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Per spiegarti in modo semplice
che cos'è un antenna, debbo fare appello alle parole e concetti più semplici
che conosco. D'altra parte in questo sito, mi
rivolgo a un pubblico prevalentemente formato da persone che vogliono
imparare con calma, di conseguenza, qui i tecnicismi, sono banditi. Per quanto riguarda le
definizioni, i concetti astrusi, le formule ed i grafici, li potrai trovare
in gran quantità, nei siti specializzati del settore; qui trovi solo cose
semplici. L'antenna è un dispositivo in
grado di irradiare e captare onde elettromagnetiche. Si tratta più correttamente , di
un trasduttore in grado di trasformare un campo elettromagnetico captato in
un segnale elettrico, e di irradiare, sotto forma di campo elettromagnetico,
il segnale elettrico con il quale è alimentato. In altre parole, l'antennapuò, se alimentata da un segnale,
assorbire l'energia che poi restituisce nello spazio circostante, sotto forma di onda elettromagnetica
(antenna trasmittente) oppure assorbe energia da un'onda elettromagnetica che
la investe generando una tensione ai capi (antenna ricevente). Secondo il principio di
reciprocità più volte sperimentato, essa, può assolvere ad entrambe
lefunzioni. Sempre in linea di principio,
qualsiasi oggetto conduttore, si comporta da antenna, qualunque sia la
frequenza dell'onda elettromagnetica,
o del segnale con cui viene alimentata. In pratica l'entità del fenomeno
in condizioni casuali, è infinitesima
e del tutto trascurabile, mentre essa diventa significativa, quando la
frequenza elettromagnetica corrisponde alla frequenza di risonanza elettromagnetica
dell'oggetto. In altre parole, per semplificare
il concetto, posso dirti che, se casualmente l'oggetto, corrisponde alla
lunghezza d'onda, esso si comporta come un antenna, amplificando il segnale
ricevuto. in questo caso le tensioni in
uscita dall'antenna (o il campo elettromagnetico generato) sono utilizzabili
praticamente per la ricezione e trasmissione radio. Quindi, se vuoi cercare una buona
antenna, semplice e senza fronzoli, ti
consiglierei un oggetto metallico, che
abbia la forma più semplice, come un
pezzo di filo teso orizzontalmente: il dipolo elettrico Questa antenna, è semplice anche dal punto di vista
matematico e può essere studiata teoricamente, senza che tu ricorra alle equazioni di
Maxwell o altre complicazioni del genere. Essa, è facile da costruire,
misurare e accordare, viene usata Come parametro di confronto con
le altre antenne. Il guadagno è misurato per
confronto tra l'antenna considerata e una di riferimento, generalmente
un'antenna isotropa cioè che irradi in modo uniforme, in tutte le
direzioni. Spesso come riferimento si usa il
dipolo perché una sorgente isotropa è un'idealizzazione e non può essere
praticamente realizzata, ma ha un guadagno di 2,1 dB, rispetto ad una
sorgente isotropa. La maggior parte delle antenne
reali irradiano più di un'antenna isotropa in alcune direzioni e meno in
altre. Il diagramma di radiazione è la
rappresentazione tridimensionale del guadagno, ma solitamente si preferisce
più comodamente considerare i diagrammi di sezioni orizzontali e
verticali. Le antenne ad alto guadagno
solitamente presentano dei lobi laterali.
Essi sono dei picchi minori del
guadagno rispetto al lobo principale (il "fascio"). Ogni tipo di antenna ha la sua
impedenza caratteristica che devi conoscere per poterla adattare alla linea
di trasmissione, cioè fare in modo che l'onda che si propaga venga
completamente trasmessa e non riflessa. Il coefficiente di
riflessione, ti offre una misura della
quantità di onda che torna verso il generatore. Alcune impedenze caratteristiche: Dipolo aperto 72 Ohm Dipolo chiuso 300 Ohm Ground plane (120 gradi)50 Ohm Inverted V (60 gradi) 50 Ohm Marconi 1/2 onda (presa
calcolata) con discesa ad 1/7 dal centro 600 Ohm. L'impedenza caratteristica di
un'antenna si può agevolmente adattare al cavo mediante l'uso di appositi
trasformatori di impedenza come i balun e gli accordatori che possono essere
costituiti da tratti di linea risonanti con la frequenza caratteristica
dell'antenna o spostando l'attacco della linea di discesa dal centro
dell'antenna stessa. In fondo, anche un'antenna
risonante non è altro che un trasformatore che adatta l’impedenza di uscita
di un trasmettitore o di un ricevitore,
generalmente 50 ohm con quella dello spazio tipica 377 ohm Il dipolo, è costituito da due
spezzoni di cavo elettrico, la cui lunghezza è 1/4 d'onda ciascuna. La lunghezza totale del dipolo è
quindi di 1/2 onda. Nel caso dei in questo caso il dipolo presenta
un'impedenza di circa 50 ohm (adatta ad un tipico cavo coassiale) e una
maggiore omnidirezionalità rispetto al dipolo steso in orizzontale che
irradia principalmente in sole 2 direzioni.
Dipolo a 1/4 d'onda
(verticale) [ L'antenna verticale è composta da
un solo elemento, verticale, la cui lunghezza d'onda, è di 1/4 d'onda. A differenza del dipolo essa ha
bisogno di un piano di terra, cioè di un "piano" riflettente, in
modo da risultare per il trasmettitore o per il ricevitore come un elemento
doppio. La sua impedenza caratteristica varia da 37 ohm per i piani di terra
a 90 gradi rispetto all'elemento radiante a 72 ohm se l'angolo fosse 180
gradi. Normalmente i piani di terra si
inclinano di circa 120 gradi rispetto all'elemento radiante per avere
un'impedenza caratteristica di 50 ohm, adatta per connettere l'antenna ai
cavi coassiali normalmente in uso. Loop magnetico L'antenna LOOP MAGNETICA è
costituita da un cerchio con una apertura nella parte alta, ove è inserito un
condensatore variabile, che provvede a
sintonizzarla sulla frequenza di lavoro.
Per comodità di comprensione le paragono
ad un dipolo ripiegato in cerchio ove le due estremità anziché finire libere
in aria finiscono ai capi del condensatore variabile. Questa antenna, è caratterizzata da un basso rumore e da
una marcata direttività che si esprime nella direzione del cerchio e non
perpendicolare ad esso, come invece avviene nel dipolo. Antenna ad Elica L'antenna ad elica, realizzata
per la prima volta nel 1946 dal fisico americano Kraus, presenta una
struttura geometrica realizzata da un filo conduttore avvolto su una
superficie cilindrica di materiale isolante o avvolta in aria. Essa, si caratterizza a seconda
dei suoi parametri geometrici che ne determinano anche il funzionamento. La conoscenza dei parametri
geometrici risulta quindi fondamentale per il progetto e la sua
realizzazione. In sostanza le eliche monofilari
si differenziano per il modo di radiazione, ossia per la forma del pattern
relativo al campo lontano irradiato.
I principali modi di
funzionamento, sono quello normale e
quello assiale. Harray Un harray è, un insieme di
antenne identiche, messe in linea o in piano, orientate nella stessa
direzione, alimentate in generale con ampiezza e fase distinte per ogni
elemento. Il vantaggio di usare un sistema
simile, consiste nella possibilità di ottenere un diagramma di radiazione
configurabile quasi a piacere, variando le ampiezze e le fasi delle singole
antenne che lo compongono. Inoltre è possibile progettare un
impianto di antenne, per ottenere lobi principali e nulli, in posizioni
desiderate. Esistono anche array
programmabili, in grado di cambiare il loro diagramma di radiazione,
modificando l'alimentazione degli elementi che lo compongono. Il loro uso è particolarmente
indicato nelle applicazioni spaziali, dove spostare fisicamente un'antenna o
un array di antenne, per migliorare il
segnale in una zona specifica, è impresa impraticabile. Infine, vorrei dire che la parola
"antenna" proviene dai primi esperimenti condotti dal nostro
maestro Guglielmo Marconi. Essa deriva dalla parola
marinaresca che indica il lungo palo traverso che sostiene in alto la vela
quadra o latina. L'estensione fu coniata dallo
stesso Marconi, mentre osservava che, appendendo uno dei due terminali
dell'oscillatore all'epoca un cubo o una sfera di ferro stagnato, su un alto
palo una "antenna"), i segnali trasmessi e ricevuti, potevano coprire distanze maggiori.
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