Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

4.2.4
Polarization (Linear and Circular)
Up to this point, we have dealt with radio propagation as if it were pure energy.
However, there is a property of an electromagnetic wave called polarization, that
depends on the orientation (or angle of rotation) of the transmitting antenna. You
may be familiar with polarization as it relates to light. For example, true three-
dimensional (3-D) movies utilize vertically and horizontally polarized light to simul-
taneously project appropriate left and right images on the screen. The images are
separated by invisible polarizing grids imbedded in the lenses of the viewer’s glasses,
where one lens is aligned vertically while the other is aligned at a 90-degree angle
(horizontally). Vertical and horizontal polarization, therefore, can ‘‘reuse’’ (i.e.,
use twice) a transmission path, such as the projection of a movie on a screen or,
as described below, a radio path.
4.2.4.1
Linear Polarization
The concept of polarization discrimation in radio communications is illustrated in
Figure 4.8. Shown at the top of the figure is a type of simple wire or rod antenna
called a dipole. Electrical current from the transmitter flows along the rod first
upward and then downward, oscillating at the frequency of transmission. At C-band
downlink frequencies, the rate of oscillation is 4 billion times per second (i.e.,
4 GHz). The alternating current in the rods produces an electromagnetic wave that
propagates off into space (Figure 4.2). A dipole is not a true isotropic source
because there is no radiation in the direction the rods point. Instead, what is formed
is a doughnut-shaped pattern that is aligned horizontally. The electrical currents
in the rods cause the electromagnetic wave to have its electric component to be
lined up in the same direction, which is vertical (in the direction of the two arrows).
This type of polarization is called linear polarization (LP) because the electric
component has a fixed orientation. Horizontal LP is obtained when the dipole is
rotated 90 degrees, so that the direction of the electrical current also is horizontal.
Reception occurs when the electric component of the incoming wave produces a