¿Las ondas de radio están naturalmente polarizadas como la luz o es una función de cómo se producen?

Estoy pensando en decir que la radio AM o FM se transmite por una antena vertical. ¿Estarían polarizados vertical u horizontalmente y el ángulo de la antena receptora no determinaría la intensidad de la señal?

Hm. ¿La luz está naturalmente polarizada? Creo que es la función de cómo se produce...
@EugeneSh. la luz natural suele estar bastante despolarizada, razón por la cual un filtro polarizador no oscurece el mundo entero si lo colocas de forma incorrecta. La reflexión especular lo polariza selectivamente, por lo que un filtro polarizador corta el "deslumbramiento". Probablemente ya lo sepas, pero ahí, ¡pregunta retórica, respondida!
@hobbs tiene razón: la luz natural es todas las variaciones de polaridad. Las gafas de sol polarizadas siempre son verticales, porque cuando la luz (o cualquier onda EM) rebota en el agua, refleja principalmente solo el componente horizontal. (El QED de Feynman explica por qué, se trata de esos pequeños relojes en cada fotón, pero ese es un tema para Physics SE) Entonces, en nuestra experiencia, el uso de lentes polarizados verticalmente bloquea la mayor parte de esa luz polarizada horizontalmente, lo que reduce el deslumbramiento.

Respuestas (3)

Las ondas de radio emitidas por una antena tienen una polarización específica y las antenas receptoras generalmente son sensibles solo a una polarización específica. Entonces, en principio, si la antena de transmisión fuera estrictamente vertical y la antena de recepción fuera estrictamente horizontal, no recibiría nada. Pero hay un par de complejidades:

  • Las antenas de radio lineales parcialmente alineadas pueden recibirse entre sí con pérdidas modestas.
  • Una antena con polarización circular puede recibir cualquier polarización lineal con una eficiencia modestamente reducida y viceversa.
  • Las señales de onda corta generalmente se reciben después de rebotar en la ionosfera, lo que aleatoriza la polarización. Del mismo modo, las señales Wi-Fi y otras de 2,4/5 GHz suelen rebotar en edificios o paredes, lo que tiende a aleatorizar la polarización.
  • Las señales que no son de banda estrecha pueden tener mezclas complejas de polarizaciones y la polarización puede cambiar muy rápidamente con el tiempo.

La diferencia clave entre las ondas de radio y la luz visible es que la mayoría de las señales de radio con las que estamos familiarizados se producen mediante procesos de emisión coherentes, que (generalmente) producen ondas de radio totalmente polarizadas. Además, casi todos los detectores de ondas de radio detectan coherentemente una sola polarización; Los radioastrónomos suelen utilizar pares de dipolos cruzados para que podamos registrar ambas polarizaciones y reconstruir el estado de polarización de la señal de entrada.

La mayoría de las fuentes de luz visible con las que tratamos son incoherentes y producen luz no polarizada (una mezcla uniforme de polarizaciones) y, de todos modos, nuestros detectores en su mayoría no son sensibles a la polarización. Los láseres son coherentes y, de hecho, están polarizados, pero a menos que el láser esté diseñado para tener una polarización estable, tiende a tener saltos aleatorios en escalas de tiempo muy cortas, con un promedio de no polarizado. De hecho, el ojo humano es muy ligeramente sensible a la polarización, aunque normalmente no prestamos atención, y existen procesos, como la reflexión, que añaden polarización a la luz fácilmente, de ahí la utilidad de las gafas de sol polarizadas (para bloquear preferentemente la luz reflejada en el plano horizontal). superficies).

Si no recuerdo mal: en aplicaciones de radio, la penalización por polarización cruzada (horizontal a vertical o al revés; 90 ° fuera) es de aproximadamente 20 dB en la práctica. Pasar de lineal a circular o al revés pierde alrededor de 3 dB, independientemente de las polarizaciones exactas involucradas. La polarización circular opuesta (circular de izquierda a circular de derecha, o al revés) pierde unos 20 dB.
No estoy seguro de dónde viene la cifra de 20 dB: no soy ingeniero en absoluto, por lo que, para mi mente más teórica, la desalineación exacta produce una falla total para detectar cualquier cosa. El factor debería ser algo así como el cuadrado del coseno del ángulo entre las polarizaciones lineales. Pero, por supuesto, esto es para antenas ideales con una pureza de polarización perfecta. ¿Quizás 20 dB es un número realista basado en la experiencia práctica?
Como dije, si no recuerdo mal y todo eso. No tengo ninguna cita a mano para esos números, pero son reglas generales bastante difundidas en la radioafición (lo que sea que eso signifique). Aún así, -20 dB significa que solo obtiene el 1% de la intensidad de la señal que obtendría si las polarizaciones coincidieran; en mi experiencia muy personal, ese es un valor razonable en la práctica. (Todavía es posible captar una señal razonablemente fuerte incluso con polarización cruzada, pero es mucho más débil que si obtiene la polarización correcta).

Las ondas de radio y la luz son ondas electromagnéticas. La única diferencia entre ellos es la longitud de onda.

La polarización está inicialmente determinada por la forma en que se producen.

La transmisión de radio FM generalmente se transmite mediante antenas polarizadas circularmente para acomodar receptores en la mayoría de las orientaciones.

Las torres de transmisión AM están polarizadas verticalmente.

La propagación tiende a ser por ondas de superficie, por lo que conservan su polarización en su mayor parte. Puede recordar que las antiguas radios de transistores usaban antenas de bucle de ferrita que tenían una polarización particular, y podía moverlas para encontrar el mejor ángulo de recepción con la mejor potencia para el circuito del receptor.

Asi que. Si las ondas de radio están polarizadas, ¿hay un filtro polarizador de radio equivalente que las bloquee al 100 % girándolo 90 grados?
Eso depende de muchas cosas. Si estás exactamente a 90 grados obtendrás el mínimo, sí. Pero si las ondas han sufrido rotaciones (como rebotar en la atmósfera o el agua), entonces cambian. El agua siempre los pondrá horizontales. El cielo (ionosfera) puede hacerles todo tipo de cosas.

La polarización de la onda emitida es el resultado del diseño de la antena.

Por lo general, las antenas que se extienden principalmente en dirección vertical tienen polarización vertical. Sin embargo, a menudo es difícil ver la antena real dentro de las fundas protectoras en las que vienen, por lo tanto, si ve una antena más alta que ancha, no asuma que la polarización es vertical. Podría ser solo un caso con muchas antenas más pequeñas apiladas en el interior, o un bucle, o algo completamente diferente.

Y sí, la polarización de la antena receptora debe coincidir con la polarización de la onda, o de lo contrario tendrás peor recepción.

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