bezieht sich in der Antennentechnik auf die Orientierung der elektrischen Feldvektoren einer TEM-Welle, die eine spezielle Art einer elektromagnetischer Welle ist, bei der die elektrischen und magnetischen Feldkomponenten senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehen, wobei weder das elektrische noch das magnetische Feld eine Komponente in Ausbreitungsrichtung haben.
In einem rechtsgängigen Koordinaten System x,y,z bedeutet das, dass die Welle sich entlang der z-Achse ausbreitet und das elektrische und magnetische Feld entlang der x,y-Achse orientiert.
Die Lösung der Wellengleichung berechnet drei unterschiedliche Polarisationen: Bei der linearen Polarisation sind die elektrischen Feldvektoren in einer geraden Linie ausgerichtet sind, entweder vertikal oder horizontal, während bei der kreisförmigen Polarisation sich die elektrischen Feldvektoren spiralförmigen bewegen, entweder rechts- oder linksdrehend.
Kreisförmige (polare) Polarisation, wie bei Wendelantennen im UKW Bereich, sind besonders nützlich in Umgebungen mit vielen Hindernissen und Reflexionen, da sie weniger anfällig für Polarisationsdreheffekte sind. Elliptische Polarisation wird im militärischen Bereich eingesetzt.
Eine unterschiedliche Polarisationsebene zwischen Sender und Empfänger führt zu erheblichen Signalverlusten auf der Empfangsseite. So kann ein vertikal polarisiertes Signal von einer Antenne mit anderer Polarisation, im Idealfall, nicht aufgenommen werden, wären da nicht Reflexionen an Hindernissen die trotzdem eine Kommunikation möglich machen.
Je nach Umgebung, wie in städtischer, mit vielen Gebäuden und anderen Hindernissen ist die kreisförmige von Vorteil, weil Reflexionen und Streuungen die Polarisation des Signals weniger in der Phase drehen. Die Wahl der Polarisationsebene ist daher entscheidend für die Maximierung der Signalstärke und – Qualität. In Umgebungen mit freier Sicht, wie ländliche Gebiete oder offene Felder, ist die Polarisation relativ stabil.
In städtischen Gebieten mit Gebäuden, Fahrzeugen und anderen Strukturen, die die Ausbreitung der Signale beeinflussen, kann die Polarisationsebene durch Reflexionen und Streuungen stark verändert werden und führt zu Signalverlusten. Kreisförmige oder elliptische Polarisationen sind in solchen Umgebungen vorteilhafter, da sie weniger anfällig für Veränderungen durch Reflexionen sind.
Besonders in Innenräumen sind Signale stark von den Reflexionen und Streuungen betroffen. Die Polarisation kann sich bei jeder Reflexion ändern, was zu einer erheblichen Dämpfung des Signals führt.
Über Wasserflächen kann sich die Polarisationsebene stark verändern, was zu Interferenzen führt. Hier ist dann die kreisförmige Polarisation von Vorteil, um die Signalqualität zu verbessern. In waldreichen oder stark bewachsenen Gebieten führt der Bewuchs zu einer Drehung der Polarisation. Auch hier führt die kreisförmige oder elliptische Polarisation zur Verbesserung der Signalstabilität wie bei dem Richtfunk System FM12/800 mit den Doppelwendeln.
Die Polarisation von Antennen ist mathematisch ein komplexes Thema und wird in Satellitenkommunikation, Mobilfunknetzen oder Radarsystemen bewusst eingesetzt, um die Leistung von Antennensystemen zu optimieren.
Im Bereich der Kurzwellen, besonders bei der Ausbreitung der Wellen durch die Ionosphäre, kann eine falsche Polarisation zu erheblichen Signalverlusten führen.
Antennen wie Slooper haben immer auch vertikale Pol Anteile und sind nachteilig für die Signalübertragung und für Amateurfunker selten ein Thema.
Bei einem horizontal montierten Dipol ist die Polarisation horizontal, anders bei mobilen Anwendungen und Antennen von Fahrzeugen. Ohne Reflexionen ist im Idealfall mit diesen Antennen keine Kommunikation mit horizontal polarisierten Antennen möglich.
Eine Loop-Antenne hat verschiedene Arten der Polarisation, abhängig von ihrer Konstruktion und Montage. Magnetische Schleifenantennen reagieren auf das magnetische Feld und sind hauptsächlich horizontal polarisiert, wenn sie parallel zum Boden montiert sind.
TEM-Wellen sind die dominierende Wellenform in Koaxialkabeln und in der HF-Technik, was daran liegt, dass die geometrische Struktur das elektrische und magnetische Feld nur diese Wellenform TEM zulässt und die transversale Natur der Welle erhalten bleibt.
In seltenen Fällen können auch andere Moden auf einem Kabel existieren, was zu weiteren Verlusten durch Stehwellen führt, wenn z.B. ein Balun am Fußpunkt der Antenne oder in die Leitung eingefügt wird.
Wer mehr wissen will, sei auf den Beitrag: „Die Zweidrahtleitung als Wellenleiter“ verwiesen.
Dr. Walter Schau, DL3LH
