Sind Radiowellen von Natur aus wie Licht polarisiert oder hängt das davon ab, wie sie erzeugt werden?
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Ich denke daran, dass AM- oder FM-Radio von einer vertikalen Antenne gesendet wird. Würden sie vertikal oder horizontal polarisiert sein und würde der Winkel der Empfangsantenne dann nicht die Stärke des Signals bestimmen?
Hm. Ist Licht von Natur aus polarisiert? Ich denke, es hängt davon ab, wie es hergestellt wird ...
Eugene Sh.
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@ EugeneSh. natürliches Licht ist normalerweise ziemlich unpolarisiert, weshalb ein Polarisationsfilter nicht die ganze Welt verdunkelt, wenn Sie ihn falsch drehen. Spiegelreflexion polarisiert es selektiv, weshalb ein Polarisationsfilter "Blendung" schneidet. Das wissen Sie wahrscheinlich schon, aber da - rhetorische Frage beantwortet!
Hobbs
@hobbs ist richtig - natürliches Licht ist alle Variationen der Polarität. Polarisierte Sonnenbrillen sind immer vertikal, denn wenn Licht (oder eine EM-Welle) vom Wasser reflektiert wird, reflektiert es meist nur die horizontale Komponente. (Feynmans QED erklärt, warum - es geht nur um diese kleinen Uhren in jedem Photon -, aber das ist ein Thema für Physics SE.) Nach unserer Erfahrung blockiert die Verwendung vertikal polarisierter Linsen den größten Teil dieses horizontal polarisierten Lichts und schneidet so Blendung.
SDsolar
Antworten:
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Von einer Antenne ausgesendete Funkwellen haben eine bestimmte Polarisation, und Empfangsantennen sind im Allgemeinen nur für eine bestimmte Polarisation empfindlich. Wenn also die Sendeantenne streng vertikal und Ihre Empfangsantenne streng horizontal wäre, würden Sie im Prinzip nichts empfangen. Es gibt jedoch einige Komplexitäten:
Teilweise ausgerichtete lineare Funkantennen können sich mit geringen Verlusten gegenseitig empfangen.
Eine zirkular polarisierte Antenne kann jede lineare Polarisation mit leicht verringertem Wirkungsgrad empfangen und umgekehrt.
Kurzwellensignale werden im Allgemeinen nach dem Abprallen von der Ionosphäre empfangen, wodurch die Polarisation randomisiert wird. In ähnlicher Weise werden Wi-Fi und andere 2,4 / 5-GHz-Signale häufig von Gebäuden oder Wänden reflektiert, was dazu neigt, die Polarisation zufällig zu bestimmen.
Signale, die nicht schmalbandig sind, können komplexe Polarisationsmischungen aufweisen, und die Polarisation kann sich mit der Zeit sehr schnell ändern.
Der Hauptunterschied zwischen Radiowellen und sichtbarem Licht besteht darin, dass die meisten uns bekannten Funksignale durch kohärente Emissionsprozesse erzeugt werden, die (normalerweise) vollständig polarisierte Radiowellen erzeugen. Darüber hinaus erfassen fast alle Detektoren von Funkwellen kohärent nur eine Polarisation. Radioastronomen verwenden normalerweise Paare gekreuzter Dipole, damit wir beide Polarisationen aufzeichnen und den Polarisationszustand des Eingangssignals rekonstruieren können.
Die meisten sichtbaren Lichtquellen, mit denen wir zu tun haben, sind inkohärent und erzeugen unpolarisiertes Licht (eine gleichmäßige Mischung von Polarisationen), und unsere Detektoren sind ohnehin ohnehin nicht polarisationsempfindlich. Laser sind kohärent und in der Tat polarisiert, aber wenn der Laser nicht für eine stabile Polarisation ausgelegt ist, neigen Sie dazu, auf sehr kurzen Zeitskalen zufällig herumzuspringen und im Durchschnitt unpolarisiert zu werden. Das menschliche Auge ist in der Tat sehr schwach polarisationsempfindlich, obwohl wir normalerweise nicht darauf achten, und es gibt Prozesse - wie Reflexion -, die dem Licht leicht Polarisation verleihen, daher die Nützlichkeit polarisierter Sonnenbrillen (um vorzugsweise von der Horizontalen reflektiertes Licht zu blockieren Oberflächen).
Wenn ich mich richtig erinnere: In Funkanwendungen beträgt die Kreuzpolarisationsstrafe (horizontal nach vertikal oder umgekehrt; 90 ° aus) in der Praxis etwa 20 dB. Der Übergang von linear zu kreisförmig oder umgekehrt verliert unabhängig von den genauen Polarisationen etwa 3 dB. Die entgegengesetzte Zirkularpolarisation (links zirkular bis rechts zirkular oder umgekehrt) verliert etwa 20 dB.
Ein Lebenslauf vom
Ich bin mir nicht sicher, woher die 20 dB stammen - ich bin überhaupt kein Ingenieur. Meiner theoretischen Meinung nach führt eine exakte Fehlausrichtung dazu, dass nichts erkannt wird. Der Faktor sollte so etwas wie das Quadrat des Kosinus des Winkels zwischen linearen Polarisationen sein. Dies gilt natürlich für ideale Antennen mit perfekter Polarisationsreinheit. Vielleicht sind 20 dB eine realistische Zahl, die auf praktischen Erfahrungen basiert?
user2475529
Wie ich schon sagte, wenn ich mich richtig erinnere und das alles. Ich habe kein Zitat für diese Zahlen zur Hand, aber es sind ziemlich weit verbreitete Faustregeln im Amateurfunk (was auch immer das bedeutet). Dennoch bedeutet -20 dB, dass Sie nur 1% der Signalstärke erhalten, die Sie erhalten würden, wenn die Polarisationen übereinstimmen würden. Nach meiner ganz persönlichen Erfahrung ist das in der Praxis ein vernünftiger Wert. (Es ist immer noch möglich, ein einigermaßen starkes Signal auch bei Kreuzpolarisation aufzunehmen, aber es ist viel schwächer als wenn Sie die Polarisation richtig
einstellen
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Radiowellen und Licht sind beide elektromagnetische Wellen. Der einzige Unterschied zwischen ihnen ist die Wellenlänge.
Die Polarisation wird zunächst durch die Art und Weise ihrer Herstellung bestimmt
FM-Rundfunk wird im Allgemeinen von zirkular polarisierten Antennen übertragen, um Empfänger in nahezu jeder Ausrichtung aufzunehmen.
AM-Sendemasten sind vertikal polarisiert.
Die Ausbreitung erfolgt in der Regel durch Bodenwellen, daher bleibt ihre Polarisation größtenteils erhalten. Sie erinnern sich vielleicht an die alten Transistorradios, die Ferritschleifenantennen mit einer bestimmten Polarisation verwendeten, und Sie konnten sie bewegen, um den besten Empfangswinkel bei der besten Stärke für die Schaltung des Empfängers zu finden.
Damit. Wenn Funkwellen polarisiert sind, gibt es einen äquivalenten Funkpolarisationsfilter, der sie zu 100% blockiert, indem er um 90 Grad gedreht wird?
Paul Uszak
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Das hängt von vielen Dingen ab. Wenn Sie genau 90 Grad sind, erhalten Sie das Minimum, ja. Aber wenn die Wellen Rotationen erfahren haben (wie das Abprallen von der Atmosphäre oder vom Wasser), ändern sie sich. Wasser wird sie immer horizontal drehen. Der Himmel (Ionosphäre) kann ihnen alles Mögliche antun.
SDsolar
7
Die Polarisation der emittierten Welle ist ein Ergebnis des Antennendesigns.
Typischerweise weisen Antennen, die sich hauptsächlich in vertikaler Richtung erstrecken, eine vertikale Polarisation auf. Es ist jedoch oft schwierig, die tatsächliche Antenne in den Schutzhüllen zu sehen, in die sie geliefert werden. Wenn Sie also eine Antenne sehen, die höher als breit ist, nehmen Sie bitte keine vertikale Polarisation an. Es kann nur ein Fall sein, in dem viele kleinere Antennen gestapelt sind, oder eine Schleife oder etwas ganz anderes.
Und ja, die Polarisation der Empfangsantenne muss mit der Polarisation der Welle übereinstimmen, sonst erhalten Sie einen schlechteren Empfang.
Antworten:
Von einer Antenne ausgesendete Funkwellen haben eine bestimmte Polarisation, und Empfangsantennen sind im Allgemeinen nur für eine bestimmte Polarisation empfindlich. Wenn also die Sendeantenne streng vertikal und Ihre Empfangsantenne streng horizontal wäre, würden Sie im Prinzip nichts empfangen. Es gibt jedoch einige Komplexitäten:
Der Hauptunterschied zwischen Radiowellen und sichtbarem Licht besteht darin, dass die meisten uns bekannten Funksignale durch kohärente Emissionsprozesse erzeugt werden, die (normalerweise) vollständig polarisierte Radiowellen erzeugen. Darüber hinaus erfassen fast alle Detektoren von Funkwellen kohärent nur eine Polarisation. Radioastronomen verwenden normalerweise Paare gekreuzter Dipole, damit wir beide Polarisationen aufzeichnen und den Polarisationszustand des Eingangssignals rekonstruieren können.
Die meisten sichtbaren Lichtquellen, mit denen wir zu tun haben, sind inkohärent und erzeugen unpolarisiertes Licht (eine gleichmäßige Mischung von Polarisationen), und unsere Detektoren sind ohnehin ohnehin nicht polarisationsempfindlich. Laser sind kohärent und in der Tat polarisiert, aber wenn der Laser nicht für eine stabile Polarisation ausgelegt ist, neigen Sie dazu, auf sehr kurzen Zeitskalen zufällig herumzuspringen und im Durchschnitt unpolarisiert zu werden. Das menschliche Auge ist in der Tat sehr schwach polarisationsempfindlich, obwohl wir normalerweise nicht darauf achten, und es gibt Prozesse - wie Reflexion -, die dem Licht leicht Polarisation verleihen, daher die Nützlichkeit polarisierter Sonnenbrillen (um vorzugsweise von der Horizontalen reflektiertes Licht zu blockieren Oberflächen).
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Radiowellen und Licht sind beide elektromagnetische Wellen. Der einzige Unterschied zwischen ihnen ist die Wellenlänge.
Die Polarisation wird zunächst durch die Art und Weise ihrer Herstellung bestimmt
FM-Rundfunk wird im Allgemeinen von zirkular polarisierten Antennen übertragen, um Empfänger in nahezu jeder Ausrichtung aufzunehmen.
AM-Sendemasten sind vertikal polarisiert.
Die Ausbreitung erfolgt in der Regel durch Bodenwellen, daher bleibt ihre Polarisation größtenteils erhalten. Sie erinnern sich vielleicht an die alten Transistorradios, die Ferritschleifenantennen mit einer bestimmten Polarisation verwendeten, und Sie konnten sie bewegen, um den besten Empfangswinkel bei der besten Stärke für die Schaltung des Empfängers zu finden.
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Die Polarisation der emittierten Welle ist ein Ergebnis des Antennendesigns.
Typischerweise weisen Antennen, die sich hauptsächlich in vertikaler Richtung erstrecken, eine vertikale Polarisation auf. Es ist jedoch oft schwierig, die tatsächliche Antenne in den Schutzhüllen zu sehen, in die sie geliefert werden. Wenn Sie also eine Antenne sehen, die höher als breit ist, nehmen Sie bitte keine vertikale Polarisation an. Es kann nur ein Fall sein, in dem viele kleinere Antennen gestapelt sind, oder eine Schleife oder etwas ganz anderes.
Und ja, die Polarisation der Empfangsantenne muss mit der Polarisation der Welle übereinstimmen, sonst erhalten Sie einen schlechteren Empfang.
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