Kreuzpolarisation (CP) im Zusammenhang mit elektromagnetischen Wellen und Antennen funktioniert durch das Senden und Empfangen von Signalen mit orthogonalen Polarisationszuständen. Wenn ein Signal mit einer bestimmten Polarisationsausrichtung (z. B. vertikal oder horizontal) gesendet wird und die Empfangsantenne mit einer Polarisation orthogonal (senkrecht) zum gesendeten Signal ausgerichtet ist, kommt es zu einer Kreuzpolarisation. Diese Konfiguration führt im Allgemeinen zu einer Verringerung des Signalempfangs aufgrund von Offsetverlusten zwischen den gesendeten und empfangenen Polarisationszuständen. Kreuzpolarisation wird in Antennensystemen häufig absichtlich eingesetzt, um Interferenzen zwischen Signalen im gleichen Frequenzband zu minimieren und die Signalisolierung und Systemleistung in verschiedenen Kommunikationsanwendungen zu verbessern.
Unter Kreuzpolarisation versteht man die Wechselwirkung zwischen Sende- und Empfangsantennen, die hinsichtlich der Polarisationszustände orthogonal (senkrecht) zueinander ausgerichtet sind. In dieser Konfiguration entspricht die Polarisationsausrichtung des gesendeten Signals nicht der Polarisationsausrichtung der Empfangsantenne. Diese Fehlanpassung führt zu Polarisationsverlusten, da der Widerstand des empfangenen Signals im Vergleich zu kopolarisierten Signalen geringer ist. Kreuzpolarisation ist ein entscheidender Gesichtspunkt beim Antennendesign, der Satellitenkommunikation, Radarsystemen und drahtlosen Netzwerken, um Signalinterferenzen zu bewältigen und den Signalempfang unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu optimieren.
Der Unterschied zwischen Kreuz- und Parallelpolarisation liegt in der Ausrichtung der Polarisationszustände der Sende- und Empfangsantennen:
- Kreuzpolarisation: Bei der Kreuzpolarisation sind Sende- und Empfangsantenne orthogonal (senkrecht) zueinander ausgerichtet. Wenn beispielsweise eine Antenne mit vertikaler Polarisation (V) sendet, ist die Empfangsantenne horizontal polarisiert (H), was zu einer Kreuzpolarisation (VH oder HV) führt.
- Parallele Polarisation: Bei der parallelen Polarisation (oder Kopolarisation) sind die Sende- und Empfangsantennen auf die gleiche Polarisationsausrichtung ausgerichtet. Wenn beispielsweise beide Antennen vertikal polarisiert (V) sind, behalten sie die Copolarisation (VV) bei.
Der Hauptunterschied zwischen Kreuzpolarisation und Copolarisation (oder Parallelpolarisation) ist die Ausrichtung der Polarisationszustände der Sende- und Empfangsantennen:
- Kopolarisation: Die Sende- und Empfangsantennen sind auf die gleiche Polarisationsausrichtung ausgerichtet (z. B. beide vertikal polarisiert oder beide horizontal polarisiert). Diese Konfiguration maximiert die Signalstärke und minimiert Polarisationsverluste, da die Antennen für das Senden und Empfangen von Signalen mit minimalen Interferenzen optimiert sind.
- Kreuzpolarisation: Die Sende- und Empfangsantennen sind mit orthogonalen (senkrechten) Polarisationszuständen ausgerichtet. Diese Konfiguration führt zu einer Verringerung des Signalwiderstands aufgrund von Offsetverlusten, die durch die unterschiedliche Ausrichtung zwischen den Polarisationszuständen der Antennen verursacht werden.
In der Kernspinresonanz (NMR) ist Kreuzpolarisation (CP) eine Technik zur Verbesserung der Empfindlichkeit beim Nachweis bestimmter Kerne, wie etwa Kohlenstoff-13 (^13C), die im Allgemeinen weniger empfindlich im Vergleich zu Wasserstoffkernen (^ 1H) sind ). Bei der CP-NMR werden Kernspins von weniger empfindlichen Kernen angeregt, indem die Polarisation von häufiger vorkommenden und empfindlicheren Kernen (z. B. ^1H) durch die Wechselwirkung von Hochfrequenzimpulsen und dipolaren Kopplungen übertragen wird. Diese Technik ermöglicht eine verbesserte Erkennung und Signalauflösung in NMR-Spektroskopieexperimenten und verbessert die Analyse molekularer Strukturen und Dynamiken in der Chemie, Biochemie und materialwissenschaftlichen Forschung.