Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Figure 4.12
Rotation of the electric component during the propagation of a circularly polarized
RF signal.
a 45-degree angle between the two polarizations with an amplitude that is
√
2
times either amplitude. In CP, however, the same two vectors are out of phase
with each other by 90 degrees. That is accomplished by first splitting the transmit
signal in two at the source antenna and then delaying one component by a quarter
period before radiating the components through a dual-polarized antenna element.
What is produced is a resultant vector that rotates like a corkscrew (Figure 4.12)
as it propagates through space. The sense of polarization is either rotating to the
right (RCP) or to the left (LCP), looking in the direction of propagation. That is
determined by which linear component is delayed with respect to the other. Fre-
quency reuse is possible because LCP and RCP waves are oppositely polarized with
respect to each other, just like vertical and horizontal LP waves.
The advantage of CP is that the receiving antenna does not need to be aligned
in polarization since the electric component rotates 360 degrees at a rate equal to
the frequency of transmission. A receiving antenna could consist of combined
vertical and horizontal LP elements, allowing the components to be coupled and
recombined with the proper phase relationship. The sense of combining determines
whether RCP or LCP will be recovered. Because most waveguides are linearly
polarized, a device called a polarizer is used to make the conversion to CP. Also,
the waveguide must be square or round to prevent cutoff at the operating microwave
frequency. The most common approach is to generate two orthogonal linear polar-
izations, delay one of them by 90 degrees (one-quarter wavelength), and then add
them. In general, the amount of polarization isolation thus obtained is not as high
as that achieved by LP because of the imbalance between the two components that
often results in practice. This imbalance produces an elliptical pattern measured
in terms of the axial ratio. (CP has an axial ratio of 1, or 0 dB.)