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Titolo: antenne 4: la polarizzazione

Ciao a tutti, eccoci alla quarta puntata: quando siete stufi, ditemelo!
Questa volta trattiamo un argomento un po' particolare, e forse meno
discusso degli altri: la polarizzazione. Chi più, chi meno, tutti i
radioamatori conoscono gli effetti pratici delle diverse modalità di
polarizzazione; nonostante questo, faremo una breve panoramica
sull'argomento a beneficio di coloro che non ne siano al corrente.
* Polarizzazione di un campo elettromagnetico *
Un'onda radio, ossia un campo elettromagnetico coerente, è formata da un
campo elettrico ed un campo magnetico, che oscillano nel tempo alla
stessa frequenza, e si propagano indissolubilmente uniti; in effetti,
dal punto di vista fisico formano un'unica realtà inscindibile, che si
manifesta come onda o come fascio di corpuscoli (fotoni), secondo i
diversi punti di vista dai quali lo si osserva.
Nello studio di un campo elettromagnetico (em), si devono quidi
considerare varie direzioni distinte:
o) la direzione delle linee di forza del campo elettrico;
o) la direzione delle linee di forza del campo magnetico;
o) la direzione di propagazione del fronte d'onda;
o) la direzione di propagazione dell'energia dell'energia associata
all'onda.
Secondo le particolari situazioni, queste direzioni sono legate tra loro
da particolari rapporti; ad esempio, ogni volta che il mezzo in cui
l'onda si propaga sia isotropo (cioè presenti le stesse caratteristiche
in ogni direzione), la direzione del fronte d'onda e la direzione
dell'energia coincidono, mentre questo può non essere più vero in mezzi
particolari (ad esempio, nella rifrazione conica, il fronte d'onda e la
direzione dell'energia formano un angolo costante). Analogamente, di
norma, le linee del campo elettrico e le linee del campo magnetico sono
perpendicolari tra di loro. Quindi, nelle situazioni ordinarie, ci
semplifichiamo la vita e supponiamo che queste due ipotesi siano sempre
vere.
Non è invece possibile supporre, in generale, che le linee dei campi
elettrico e magnetico stiano in particolare relazione con la direzione
di propagazione; solo in alcuni casi speciali, si verifica una
situazione particolarmente favorevole, nella quale il campo elettrico,
il campo magnetico e la direzione di propagazione sono tutti e tre
perpendicolari tra di loro: in questi casi si parla di propagazione TEM
(trasversa elettrica e magnetica).
Questi casi speciali sono però piuttosto frequenti da riscontrare nella
realtà; infatti, le situazioni tipiche di propagazione TEM sono:
-) onde em piane nello spazio libero;
-) onde em in un cavo coassiale, al di sotto di una certa frequenza
critica (che dipende dalle dimensioni del cavo);
-) onde em intorno ad una linea bifilare rettilinea (se fa la curva,
casca l'asino!);
-) altri casi vari ed eventuali (ma mi pare che basti...!).
Per vari motivi, che vedremo fra poco, fa comodo sapere in che direzioni
sono orientati i campi, e fa comodo dirlo in breve... perciò definiamo
polarizzazione dell'onda em la direzione del suo campo elettrico; e,
direte voi, perché non quello magnetico? Boh! E' una definizione, la
prendiamo così com'è... ;-)
Da notare che, in natura, un'onda può variare la propria direzione di
polarizzazione nel tempo, per vari motivi su cui per ora non indaghiamo,
oppure può essere composta da una somma di onde polarizzate in vari
modi, od anche entrambe le cose insieme; diremo che unìonda è
polarizzata se la sua polarizzazione è definita e costante, altrimenti
diremo che non è polarizzata. Alcuni mezzi (l'atmosfera, gli occhiali
Polaroid, ...) hanno la proprietà di riflettere o far passare solo onde
ad una certa polarizzazione; mentre altri mezzi (la ionosfera, le
ferriti magnetizzate, ...) sono capaci di ruotare il piano di
polarizzazione dell'onda (rotazione di Faraday).
* Riflessione delle onde polarizzate *
Perché ci interessa sapere come sia polarizzata un'onda? Quando essa
incide su un piano conduttore (uno specchio, insomma!) succede, in
soldoni, che il campo elettrico parallelo al conduttore viene
cortocircuitato, mentre quello perpendicolare al conduttore no; perciò
la riflessione è diversa: il primo tipo di polarizzazione viene riflesso
con polarizzazione invertita, mentre il secondo no. Se sullo specchio
arriva un'onda con polarizzazione ne' parallela ne perpendicolare,
questa si scinde in due componenti, appunto una parallela ed una
perpendicolare, che vengono riflesse ciascuna a proprio modo,
ricomponendosi dopo la riflessione per dare una nuova onda polarizzata
ad un angolo speculare (ma no?!) a quella incidente rispetto allo
specchio.
Se però lo specchio non è un conduttore perfetto, si mangia una parte
dell'energia delle onde; e chi ne esce peggio è la componente parallela,
in quanto dà origine a maggiore dissipazione nello specchio.
Ma dove stanno tutti questi specchi? Quelli che ci interessano di più
sono due: il terreno (od il mare), sopra il quale l'onda si propaga, ed
il cielo (in particolare, gli strati ionizzati) sotto i quali viaggia.
Da quello che abbiamo visto, possiamo subito dedurre un'importante
conseguenza: se per un collegamento devo usare un'onda che viaggia sopra
il terreno dall'antenna trasmittente a quella ricevente, le componenti a
polarizzazione verticale di quest'onda saranno attenuate *molto* meno di
quelle a propagazione orizzontale. Ecco perché in generale una Yagi
posta in verticale va molto meglio, per i collegamenti locali, di una
Yagi uguale ma posta orizzontalmente.
Al contrario la ionosfera, per motivi suoi dei quali per ora non ci
impicciamo, riflette meglio le onde polarizzate orizzontalmente, ed ecco
perché il dx viene meglio con la Yagi posta in orizzontale, che è come
di solito viene installata: siamo tutti fanatici del dx... :-)))
Però c'è anche da dire che un'onda em che arriva alla ionosfera con una
certa polarizzazione, a causa dell'effetto Faraday ne esce spesso con
una completamente diversa, per cui a volte il dx si riceve meglio con
una verticale...
* Polarizzazione circolare *
Un caso particolare di polarizzazione variabile si ha quando l'onda è
composta dalla somma di due campi di uguale ampiezza e perpendicolari
(nel senso che tali siano le componenti di campo elettrico), le cui
oscillazioni siano sfasate di un quarto di periodo (ovvero 90 gradi); in
questo caso, la somma dei campi dà un campo rotante, la cui intensità
resta sempre la stessa, mentre la direzione percorre una rotazione
circolare destrorsa o sinistrorsa secondo i rapporti di fase (e da che
parte la si guarda!). Questo fenomeno, che è ampiamente utilizzato nella
realizzazione di motori elettrici, è molto utilizzato anche nelle
telecomunicazioni, in quanto le onde polarizzate circolarmente
presentano alcune interessanti caratteristiche, tra le quali il fatto
che la natura della polarizzazione non viene alterata
dall'attraversamento della ionosfera, per cui vanno molto bene per le
comunicazioni via satellite, ed ancora il fatto che le caratteristiche
di attenuazione possono essere migliori in certe situazioni (ad esempio,
pioggia, neve e simili).
* Polarizzazione dell'antenna *
Ma come si fa a sapere quale polarizzazione viene assegnata al campo,
magari senza leggere le istruzioni dell'antenna? La risposta in realtà è
abbastanza semplice. Il dipolo, che è l'elemento base di tutte le
antenne di tipo filare (comprese quelle fatte con i tubi, che sempre
fili sono...), produce un campo em la cui componente elettrica ha linee
di forza parallele al dipolo stesso (per inciso, questo è un ottimo
motivo per tenerlo ben teso), e quindi parallele anche al terreno, se il
dipolo è steso orizzontalmente, perpendicolari se è disposto
verticalmente; fate poi voi se è disposto inclinato... :-) Se associamo
più elementi posti nella stessa direzione, le linee di campo si sommano
vettorialmente (il che significa che si rafforzano in certi punti e/o
direzioni, e si indeboliscono in altri) ma la loro direzione resta
sempre la stessa.
Perciò un'antenna formata di dipoli, e loro combinazioni realizzate con
direzioni tutte parallele tra loro, produce un campo em polarizzato
lungo la direzione dei dipoli; si potrà quindi avere la polarizzazione
desiderata semplicemente disponendo opportunamente le antenne.
Per ottenere la polarizzazione circolare è invece necessario usare due
antenne poste perpendicolarmente ed alimentate in quadratura mediante
uno speciale apposito "dispositivo sfasatore a radiofrequenza", che
sarebbe poi un pezzaccio di cavo lungo un quarto d'onda, ma preciso, eh!
;-)
* Ricezione di un segnale polarizzato *
Il segnale che giunge ad un'antenna viene utilmente captato da questa
solo se la polarizzazione del campo e quella dell'onda sono uguali; via
via che le direzioni si discostano, il segnale diventa sempre più
debole, fino alla situazione limite in cui le polarizzazioni sono
ortogonali tra loro ed il segnale restituito è teoricamente nullo (ma in
pratica c'è sempre qualcosa, a causa delle riflessioni generate dagli
oggetti circostanti). Nel vuoto, in assenza di riflessionio, un segnale
irradiato da un'antenna a polarizzazione orizzontale non verrebbe
captato da un'antenna a polarizzazione verticale! Per questo motivo
spesso, nella ricezione di segnali da satelliti, per i quali non è
possibile conoscere a priori lo stato di polarizzazione, si usano
antenne riceventi a polarizzazione circolare, che sono in grado di
ricevere correttamente (ma con 3 dB di guadagno in meno) sia segnali a
polarizzazione orizzontale che a polarizzazione verticale.
Per ora basta, facciamo raffreddare il trapano; il prossimo argomento
sarà: schiere di antenne.
--
73 es 51 de i3hev, op. mario
http://digilander.iol.it/hamweb
http://digilander.iol.it/esperantovenezia

 sarà: schiere di antenne.
Bravo, ottimo argomento. Le schiere sono praticamente trascurate
dalla quasi totalità degli OM eppure sono molto utili ed importanti.
La cosa che più mi "sballa" delle schiere è quella di poter "girare"
l'antenna, ovvero girare i lobi del suo diagramma di radiazione,
elettronicamente, senza dover mettere un motore che ruota
fisicamente l'antenna.
Sempre a proposito di antenne e schiere ti darei un'ispirazione su
un altro argomento "godurioso" che mi viene in mente: i radar
ad apertura sintetica (SAR), in cui la schiera viene creata dal
movimento nello spazio dell'antenna stessa.
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 Giulio Maselli - IZ1ASP
 
http://www.infinito.it/utenti/iz1asp
 togliere "norumenta"  dall'indirizzo
 per rispondere via e-mail
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dalla quasi totalità degli OM eppure sono molto utili ed importanti.
ehm... la quasi totalità degli OM, me compreso, non ha ettari di
spazio a disposizione... :-(
le schiere di antenne sono fattibili, per i più, solo in VHF e
superiori.
Molti OM statunitensi, invece, beati loro, usano spesso due yagi
monobanda montate appunto a schiera. Una volta ne ho sentito uno che
usava tre monobanda 6 elementi per i 15 metri !
Ing. Arturo D'Aprile

Ing. Arturo D'Aprile
mhhhhh ormai sono nella fase del "perseverare diabolicum"...
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    Arturo  (  ( (I K 7 J W Y) )  )  D'Aprile
 
http://www.qsl.net/ik7jwy
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Potrei suggerirti di usare due news reader diversi. Magari
Free Agent per il NG su cui ti firmi da ingegnere ed outlook
o Netscape per il NG degli OM, cosě ogni volta non devi
cambiare la firma.


 movimento nello spazio dell'antenna stessa.
Sono in effetti un argomento molto interessante: peccato che non ne so
nulla ;-)
In effetti, le aperture sintetiche sono uno dei (purtroppo molti <:-((( )
campi nei quali non mi sono mai avventurato; chissà comunque che nel
futuro... per intanto, potresti raccontarcene qualcosa tu, o qualcun altro
che le conosca. :-)))
Ciao.


 spazio a disposizione... :-(   ....
Giusto come anticipazione, le Yagi sono schiere di dipoli... ;-)
Ciao!


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Fatti la doppia Signature e lasciala fissa! Così non ci pensi più :-)))


Giusto come anticipazione, le Yagi sono schiere di dipoli... ;-)
ahhh, mo' si che ci siamo...


 ha scritto nel messaggio
news:39D5F38F...@libero.it...
bene bene.. complimenti!..    ho seguito la seconda la terza e questa
puntata...    ma mi son perso la prima e i vecchi mex del NG li ho
eliminati,... e  se faccio una ricerca su deja con "antenne" mi viene una
sfilza di roba da paura!...
in pratica... ke ne me lo mandi in posta?!? eh he...   mi faresti un
favorone!
Grazie e ciao
--
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   IW1REL - Op. Alberto Gorni   -   
iw1...@mail.omnitel.it
 
iw1...@iw1qbr.ilig.ita.eu
   -  QTH Loc. JN44LK
   Via Emilio Da Pozzo 39/15 - 16133 - Genova (GE) - Italy
   Fax: 
+39 178 2219016
  - Member of CityLAN - 
http://citylan.floating.net
   G^2Tech - 
http://web.tiscalinet.it/g2tech
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Non che sia poi uno di quegli errori imperdonabili...
Comunque ho scoperto recentemente che OE5 consente di creare diverse signatures, e di inserire quella che credi alla fine di un
messaggio tramite un pulsante.
Bisogna adattarsi ad usare i software di Bill Gate$, ovviamente, ma se questo non e' un problema... :-)
--
73 de Roby IZ3CYN
Visita 
http://digilander.iol.it/hamweb/
, il sito che ti aiuta a diventare radioamatore!

 ma se questo non e' un problema... :-)
E' un problema eccome, e che bisogna adattarsi non sta scritto da nessuna 
parte!
Firmato: un ex utilizzatore di OE per nulla pentito.
 
-- 
'73 de IZ0DGE
Giunio Costantini
per risposte via e-mail togli NOSPAM dall'indirizzo

 Firmato: un ex utilizzatore di OE per nulla pentito.
Devo dire che non sono un fan della M$ e che sono
molto appassionato del mondo del pinguino, ma
OE lo trovo semplice e razionale e soprattutto gratuito. Non vedo perché
dovrei picchiarmi con quel mostro di PINE o ciucciarmi i banner
pubblicitari di Eudora, o usare Netscape che mi costringe ogni
volta a rovistare nel setup per cambiare l'indirizzo di e-mail.


 Firmato: un ex utilizzatore di OE per nulla pentito.
Rispetto, naturalmente! Ma, per curiosita', posso sapere, brevemente per non appesantire l'OT, per quale particolare ragione?
Ciao.


 oggetti circostanti). .................
Qualche settimana fa ero in QSO con tre colleghi, in 2m FM. Io ed altri due eravamo nel raggio di una quindicina di km, il quarto
era ad oltre 80. Quest'ultimo era ricevuto da me con qualche disturbo e discreto segnale, da un'altro con il classico 59 e dal terzo
molto male, con segnale basso e rumori di tutti i tipi. Tutti e quattro usavamo antenne verticali collineari.
Essendo un vecchio marpione, hi, per farsi ascoltare bene da tutti e non volendo passare da 5 a 25W (abbiamo provato, ovviamente:
migliorava un poco), ci ha fatti spostare da 145.275 a 145.575. Risultato: 59 da tutti!
Forse dico una stupidaggine, ma... c'e' qualche legame con la polarizzazione dell'onda?
Voglio dire: data la distanza e gli ostacoli presenti (io ero da una parte di Torino, gli altri due dall'altra, e lui in provincia
di Cuneo), suppongo che fosse inevitabile una certa rotazione nella polarizzazione. Quei 5 cm di differenza tra le due lunghezze
d'onda possono aver fatto si' che la rotazione sia avvenuta in modo diverso nello spazio fra le nostre antenne, venendo a collimare
in modo migliore dopo la QSY?
Non so se mi sono spiegato bene, ho in mente "graficamente" quello che voglio dire, ma scriverlo e' un'altra cosa! :-)) Comunque ci
ho provato...


 migliore dopo la QSY?
Tutto (o quasi) è possibile, data lìestrema complessità del mezzo in una tratta terrestre che attraversi centri abitati; però
francamente mi pare più probabile che possa trattarsi di un 'buco' della collineare, che come molte antenne a schiera è piuttosto
sensibile alla frequenza di trasmissione.
La *rotazione* di una polarizzazione verticale però richiede l'attraversamento di un mezzo non reciproco, come ad esempio la ionosfera,
e non mi pare probabile che questo si verifichi in una tratta terrestre; in questi casi, si ha piuttosto una deviazione della
polarizzazione, dovuta a riflessioni su superfici conduttrici ne' ortogonali ne' parallele al fronte d'onda.
Ciao.


 per non appesantire l'OT, per quale particolare ragione?
Per quanto riguarda la posta elettronica, OE non mi dava particolari 
problemi (a parte l'instabilità e l'imprevedibilità tipici di casa M$), 
la corda la mostrava sui newsgroup: lento, con un sistema di 
archiviazione balordo (per aprire i newsgroup ci metteva un paio di 
minuti), da fixare per la R al posto di Re, i post che non si sa se erano 
partiti (se su un NG vedi 4 o 5 volte uno stesso post, puoi scommetterci:  
c'é lo zampino di OE!)
Considera che io ho un P133 con 32 MB di RAM e un hard disk 
piccolo (2 GB) e "lento" (roba di 4 anni fa) tirato su raccattando pezzi 
più o meno di scarto qua e là, e se non riesce a fare quello che voglio 
che faccia, non cambio computer, cambio software, e spesso ottengo 
risultati migliori. Purtroppo sono un indiano nella riserva, ormai é 
opinione diffusa che senza un PIII con 256 MB di RAM non si possa nemmeno 
giocare a pacman...
P.S. lo sai che le righe dei messaggi usenet non dovrebbero superare gli 
80 caratteri? (anche se normalmente si usa 72). E soprattutto... che nei 
follow up l'oggetto DEVE essere preceduto da Re: e non da R:? (sembra una 
stupidaggine, ma molti newsreader non sistemano bene i messaggi per 
questo, e schiaffano risposte più o meno a caso nei thread!)
Forse il tuo OE non lo sa! ;-)


 Forse il tuo OE non lo sa! ;-)
Ehm, no... e neanch'io! Vuoi dire che i miei post "incasinano" i thread del NG?!?
Sorry, provvediamo. Vado in cerca del fix...
Ormai mi sono abituato troppo bene, con mail e NG nello stesso programma! :-)
