需求增長，更大幅推動了移動通信基站的建設規模。
采用雙極化天線技術不僅能提高通信數據速率，還能有效減少基站所需的天線數量與空間資源，節約建設成本。?
什么是天線極化？
在電磁波的傳播過程中，為了減少信號間的干擾，提供更好的方向性和覆蓋范圍，提高通信系統的穩定性、有效性，需要對天線進行極化處理。極化過程與光學偏振類似，即允許極化正確的電磁波通過。
天線在遠場條件下輻射的都是橫電磁波，電場矢量的方向和磁場垂直，且同時垂直于傳播方向。于是，無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規律而變化的，即為無線電波的極化。
單極化天線的接收、發送是分開的兩根天線，一根天線只包含一種極化方式，信號是水平發射水平接收或垂直發射垂直接收。
雙極化天線則是接收、發送同是一根天線，這一根天線包含垂直/水平或正負45度兩種極化方式。
單極化通常只處理單一極化狀態的信號，雖設計簡單，但效率也更低。適用于只需要處理一種極化方向信號的應用場景，如基礎的無線通信系統和簡單的傳感器應用。
雙極化則可以同時處理兩種不同極化狀態的信號，設計較為復雜，需要能夠有效分離和處理兩種極化的信號，且同時克服干擾、傳輸效率等問題。雙極化技術在通信領域有顯著的應用優勢。在高數據速率通信、衛星通信和雷達探測中能有效提高系統的整體性能，使系統更具靈活性和可靠性。
在高頻率和高數據速率的毫米波通信領域及雷達、衛星通信領域，雙極化天線技術可以：
- 提高頻譜利用率
雙極化技術允許在同一頻段內同時傳輸兩路不同極化的信號，相當于在相同的頻率資源下增加了一倍的傳輸通道，從而增加了頻譜的效率和利用率，能夠更有效地利用有限的頻譜資源
- 增強抗干擾能力
通過極化分離，可以減少信號間的干擾，提高信號的清晰度和可靠性
- 優化空間利用
在毫米波頻段，由于波長較短，空間復用變得更加重要。雙極化芯片可以在有限的空間中有效支持多路信號傳輸，支持更復雜的信號處理技術，比如空間復用（spatial multiplexing）和極化復用（polarization multiplexing）
- 提升系統容量
雙極化技術可以提供更高的數據傳輸速率，滿足日益增長的數據需求。
雙極化作為一種新型的天線技術，在無線通信中有著重要作用，因其增加信道容量和對抗多徑衰落效應的潛力而被廣泛應用于通信系統。由于雙極化天線通過使用頻率復用和極化復用技術，能大幅減小系統體積，提高系統容量，滿足高速大容量的實際應用需求，因此在毫米波無線通信領域具有廣闊的應用前景。波束形成器通過支持雙極化天線設計，能夠提升毫米波解決方案的可靠性，提高集成度，在未來的移動通信系統中繼續為人們提供更加高效、可靠的通信服務。
