图传天线的左旋和右旋主要指的是天线的极化特性，即天线发射或接收信号时电场矢量旋转的方向。左旋和右旋的区别在于电场矢量在空间中的旋转方向不同，这影响了天线与信号源或接收设备之间的匹配程度。
我们可以总结出以下几点：
- 数字与模拟图传的差异：数字图传通常使用左旋圆极化的天线，而模拟图传则多使用右旋圆极化的天线。这是因为不同类型的图传系统对信号的处理方式不同，因此需要匹配相应的极化方向以确保信号的稳定传输。例如，指出模拟图传是左旋的，而飞行器上其他天线(如遥控器天线、GPS天线等)往往是右旋圆极化的，如果不注意区分会造成信号不稳定的问题。
- 发射与接收的匹配：发射端的天线与接收端的天线必须具有相同的极化方向，否则信号将无法正确传输。例如，提到如果发射是右旋的而接收是左 spin 的，那么信号传输将无法进行。
- 圆极化与线极化的区别：圆极化波(无论是左 spin 还是 right spin)与线极化波在空间中的表现不同。圆极化波的电场矢量端点沿螺旋方向旋转，而线极化波的电场矢量则保持在一个固定的方向上。例如，解释了椭圆极化波的概念，当椭圆极化的长轴与短轴相等时，即为圆极化波。
- 性能特征：不同状态下的左 spin 和 right spin 圆极化波在空间中表现出不同的最大辐射方向。例如，展示了在两种不同状态下，左 spin 和 right spin 圆极化波的最大辐射方向分别位于不同的象限。
图传天线的 left spin 和 right spin 主要区别在于它们的极化方向，这影响了信号的传输效率和稳定性。在选择和搭配天线时，必须确保发射端和接收端的极化方向一致，以避免信号干扰或丢失。
一、 图传天线左旋和右旋极化特性在不同应用场景下的性能差异
图传天线的左旋和右旋极化特性在不同应用场景下的性能差异主要体现在信号接收的效率和干扰抑制能力上。我们可以从以下几个方面来分析：
1. 信号接收效率：
当发射天线和接收天线的极化方向一致时，信号接收效率最高。例如，当发射天线采用左旋极化时，如果接收天线也采用左旋极化，则可以实现最大的信号接收效率。
如果发射天线和接收天线的极化方向不一致，比如发射天线为左旋极化而接收天线为右旋极化，那么接收到的信号会受到极化损失，信号强度会降低。
2. 干扰抑制能力：
圆极化天线具有抑制多径反射信号的能力。例如，在舰地图像传输中，使用左旋极化的发射天线和左旋极化的接收天线可以有效抑制右旋信号的干扰，从而提高图像传输质量。
实际测试表明，左旋极化接收天线对右旋信号的隔离度可以达到78dB，这说明圆极化天线在抑制干扰方面具有显著的优势。
3. 应用场景：
在密集城区等干扰受限的系统中，采用圆极化天线可以更好地应对复杂的电磁环境，减少干扰对通信质量的影响。
在需要广覆盖的应用场景中，如农村地区，单极化天线和双极化天线的性能差距不大，但通过选择合适的极化方式仍可以优化系统性能。
左旋和右旋极化特性在不同应用场景下的性能差异主要体现在信号接收效率和干扰抑制能力上。在需要高信号接收效率的场景下，应确保发射天线和接收天线的极化方向一致;
二、 如何图传系统的类型选择合适的天线极化方向?
选择合适的天线极化方向取决于图传系统的类型(数字或模拟)。以下是根据我搜索到的资料进行的详细分析：
1. 线性极化与圆极化：
线性极化分为垂直和水平极化。对于超高频(UHF)应答器，通常采用类似偶极天线的接收特性，即线性极化，此时根据应答器的安装方式，可以是水平或垂直极化。
圆极化会导致电场矢量在传播方向上以圆形运动旋转，完成每个射频周期的一圈，旋转方向可以是右旋或左旋。如果未知应答器方向或预期会交替变化，则发射和接收天线必须具有圆极化。
2. 天线极化匹配：
为了最大化发射和接收天线的功率传输，两个天线必须具有相同的空间定向和极化感应。天线之间的偏置或不同极化会导致功率传输减少，从而降低整体系统的效率和性能。
极化不匹配会导致功率传输损失，计算公式为：损失(dB)= 20 log10(cosθ)，其中θ是天线之间的极化角差。
3. 天线类型与极化选择：
棒状天线一般采用垂直极化，前后比大。
微带贴片天线可以通过切换元件调整其极化方向，实现极化多样性。
4. 实际应用中的考虑：
在点对点链接中，可以通过旋转一个天线直到观察到最低接收信号，然后将链接上线并调整另一端的定向以匹配极化，这种技术有助于在困难的无线电环境中建立稳定的链接。
在选择天线极化方向时，需要考虑以下几点：
如果图传系统为数字图传，且预期应答器方向会变化，则应选择圆极化天线，并确保发射和接收天线的极化方向一致。
如果图传系统为模拟图传，且应答器方向固定，则可以选择垂直或水平极化天线，并确保发射和接收天线的极化方向一致。
三、 圆极化与线极化在图传天线中的应用及其对信号传输效率的影响
在图传天线中，圆极化与线极化各有其应用和对信号传输效率的影响。以下是具体案例分析：
1. 线极化到圆极化的转换：
- 超表面技术的应用：哈佛大学和中国香港大学的研究团队分别利用超表面实现了线极化到圆极化的转换。例如，2012年哈佛大学的Yu等人设计了V形纳米天线的超表面，在光学频段实现了线-圆极化转换。2013年中国香港大学的Zhu等人则利用4×4单元构成的超表面将线极化贴片天线和缝隙天线的辐射形式变为圆极化，并提升了性能。
- 微波频段的应用：东南大学的Ma等人在2014年利用两个正交的I型单元构建了双折射各向异性超表面，在微波频段实现了线-圆极化转换和线极化的交叉极化转换。
2. 圆极化天线的优势：
- 卫星通信中的应用：圆极化天线在卫星通信中具有显著优势，可以消除电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变损失，减少信号漏失。例如，提供直连卫星服务的手机需采用圆极化天线以保证良好的信号发射接收性能。
- 无人机图传天线的选择：在无人机穿越机的图传系统中，天线极化方式的选择对于通信的稳定性和效率至关重要。通常建议使用圆极化天线以提高信号传输的可靠性。
3. 极化损耗的影响：
线极化天线接收圆极化信号时的损耗：当线性极化天线接收圆极化信号时，会发生极化损耗，这是因为两种不同极化方式之间的不匹配造成的。极化损耗因子一般为3 dB，意味着接收天线只能接收信号的1/2功率。因此，在设计天线系统时，需要考虑如何减少这种损耗，例如通过定向拟合圆极化技术来增加接收增益和方向性。
4. 实际案例中的应用：
- 宽频带圆极化天线设计：基于结构拓扑优化的宽频带圆极化宽槽天线设计案例表明，该天线在不同频率下表现出左旋圆极化的特性，并且在XOZ平面内左旋增益和右旋增益对比明显。
- 低剖面高增益圆极化天线：通过将超表面放置在相同边长尺寸的缝隙天线上，可以使线极化波转化成圆极化波，同时增加天线的阻抗带宽，但增益改善并不多。
四、 如何测试和验证图传天线的左旋和右旋极化特性
在实际操作中，测试和验证图传天线的左旋和右旋极化特性以确保最佳匹配，可以采用以下方法：
- 使用线极化照明方式：这是最经典的测试方法，也是国际天线测试标准ANSI/IEEE Std.149-1979支持的标准测量方法。通过测试待测圆极化天线的水平(H)和垂直(V)极化功率方向图并将其相加合成的方法得到总的功率方向图;用该总功率方向图近似等效待测天线的主旋极化功率方向图。
- 旋转线极化方向图的方法：快速旋转线极化照明天线，且接收端的DUT转台需调至最低速度，以获得更真实的轴比信息。这种方法虽然耗时，但可以避免方向图失真，确保测试结果的准确性。
- 利用公式计算：通过测试任意两组互为正交的线极化响应方向图，应用公式计算得到待测天线各个辐射方向上的左旋和右旋极化分量，重新绘制左旋、右旋极化方向图，即可得到圆极化辐射方向图。应用公式得到圆极化待测天线各辐射方向的轴比，即可绘制轴比方向图。
- 近场测量技术：针对天线极化特性如何在近场测量系统进行测试的问题，文中从实际工程应用出发，结合电磁场理论，基于椭圆极化波的分解理论，提出了利用线极化探头测量椭圆极化天线特性参数的方法。通过线极化探头进行两次正交的测量即可得到圆极化天线的方向图、轴比等参数。
