Polarity

From HWMN
Jump to: navigation, search

Τι είναι η πόλωση[edit]

Η πόλωση της κεραίας ή η πόλωση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σχετίζεται με το επίπεδο ταλάντωσης του ηλεκτρικού πεδίου δηλαδή με το επίπεδο στο οποίο ανήκει το δίπολό μας (γιατί τελικά αυτό που ελέγχουμε στο πομπό/δέκτη μας είναι η ταλάντωση των ηλεκτρονίων στο δίπολό μας, δηλαδή μεταβολές του ηλεκτρικού πεδίου). Αν το δίπολό μας είναι ευθεία (π.χ. ένα ίσιο σύρμα) τότε λέμε ότι έχουμε γραμμική πόλωση και επειδή από μια ευθεία περνάνε άπειρα επίπεδα, χρειαζόμαστε άλλο ένα επίπεδο (ή μια ευθεία) για να ορίσουμε τη πόλωση και αυτό είναι το επίπεδο της Γης (ή απλά το πάτωμα της ταράτσας σας -αν έχετε κεραμίδια τότε πάρτε αλφάδι :P-). Οπότε λέμε συνήθως ότι έχουμε γραμμική κατακόρυφη πόλωση όταν το δίπολό μας είναι ευθεία και κατακόρυφο στο επίπεδο της Γης, ενώ γραμμική οριζόντια πόλωση όταν το δίπολό μας είναι παράλληλο στο επίπεδο της γης. Αν τώρα γυρίσουμε το δίπολό μας σε κάποια γωνία τότε πάλι έχουμε γραμμική πόλωση και λέμε ότι έχουμε γραμμική πόλωση Χ μοιρών, π.χ. αν γυρίσουμε το δίπολό μας 45 μοίρες σε σχέση με το επίπεδο της γης, έχουμε γραμμική πόλωση 45 μοιρών σε σχέση με το επίπεδο της Γης.

Για εγκυκλοπαιδικούς σκοπούς και όποιον ενδιαφέρεται να το δει λίγο σε βάθος ακολουθεί κάψιμο (αν είσαι "απ' τους" άλλους πήγαινε ποιο κάτω, στο Ε που τελειώνει το κάψιμο):

<κάψιμο mode>

Α) Μια ψαρωτική εισαγωγή...[edit]

float

Στη πραγματικότητα το παραπάνω είναι ένας εκλαϊκευμένος τρόπος να αντιμετωπίσουμε τη πόλωση των η/μ κυμάτων οπότε για εσένα που ενδιαφέρεσαι είπα να σε βάλω στο "κόλπο" από φυσικής πλευράς. Καταρχάς σκέψου το η/μ κύμα ως δύο ημιτονοειδή κύματα κάθετα μεταξύ τους, το ένα ταλαντώνεται στο επίπεδο x - y (μαγνητικό κύμα) και το άλλο στο επίπεδο y - z (ηλεκτρικό κύμα), επίσης για αρχή σκέψου αυτά τα δύο κύματα ως συμφασικά, δηλαδή με την ίδια φάση, δηλαδή όταν το ένα έχει μέγιστο έχει και το άλλο ταυτόχρονα. Για να σε βοηθήσω το σκηνικό θα μοιάζει όπως φαίνεται στην εικονα δεξιά.

Όπου λ είναι το μήκος κύματος (η απόσταση μεταξύ 2 κορυφών -ή δυο συμφασικών σημείων γενικότερα-), Ε το πλάτος (χοντρικά η ένταση) του ηλεκτρικού κύματος και Β το πλάτος του μαγνητικού κύματος.

Είπαμε ότι εμάς μας ενδιαφέρει το ηλεκτρικό πεδίο (τα ίδια ισχύουν και για το μαγνητικό πεδίο, έχουμε κι εκεί πόλωση, το ότι παίρνουμε το ηλεκτρικό πεδίο είναι μια σύμβαση ακριβώς γιατί συνήθως με αυτό "παίζουμε") αλλά όπως θα δούμε και αυτό από μόνο του κινείται κάπως έτσι, σε 2 κατακόρυφα επίπεδα (Ο.Κ. πάρε μια ανάσα, φτιάξε φραπέ κλπ γιατί αρχίζει να γίνεται "βρώμικο" το παιχνίδι :P).

Β) Το παν είναι να έχεις φαντασία...[edit]

Θα πιάσω ένα τελείως διαφορετικό πρόβλημα για να σε βάλω να σκεφτείς:

Σε ένα διδιάστατο χώρο, έστω ένα τραπέζι, έχεις ένα διδιάστατο αντικείμενο, έστω ένα νόμισμα μηδενικού πάχους. Πώς μπορείς να γυρίσεις το νόμισμα σε αυτό το χώρο ? Σωστά μάντεψες, δεν μπορείς ! Θες και μια τρίτη διάσταση για να στρέψεις το νόμισμα, γιατί για να το στρέψεις θα πρέπει να το σηκώσεις απ' το τραπέζι. Ακόμα και αν απλά θες να αντιστρέψεις το νόμισμα και να ξανακάτσει στο διδιάστατο επίπεδο ανάποδα (δηλαδή αν θες "προσωρινά" αυτή τη τρίτη διάσταση) είσαι κλειδωμένος στον διδιάστατο χώρο. Συχνά στη Φυσική και στα Μαθηματικά έχουμε τέτοια θέματα και γι' αυτό χρησιμοποιούμε το εξής κόλπο, θεωρούμε μια τρίτη διάσταση που τη λέμε φανταστική και έναν άξονα κάθετο στο επίπεδό μας (όπως θα ήταν π.χ. ο άξονας των z στο τριδιάστατο χώρο) και επίσης με περίσια φαντασία λέμε τους αριθμούς σε αυτό τον άξονα φανταστικούς αριθμούς.

Τώρα θα μου πεις δουλευόμαστε ! Δηλαδή προκειμένου να αντιστρέψεις το νόμισμα στο διδιάστατο χώρο το εξαφάνισες, το πήγες στο φανταστικό σου κόσμο και μου το ξαναγύρισες ανεστραμμένο στο διδιάστατο χώρο και περιμένεις να σου πω και μπράβο ! Φιλαράκι τη δουλειά σου την έκανες ? Οι φυσικοί είμαστε πρακτικοί άνθρωποι (να λες καλά που δεν έμπλεξες με μαθηματικό :P), άσε που έχεις κάνει την ίδια δουλειά όταν έλυνες δευτεροβάθμιες εξισώσεις στο λύκειο και το ξέχασες !

Τι γίνεται αν η διακρίνουσα Δ σου βγει αρνητικός αριθμός ? Μήπως θυμάσαι εκείνο το i^2 = -1 ? Και αυτός φανταστικός αριθμός είναι και μάλιστα ο ποιο καραμπινάτος, βγάζει μάτι, διότι δεν υπάρχει αρνητικό τετράγωνο αριθμού, όλες οι άρτιες δυνάμεις είναι θετικές ! Για την ακρίβεια το i είναι το μέτρο του μοναδιαίου διανύσματος στον άξωνα των φανταστικών αριθμών, έτσι αν πριν εξέφραζες ένα διάνυσμα στο τριδιάστατο χώρο ως xi + yj + zk στο καινούριο σου σύστημα θα το εκφράσεις ως xi + yj + izk.

float

Ας δούμε το ίδιο στη μια διάσταση, έστω τώρα ότι ζούμε σε έναν άξονα και έχουμε μια ευθεία πάνω σε αυτό τον άξονα την οποία θέλουμε να περιστρέψουμε γύρω απ' την αρχή (μέσο) του άξονα και να την αντιστρέψουμε. Και εδώ θα χρειαστούμε μια extra διάσταση, έστω και προσωρινά, στην οποία θα πρέπει να εισέλθει η ευθεία μας καθώς γυρίζει. Βάζοντας λοιπόν και εδώ τη φανταστική μας διάσταση στο παιχνίδι, τα διανύσματα (οι αριθμοί δηλαδή, γιατί ότι είναι ο αριθμός σε έναν άξονα είναι το διάνυσμα σε ένα επίπεδο, ένα σημείο) σε αυτό το επίπεδο θα γράφονται πλέον ως xi + iyj και θα λέγονται μιγαδικοί αριθμοί (γιατί είναι μιγάδες = αυτός/αυτή που οι γονείς του/της προέρχονται από διαφορετικές μεταξύ τους φυλές) και το επίπεδο μιγαδικό επίπεδο (complex plane). Το πότε δε το χρησιμοποιούμε αυτό το κόλπο και πώς, είναι αντικείμενο ενός ολόκληρου κλάδου που λέγεται μιγαδική ανάλυση και δεν είμαι ο καταλληλότερος για να σας εισάγω σε αυτή τη φάση, ούτε το κατέχω ιδιαίτερα αλλά ούτε και θα μας χρειαστεί περισσότερο οπότε όλα καλά. Αρκεί να δούμε πώς και γιατί το χρησιμοποιούμε στη δικιά μας περίπτωση αλλά πριν από αυτό πάρε μια εικόνα της περιστροφής αυτής της περίφημης ευθείας...

Γ) Και το "ρεύμα" έχει φαντασία...[edit]

Τώρα που ήπιες λοιπόν τον φραπέ και πήρες ανάσα συνεχίζουμε...

Σε τι διαφέρει μια μπαταρία απ' το ρεύμα της πρίζας ? Δεν εννοώ ότι αν βάλεις το χέρι σου στη πρίζα θα ψηθείς αλλά ότι η μεν μπαταρία έχει συνεχές ρεύμα (DC) και η πρίζα εναλλασσόμενο (AC). Η διαφορά τους είναι ότι στο μεν συνεχές ρεύμα το + και το - της μπαταρίας είναι σταθερά και δεν εναλλάσσονται μεταξύ τους (οπότε και μπορείς να φτιάξεις τα διάφορα κυκλώματα), ενώ στο εναλλασσόμενο ρεύμα το + και το - στους πόλους της πρίζας εναλλάσσονται συνέχεια (γι' αυτό όπως και να βάλεις τη πρίζα δουλεύουν οι συσκευές σου, ενώ αν βάλεις ανάποδα τη μπαταρία ίσως και να τις κάψεις). Αυτό συμβαίνει γιατί το ρεύμα της πρίζας παράγεται από γεννήτρια και στη γεννήτρια έχουμε ένα μαγνήτη που περιστρέφεται μέσα σε ένα πηνίο και κουνάει πέρα δώθε τα ηλεκτρόνια του πηνίου. Όπως περιστρέφεται κυκλικά εναλλάσσονται ο βόρειος με τον νότιο πόλο του και έτσι κατά τον ίδιο τρόπο μεταβάλλεται και η πολικότητα στους πόλους της πρίζας μας.

Τώρα θα μου πεις και πώς έρχεται το ρεύμα στη πρίζα ? Αν τα ηλεκτρόνια κουνιούνται πέρα δώθε δε θα φτάσουν ποτέ στο σπίτι μου, τη μια θα τα σπρώχνει ο μαγνήτης και την άλλη θα τα τραβάει πίσω ! Έχεις δίκιο και ήρθε η ώρα να μάθεις ένα απ' τα μυστικά των φυσικών, μια συνωμοσία που κρατάει χρόνια. Στο σπίτι φίλτατε δεν έρχεται κανένα ηλεκτρικό "ρεύμα", έρχεται ενέργεια και πώς έρχεται ? Ασύρματα ! Όχι δε σε δουλεύω το "ρεύμα" που έρχεται σπίτι σου είναι στη πραγματικότητα η ταλάντωση των ηλεκτρονίων και κατά συνέπεια το μεταβαλλόμενο η/μ πεδίο που προκαλεί η γεννήτρια το οποίο μεταφέρεται "καβαλώντας" τα καλώδια μεταφοράς μέχρι το σπίτι σου όπου ταλαντώνει κατά τον ίδιο τρόπο τα ηλεκτρόνια στο τροφοδοτικό της συσκευής σου. Σημασία δεν έχει πώς κινούνται και αν κινούνται μπρος πίσω αλλά ότι κινούνται ! Ίσως να έχεις ήδη και μια εικόνα για το πώς κινούνται. Αν έχεις δει το τροφοδοτικό κάποιας συσκευής σου θα λέει επάνω 220V @ 50Hz αυτό σημαίνει ότι 50 φορές το δευτερόλεπτο το + και το - στον κάθε πόλο της πρίζας εναλλάσσονται μεταξύ τους, άρα τα ηλεκτρόνια πάνε μπρος πίσω 50 φορές το δευτερόλεπτο.

Αν όμως αλλάζουν με την ίδια συχνότητα και στους δύο πόλους της πρίζας, αυτό σημαίνει ότι αν έχω + και στον ένα πόλο και στον άλλο π.χ. ταυτόχρονα, δε θα έχω καμία διαφορά δυναμικού, που είναι τα 220V που μου πουλάει η ΔΕΗ θα μου πεις, τα λεφτά μας πίσω ! Θυμάσαι ποιο πάνω τι είπαμε για το ηλεκτρικό και το μαγνητικό κύμα ότι βρίσκονται σε φάση μεταξύ τους γιατί έχουν ταυτόχρονα μέγιστα και ελάχιστα ? Ίσως τώρα το συνδύασες με τη τελευταία φορά που είδες ΔΕΗτζή και σου είπε για τις φάσεις και το τριφασικό ρεύμα κλπ. Αν όχι θα σε βοηθήσω, όταν στους 2 πόλους της πρίζας παίρνεις δύο ημιτονοειδείς ταλαντώσεις του ηλεκτρικού πεδίου με την ίδια συχνότητα (το μαγνητικό δε μας ενδιαφέρει εδώ είπαμε) θα έχουν ταυτόχρονα μέγιστα και στους δυο πόλους αν βρίσκονται σε φάση, αν είναι δηλαδή συγχρονισμένα αν θες μεταξύ τους και ξεκίνησαν να ταλαντώνονται ταυτόχρονα. Αν όμως έχουν μια διαφορά φάσης μεταξύ τους σταθερή, δηλαδή αν το ένα ξεκινήσει να ταλαντώνεται λίγο πριν ή μετά το άλλο, τότε ακόμα και αν ταλαντώνονται με την ίδια συχνότητα, θα έχουν μια σταθερή διαφορά δυναμικού μεταξύ τους άρα να τα Volt που έψαχνες. Πώς το καταφέρνουμε αυτό ? Απλά συνδέουμε το κάθε καλώδιο σε διαφορετικό σημείο του πηνίου της γεννήτριας οπότε η διαταραχή δε γίνεται ταυτόχρονα σε όλα τα καλώδια αλλά με μια διαφορά χρόνου ανάλογη της γωνίας μεταξύ τους. Στο τριφασικό ρεύμα π.χ. χωρίζουμε το πηνίο στα 3 (δηλαδή ανά 120 μοίρες) και βάζουμε τα καλώδια με αυτό τον τρόπο, έτσι πρώτα παίρνει τη ταλάντωση το καλώδιο που βρίσκεται στις 0 μοίρες, μετά το καλώδιο που βρίσκεται στις 120 μοίρες, μετά αυτό που βρίσκεται στις 240 και μετά πάλι αυτό που βρίσκεται στις 0 κλπ. Έτσι λέμε ότι έχουμε 3 φάσεις των 120μοιρών. Αυτό το σύστημα παρεμπιπτόντως ήταν ιδέα του Tesla έτσι για να γουστάρουμε ! Τώρα ξέρεις τι εννοεί ο ΔΕΗτζής όταν λέει ότι θα σου φέρει άλλη μια φάση στο σπίτι. Για περισσότερες πληροφορίες (γιατί είναι λίγο εκτός θέματος) δες εδώ -> http://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power.

--- Το ξέρω ότι σε κούρασα και ήδη σκέφτεσαι που κολλάνε όλα αυτά με τη πόλωση του η/μ κύματος και της κεραίας. Το μυστήριο λοιπόν θα λυθεί σύντομα, έχε υπομονή ! ---

Αν βάλουμε ένα πολύμετρο στον ένα πόλο της πρίζας και στη γείωση (που έχει θεωρητικά δυναμικό 0) και μετρήσουμε τη διαφορά δυναμικού, θα δούμε την τιμή να μεταβάλλεται από -220 σε +220, 50 φορές το δευτερόλεπτο και ενδιάμεσα να μειώνεται γιατί τα ηλεκτρόνια (που ορίζουν το - κατά σύμβαση) πηγαινοέρχονται. Ξέρουμε ότι όταν μας σκάσουν όλα μαζί θα έχουμε -220V και όταν έχουν φύγει όλα θα έχουμε +220V. Τι γίνεται όμως στο ενδιάμεσο, που πάνε τα ηλεκτρόνια, εξαφανίζονται ??? Εδώ σε θέλω ! Ξέρεις ότι δεν εξαφανίστηκαν και ότι απλά ακολουθούν τη κίνηση του μαγνήτη της γεννήτριας και αν βάλεις το πολύμετρο στις άλλες δύο φάσεις θα τα δεις εκεί αλλά εσύ μπορείς να μετρήσεις μόνο τη τάση στον ένα πόλο της πρίζας, πώς θα εκφράσεις σωστά τη κίνηση των ηλεκτρονίων και τη μεταβολή της τάσης ? Μήπως το πρόβλημα μοιάζει λίγο με το νόμισμα που θες να περιστρέψεις και εξαφανίζεται για λίγο σε ένα φανταστικό κόσμο που είπαμε παραπάνω ? Μήπως αν στην ευθεία του προβλήματος που αναφέραμε βάλουμε το 220 στο ένα άκρο της και την περιστρέφουμε συνέχεια γύρω απ' το μηδέν, το πρόβλημα μοιάζει ακόμα περισσότερο ?

float

Καλά το μάντεψες ήρθε η ώρα να επιστρατεύσουμε τη φαντασία μας και να εισάγουμε ένα φανταστικό άξονα κάθετο στον άξονα των πραγματικών τιμών τάσης V που έχουμε, έστω V'. Έτσι πλέον έχουμε ένα μιγαδικό επίπεδο και η τάση μας ανά πάσα στιγμή θα εκφράζεται ως V = xi + iyj, όπου το x ανήκει στον άξονα V και είναι αυτο που μετράμε πραγματικά, ενώ το y ανήκει στον φανταστικό άξονα V' και είναι αυτό που χάνεται στις άλλες φάσεις. Ιδού λοιπόν τι μετράς...

Όπου βέβαια έχουμε χώσει και τις 2 άλλες φάσεις στον άξονα των φανταστικών γιατί δε ξέρουμε που πάει τι, απλά πως ότι χάνουμε πρέπει να πηγαίνει στον φανταστικό μας κόσμο. Έτσι όταν εμείς έχουμε 0, όλα τα ηλεκτρόνια έχουν πάει στον φανταστικό κόσμο και όταν έχουμε +-220 έχουν επιστρέψει στην αρνητική ή τη θετική πάντα του πραγματικού μας άξονα όπου και τα μετράμε. Οπότε αν στον ένα άξονα έχουμε μια ημιτονοειδή ταλάντωση, στον άλλο θα πρέπει να έχουμε μια συνημιτονοειδή ταλάντωση ή αλλιώς να έχουν μεταξύ τους διαφορά φάσης 90 μοιρών, εξ ου και η εξίσωση στο animation (το ποιο θα βάλουμε πρώτο είναι σύμβαση, συνήθως μετράμε την γωνία απ' τον άξονα των x οπότε στο x πάει το συνημίτονο και στο y το ημίτονο).

Με άλλα λόγια τα ηλεκτρόνιά μας κάνουν ένα κύκλο στο μιγαδικό επίπεδο, όπως περίπου κάνει και ο μαγνήτης στο πηνίο (άρα δεν είναι και τόσο φανταστικοί οι φανταστικοί αριθμοί ε ?) Το διάνυσμα που γυρίζει έτσι το λέμε phasor (ή στα ελληναράδικα "φάσορα") ακριβώς γιατί σχετίζεται με τη διαφορά φάσης (γωνία φ) μεταξύ των δύο ταλαντώσεων στον πραγματικό και τον φανταστικό άξονα.

Δ) Και τι είπαμε πως είναι η πόλωση ?[edit]

Είπαμε ότι η πόλωση σχετίζεται με το επίπεδο ταλάντωσης του ηλεκτρικού πεδίου αλλά δεν είπαμε πώς ούτε είπαμε τι παίζει γενικώς με δαύτη. Σκέψου λοιπόν το ηλεκτρικό πεδίο εκπεφρασμένο στο μιγαδικό επίπεδο. Στη κεραία όπως και στο πόλο της πρίζας κάνουμε το ίδιο πράγμα, ταλαντώνουμε ηλεκτρόνια και η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου όπως ίσως θυμάσαι σχετίζεται με το δυναμικό V (Ε = V*q -χεχε Ο.Κ. για την ακρίβεια είναι λίγο ποιο πολύπλοκο αλλά δεν έχει σημασία-) οπότε πρακτικά έχουμε το ίδιο σκηνικό.

Γραμμική πόλωση λοιπόν έχουμε όταν το ηλεκτρικό πεδίο ταλαντώνεται σε ένα "ίσιο" επίπεδο, σαν να είχαμε στη περίπτωση του ρεύματος μόνο μια φάση και άρα να μετράγαμε όλο το ρεύμα στον ίδιο πόλο της πρίζας και τίποτα σε κανέναν άλλο. Σε αυτή τη περίπτωση θα βλέπαμε τη ταλάντωση μόνο στον άξονα των πραγματικών αριθμών τάσης και τίποτα στο φανταστικό. Πρακτικά δε σε αυτή τη περίπτωση αν έχουμε ένα μονοδιάστατο δίπολο (ευθεία) και ορίσουμε το επίπεδο ταλάντωσης σε σχέση με το δίπολό μας και το επίπεδο της Γης, τότε όπως είπαμε και στην αρχή το δίπολό μας δείχνει τη πόλωση του ηλεκτρικού πεδίου, αφού μόνο πάνω εκεί θα ταλαντώνονται ηλεκτρόνια. Για να καλύψουμε όμως τη γενική περίπτωση που έχουμε παραπάνω από ένα δίπολα συνδεδεμένα στον ταλαντωτή μας ή στον ανιχνευτή μας (μπορούμε να βάλουμε τη "πρίζα" όπου θέλουμε στο δίκτυο και να μετρήσουμε), βάζουμε και στο επίπεδο των φανταστικών αριθμών μια ταλάντωση που αντιστοιχεί σε όλα τα υπόλοιπα δίπολα που δεν μετράμε (όπως κάναμε και στο ρεύμα που δε ξέραμε πόσες φάσεις έχουμε και τις βάλαμε όλες στον άξονα των φανταστικών), με τη διαφορά ότι εδώ οι ταλαντώσεις στους δυο άξονες είναι συμφασικές γιατί όσα δίπολα και να βάλουμε στο χώρο, όπου και να βάλουμε τον ανιχνευτή μας (ή αν θες, όσους πόλους πριζών και αν μετρήσουμε), θα πάρουμε την ίδια ταλάντωση (γιατί δεν έχουμε ξαναλέω ταλάντωση σε άλλους πόλους όπως έχουμε με τη γεννήτρια, έχουμε μόνο μία φάση) οπότε τελικά το διάνυσμα της έντασης στο μιγαδικό επίπεδο κινείται και πάλι σε γραμμή, όπως φαίνεται και στο παρακάτω (τραγικά αργό και buggy) animation

http://www.youtube.com/watch?v=oDwqUgDFe94

Τι γίνεται όμως αν έχουμε και άλλες φάσεις στη κεραία μας, αν έχουμε δηλαδή και άλλα δίπολα που εκπέμπουν όχι στην ίδια αλλά σε διαφορετική φάση μεταξύ τους ? Ποια είναι η ακόμα ποιο γενική περίπτωση ?

Τότε το διάνυσμα της πόλωσης δε θα κινείται σε γραμμή αλλά θα περιστρέφεται όπως και στο ρεύμα, θα είναι δηλαδή ένας "φάσορας" (μπλιαχ, χάθηκε να το πουν διάνυσμα φάσης ή κάτι τέτοιο, μα "φάσορας", έλεος ! είναι σαν να ακούω ο "προσέσορας" κλπ). Ανάλογα με το αν η διαφορά φάσης είναι αρνητική η θετική ο φάσορας περιστρέφεται αριστερόστροφα ή δεξιόστροφα, ενώ αν η διαφορά φάσης είναι π/2 όπως στο ρεύμα, τότε και εδώ ο φάσορας θα κινείται σε κύκλο οπότε λέμε ότι έχουμε κυκλική πόλωση.

http://www.youtube.com/watch?v=jY9hnDzA6Ps

Ενώ αν η διαφορά φάσης είναι οτιδήποτε άλλο, ο φάσορας κινείται σε μια έλλειψη και λέμε ότι έχουμε ελλειπτική πόλωση.

http://www.youtube.com/watch?v=KZz25bmTWXo

Δες τα τώρα όλα μαζεμένα να γουστάρεις !

http://www.youtube.com/watch?v=Q0qrU4nprB0

Έχεις τη περιέργεια να δεις μια τέτοια κεραία ? Προφανώς το δίπολό της δε θα είναι μονοδιάστατο αλλά τρισδιάστατο, πάρε μια γεύση... http://en.wikipedia.org/wiki/Helical_antenna

</κάψιμο mode>


Ε) Καλά όλα αυτά αλλά που χρειάζονται ?[edit]

Αν ο πομπός σου εκπέμπει σε ένα επίπεδο και ο δέκτης σου προσπαθεί να ακούσει σε ένα άλλο, δε θα ακούσει τίποτα ή θα ακούσει μια ενδιάμεση κατάσταση. Για την ακρίβεια η ένταση που θα πάρεις στο δέκτη θα δίνεται απ' το νόμο του Malus...

Ι = Ιπομπού * cosθ^2

...όπου θ η γωνία μεταξύ των επιπέδων ταλάντωσης πομπού - δέκτη.

Όπως βλέπεις όταν η γωνία σου είναι π/2 το cosθ γίνεται 0 άρα δεν περνάει τίποτα, κοινώς αν οι πολώσεις του πομπού και του δέκτη είναι κάθετες μεταξύ τους ξέχνα το link.

Αυτό αν το σκεφτείς είναι πολύ λογικό, ουσιαστικά το ηλεκτρικό πεδίο του πομπού θα ταλαντώσει τα ηλεκτρόνια της κεραίας του δέκτη και θα μεταφέρει την ταλάντωση, μόνο αν μπορεί να "δει" το δίπολο ή έστω κάποιο τμήμα του. Όταν τα δίπολα είναι κάθετα μεταξύ τους το ένα δε βλέπει καθόλου την "επιφάνεια" του άλλου.

Ο νόμος του Malus ισχύει μόνο για γραμμική πόλωση γιατί στην ελλειπτική και την κυκλική πόλωση ο φάσορας περιστρέφεται άρα το επίπεδο της πόλωσης περιστρέφεται και τελικά σε όποια γωνία και αν το ακούσεις με ένα δέκτη γραμμικής πόλωσης θα πιάσεις μια χαρά το σήμα (με κάποια διαφορά φάσης).

Σκέψου τον νόμο του Malus όχι μόνο μεταξύ πομπού - δέκτη αλλά και μεταξύ πομπού, δέκτη και μεταξύ τους εμποδίων. Αν π.χ. ανάμεσα στο πομπό και το δέκτη έχεις μια κατακόρυφη μεταλλική σήτα, ακόμα και αν είναι και οι δύο σε οριζόντια πόλωση, η σήτα επειδή αφήνει να περάσουν μόνο κατακόρυφα πολωμένα η/μ κύματα (γιατί μόνο αυτά θα ταλαντώσουν τα ηλεκτρόνια στις σχισμές της) θα κόψει τελείως το σήμα.

Άρα πόλωση διαλέγουμε βάση 2 παραγόντων:

α) Τη γωνία μεταξύ των πολώσεων πομπού - δέκτη β) Τα μεταξύ τους εμπόδια

Έχεις σκεφτεί γιατί όλες οι κεραίες (δίπολα) ραδιοφώνου στα αυτοκίνητα είναι κατακόρυφες και γιατί οι κεραίες τηλεόρασης οριζόντιες ? Γιατί στη πόλη μέσα τα εμπόδιά μας είναι κατακόρυφα (πολυκατοικίες), ενώ πάνω απ' τη πόλη τα εμπόδιά μας είναι οριζόντια (ταράτσες, θερμοσίφωνα κλπ). Ενώ κάτι τέτοιο είναι βολικό για αυτή τη δουλειά και στα συγκεκριμένα μήκη κύματος, στα ασύρματα δίκτυα δε θέλουμε κάτι τέτοιο, για την ακρίβεια θέλουμε το αντίθετο !

Δε μας ενδιαφέρει το κύμα να ανακλαστεί παντού γιατί σε αντίθεση με το ραδιόφωνο και τη τηλεόραση τα ασύρματα δίκτυα είναι αμφίδρομα και άρα δε μας ενδιαφέρει να μας ακούσει μόνο ο απέναντι αλλά να τον ακούσουμε κι εμείς, οπότε θέλουμε να πιάσουμε τον απέναντι όχι από ανάκλαση αλλά κατευθείαν. Αυτό όχι μόνο μας επιτρέπει να κεντράρουμε καλύτερα, μας καθαρίζει και τον χώρο από ανακλάσεις που θα είχαν αποτέλεσμα να φτάνει στο δέκτη μας το ίδιο σήμα με διαφορά φάσης και να τον μπερδεύει.

Θα μου πεις γιατί δε διαλέγουμε κυκλική ή ελλειπτική πόλωση ? Δεν είναι ποιο ανθεκτικές αφού δεν ακούν το νόμο του Malus και περνάνε μέσα απ' τα πάντα ?

Αμ δε, οι ελλειπτικές πολώσεις (και η κυκλική -ο κύκλος είναι ειδική περίπτωση έλλειψης, είναι η έλλειψη που οι άξονές της είναι ίσοι-) μπορεί να περνάνε μέσα από οτιδήποτε αλλά επηρεάζονται απ' το θόρυβο και τις εκπομπές στο χώρο αφού "μαζεύουν" διάφορα καθώς ο φάσορας γυρνάει. Επιπλέον όταν το η/μ κύμα ανακλαστεί κάπου ο φάσορας αλλάζει φορά περιστροφής, έτσι αν ένα αριστερόστροφα πολωμένο κύμα ανακλαστεί, το ανακλώμενο κύμα γίνεται δεξιόστροφο κλπ. Όχι ότι μας χαλάει το τελευταίο αλλά το ότι μαζεύουν θόρυβο είναι όντως πρόβλημα. Θα μπορούσαμε να τις χρησιμοποιήσουμε σε πολύ extreme καταστάσεις.

Για τον ίδιο λόγο δε χρησιμοποιούμε και πολώσεις σε άλλες γωνίες, αν είχαμε ένα link σε πόλωση 45μοιρών π.χ. θα μάζευε θόρυβο και παρεμβολές και απ' τα κατακόρυφα πολωμένα links και απ' τα οριζόντια πολωμένα, κοινώς πρόβλημα !

Άρα stick to κατακόρυφη πόλωση εκτός ιδιαίτερων περιπτώσεων.

Για όσους ενδιαφέρονται ακόμα για το θέμα και θέλουν να το δουν από τη πλευρά της οπτικής κλπ, το φαινόμενο είναι πραγματικά ενδιαφέρον. Εδώ νομίζω έχει αρκετές πληροφορίες για να συνεχίσετε http://en.wikipedia.org/wiki/Polarization_%28waves%29


Ζ) Τι είναι το dual polarity που είδε ο Captain[edit]

Ναι μεν μπορείς να έχεις μια κεραία σε γραμμική πόλωση με όσα δίπολα θες αρκεί να είναι σε φάση μεταξύ τους αλλά δε σε συμφέρει, γιατί όπως είπαμε και πάνω αν π.χ. έχεις 2 δίπολα, ένα κατακόρυφο και ένα οριζόντιο τότε τρως θόρυβο και απ' τις δυο πολώσεις στο δέκτη σου. Οι κατασκευαστές λοιπόν ασύρματων καρτών έκαναν κάτι έξυπνο που λέγεται antenna diversity. Στη πραγματικότητα έχεις 2 κεραίες σε κατακόρυφη πόλωση μεταξύ τους σε κάθε άκρο αλλά μια είσοδο στο πομπό/δέκτη ! Οι κεραίες (δίπολα) συνδέονται σε ένα switch το οποίο ελέγχεται απ' το chip και υπό περιπτώσεις από τον driver (για όποιον έχει πολύ όρεξη μπορεί να φτιάξει και antenna arrays με αυτά τα controls :P), το οποίο γυρνάει από κεραία σε κεραία και ουσιαστικά διαλέγει ανάλογα με το αν ο απέναντι στέλνει σε οριζόντια ή κατακόρυφη πόλωση μια απ' τις δυο κεραίες, έτσι ώστε όταν ακούει στη μια να μη τρώει θόρυβο και απ' την άλλη.

Πρακτικά είναι χρήσιμο σε Access Points αλλά σε p2p links που ξέρεις εκ των προτέρων σε ποια πόλωση παίζει ο απέναντι καλύτερα κλείδωσε την πόλωση είτε σε οριζόντια είτε σε κατακόρυφη (προτείνεται το δεύτερο για τους λόγους που είπα παραπάνω) γιατί ενδέχεται να προσθέσει extra delays, losses κλπ χωρίς να υπάρχει λόγος.

Το antenna diversity χρησιμοποιείται και για άλλα κόλπα... http://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_diversity