Антенны линейной поляризации привычны всем и просты. GP, диполи, яги, J, коллинеары итд. И казалось бы чтобы улучшить связь в городской застройке логично поставить антенну с усилением побольше. Но есть ньюанс.
В городской застройке с большим количеством металла радиосигнал по пути от рации до антенны где-то на окне или крыше отражается одновременно от кучи препятствий, и помимо того что по итогу в результате интерференции сигнал от множества этих источников складывается в сложную дифракционную картину с максимумами и минимумами, вспомним простейший школьный опыт.


Так еще и поляризация итоговой волны может быть примерно ЛЮБОЙ, поскольку отражается волна от металлических предметов расположенных под разными углами к горизонту. При несовпадении поляризации приемной антенны и падающей на нее волны возникают дополнительные потери.
Антенна круговой поляризации же в состоянии одинаково эффективно принимать сигнал любой линейной поляризации. И наоборот, сигнал круговой поляризации после переотражений имеет бОльшую вероятность быть принятым.


Этим пользуются FM вещательные станции, т,к антенны приемников могут находиться в непредсказуемых условиях, в отличии от ТВ антенн стоящих на крышах.


Испытания в городской застройке показали что сигнал круговой поляризации принимается в условиях переотражений лучше примерно от 4 до 9,5 ДБ по сравнению с линейной (испытывался прием цифрового ТВ, поэтому оценивается BER-количество битовых ошибок, чем меньше этот показатель тем лучше).


Круговая поляризация также используется для связи со спутниками в диапазоне от 137 МГц до 2,2 ГГц потому что ионосфера через которую проходят радиоволны это по сути плазма в магнитном поле, и из-за эффекта фарадея линейно поляризованная волна проходящая через ионосферу испытывает поворот поляризации, из-за этого на УКВ нереально создать стабильный линк с линейной поляризацией из-за постоянных замираний.
Это кстати проявляется и на КВ, из-за взаимодействия с ионосферой линейно поляризованная волна делится на две эллиптически поляризованных, которые двигаются с немного разной скоростью и преломляются под разными углами.


Здесь есть зависимости зон уверенного приема обыкновенной и необыкновенной волны в зависимости от ориентации антенны относительно магнитного поля и широты.
http://jre.cplire.ru/mac/may04/2/text.html
Копия PDF

Антенны
Самый очевидный способ - взять две антенны линейной поляризации, повернуть их друг относительно друга на 90 градусов вокруг оси по которой мы собираемся формировать круговую поляризацию и запитать их со сдвигом фазы 90 градусов с помощью четвертьволновой линии.
Примеры:
Турникетная антенна-два диполя



Eggbeater - две рамки


Два моксона


Но также эти антенны можно запитывать через т.н. hybrid network цепь сдвигающую фазу и трансформирующую сопротивление. Посчитать можно калькулятором.


Второй вариант - использовать так же два излучателя но включенных параллельно, и имеющих разные размеры, один чуть длиннее, другой-чуть короче. За счет этого у короткого излучателя возникает емкостной импеданс, у более длинного - индуктивный и они создают нужный сдвиг фаз.
Примеры:
ATA-Asymmetrical turnstile antenna

Квадрифилярная антенна - если вы не замечали то это две рамки разного периметра

Одна из патч антенн круговой поляризации создает два резонанса за счет разницы длин сторон


Третий вариант - питать пару развернутых на 90 градусов антенн синфазно, но разнести их на четверть волны в пространстве.
Сложный но наглядный пример - две яги.

 При чем они могут стоять не на одном буме а рядом друг с другом, в дальнем поле волны все равно сложатся в круговую поляризацию.

Lindenblad antenna - четыре диполя запитанных синфазно, но разнесенные в пространстве и по углу.

Питание вибраторов - синфазное


Есть еще очень похожая double cross antenna, но в ней уже используется сдвиг фаз кабелями.


Parasitic lindenblad - один вертикальный диполь питаемый кабелем в центре, четыре наклонных диполя по краям - просто директоры, как у Yagi

Skew planar\cloverleaf
Три (или больше) рамок периметром в одну волну, запитанные параллельно и наклоненные на 45 градусов


Другие типы - спиральные антенны, цилиндрические, конические и плоские. Очень широкополосны.

Циклоидный диполь

Поскольку ее входное сопротивление реактивное оно требует согласования, есть интересный вариант промышленной антенны для ФМ вещания с гамма согласованием(кажется).


Промышленные антенны для FM вещания