Miti da sfatare : La polarizzazione mista "esiste" ? Semplice dimostrazione grafica

Faccio seguito alla pubblicazione all'indirizzo :

http://air-radiorama.blogspot.it/2017/02/miti-da-sfatare-la-polarizzazione-mista.html

per una brevissima dimostrazione grafica di come due dipoli ortogonali ( polarizzazione Verticale ed Orizzontale ) accoppiati in fase , dal punto di vista della polarizzazione ,  altro non diano come risultato che un dipolo inclinato di +/- 45 Gradi .

Duali ed uguali conclusioni per i loop .

Miti da sfatare : La polarizzazione "mista" esiste ?

Non troverete tale termine su nessun libro degno di tal nome .
Per polarizzazione si prende come riferimento quella istantanea del piano del vettore di campo Elettrico E .

Normalmente di descrivono tre tipi di polarizzazione anche se poi tutte e tre derivano dalla somme di due vettori ortogonali ( a 90°) facendone variare la ampiezza e la fase reciproca , che e' poi quello che si fa in pratica accoppiando coppie di dipoli o di loop tra loro incrociati .

http://www.ece.mcmaster.ca/faculty/nikolova/antenna_dload/current_lectures/L05_Polar.pdf

La prima la conosciamo tutti (caso a), si tratta della polarizzazione ad esempio di un dipolo verticale .
Se poi aggiungiamo un secondo dipolo orizzontale a croce e li sommiamo in fase , alcuni sostengono che essendo i dipoli disaccoppiati in polarizzazione , si otterra' una " polarizzazione mista" .
In realta' si avra' semplicemente una polarizzazione lineare ruotata di 45 °,che si ottiene nel caso ruotando un solo dipolo di 45 °.
Va da se che cosi' si ricevera' il 50% di polarizzazione Verticale ed il 50% di polarizzazione Orizzontale , ma la polarizzazione sara' sempre lineare .
Ben diversamente se si alimentano i due dipoli con sfasamento di 90° .
In tal caso si avra' la polarizzazione circolare (caso b) .
La polarizzazione ruota per ogni periodo di 360° .
Qualsiasi polarizzazione lineare , quale che sia il suo angolo verra' ricevuta al 50% .
La rotazione puo' essere sinistrorsa o destrorsa a seconda che lo sfasamento reciproco sia di + o - 90°.
Le polarizzazioni circolari sinistrorsa e destrorsa hanno tra di loro la stessa separazione che possono avere due polarizzazioni lineari ortogonali ( ad esempio verticale ed orizzontale ) .
In piu' quando la polarizzazione circolare viene riflessa da un ostacolo, cambia verso , per cui e' un ottimo sistema per evitare i segnali riflessi ( dispari ) .
La polarizzazione ellittica deriva da quella circolare quando si alterino le ampiezze relative di alimentazione dei due dipoli , andando a privilegiare uno dei due assi , verticale ( come nel caso c) od orizzontale .
Va da se che variando le fasi e' anche possibile variare l'inclinazione degli assi e che la polarizzazione lineare puo' essere anche intesa come caso limite di polarizzazione ellittica in cui una alimentazione e' pari a zero oppure come la somma o sottrazione di due polarizzazioni circolari destrorsa e sinistrorsa .
Questo dimostra la tesi che alla fine la polarizzazione e' unica e tutte derivano da variazioni di parametri di quella circolare ( di cui quella ellittica e lineare sono casi particolari ) .
In conclusione , se volete fare qualcosa di particolare sulla somme di due antenne , dotatevi di sfasatori perche' con la mera somma non andate molto in la dal piegare l'antenna elettricamente di 45°.
Poi come fare uno sfasatore con sfasamento costante al variare della frequenza , e' un'altro paio di maniche .
Si puo' , ma non e' semplice .

Miti da sfatare : Antenne Magnetiche ? Antenne Elettriche ?

Lungi da me salire in cattedra , tuttavia qualche chiarimento puo' fare comodo .
Non so per quale ragione sia in voga la definizione : "Antenna Loop Magnetica"  .
Se qualcuno scrivesse : "Antenna Dipolo Elettrica " tutti sobbalzerebbero immediatamente sulla sedia ...
Un'antenna e' un " trasduttore bidirezionale tra campo elettromagnetico e potenza ai capi dei terminali dell' antenna " .
L'antenna ragiona quindi in termini di CAMPO ELETTROMAGNETICO in cui il campo elettrico e magnetico sono tra loro inscindibili in quanto precisamente concatenati ( diversamente si estinguerebbero rapidamente , come succede con l'induzione elettrostatica o magnetostatica ).
Ogni antenna in " regione di campo lontano " ( FAR FIELD ) genera un campo elettromagnetico le cui componenti E ed H hanno disposizioni e valori precisi che a parita' di potenza irradiata non sono assolutamente diversi se generati con spire ( loop ) o dipoli .

I termini su cui porre quindi l'accento per una spiegazione corretta sono :

- Regione di campo lontano 
- Campo elettromagnetico 

Regioni di Campo Vicino e Campo Lontano

Un' antenna ( per semplicita' in trasmissione , ma in ricezione non c'e' differenza ) percorsa da correnti variabili nel tempo e generando differenze di potenziali variabili nel tempo e nello spazio , genera un campo elettromagnetico .

Vicino all'antenna ( regione di campo vicino ( NEAR FIELD )) se si usa una spira ( loop) si genera inizialmente un campo magnetico variabile che , per le equazioni di Maxwell , genera immediatamente un campo elettrico variabile concatenato , che a sua volta genera un altro campo magnetico variabile concatenato e cosi' via , intanto che si propagano nello spazio .

Se si usa un dipolo , il ragionamento e' perfettamente duale , scambiando tra loro correnti e tensioni e Campo Elettrico (E) e Campo Magnetico (M).

AD UNA DISTANZA COSIDDETTA DI CAMPO LONTANO , A PARITA' DI POTENZA IRRADIATA , IL CAMPO ELETTROMAGNETICO GENERATO DA UN LOOP E' INDISTINGUIBILE DA QUELLO GENERATO DA UN DIPOLO E VICEVERSA ,PERCHE' IN CAMPO LONTANO IL CAMPO ELETTRICO E QUELLO MAGNETICO SONO PERPENDICOLARI TRA DI LORO E PERPENDICOLARI ALLA DIREZIONE DI PROPAGAZIONE E LA LORO RELAZIONE E' MOLTO SEMPLICE E SIMILE NELLA FORMA ALLA LEGGE DI OHM :

IN CAMPO LONTANO ( FAR FIELD ) IL RAPPORTO TRA IL CAMPO ELETTRICO E QUELLO MAGNETICO E' PARI ALLA IMPEDENZA DEL VUOTO E CIOE' 377 OHM : 

E/H = Zo = 377 Ohm

In Campo Vicino questa relazione non sara' valida e predominera' il campo Elettrico quando abbiamo un dipolo ed il campo Magnetico quando abbiamo un loop .
L'impedenza del mezzo sara' piu' alta o piu' bassa ed anche reattiva oltre che resistiva .

https://en.wikipedia.org/wiki/Near_and_far_field

Il tutto e' bene spiegato nelle figure .

Posso assicurare che , per antenne tipo quelle che usiamo noi , gia' ad una lunghezza d'onda di distanza le relazioni tra i campi E ed H sono talmente prossime  a :

E/H = Zo = 377 Ohm

che diventa difficile in un caso reale dimostrare il contrario per via degli errori di misura .

Vero comunque che nella zona a distanza entro una mezza lunghezza d'onda circa , l'antenna in ricezione sara' piu' sensibile ad una componente magnetica di campo vicino se e' un loop oppure  ad una di campo elettrico di campo vicino se e' un dipolo .

Ogni situazione ambientale differisce da un'altra e sovente entrano in gioco altri fattori quali le correnti parassite di cavi o linee di antenna che diventano purtroppo spesso parti dell' antenna con risultati ben immaginabili .

Uno dei casi piu' eclatanti ( persino visto su molti libri dilettantistici ) e che per fortuna piano piano sta scomparendo e' quello che alcuni con semplicita' ma sagacia hanno definito del " tripolo" :

https://en.wikipedia.org/wiki/Dipole_antenna

Il prossimo argomento su cui cerchero' brevemente per quanto possibile di fare un minimo di chiarezza e' quello delle polarizzazioni .