Antenna

1

Introduzione

Antenna Apparato elettronico destinato all'irradiamento e alla ricezione di onde elettromagnetiche, indispensabile per trasmettere o captare segnali radio, televisivi, telefonici, radar e a microonde. La maggior parte delle antenne radio e televisive consiste di aste o fili metallici che vengono collegati all'apparecchio trasmittente o ricevente. In un'antenna trasmittente, un trasmettitore produce una corrente elettrica ad alta frequenza lungo l'antenna, che così irradia nello spazio, sotto forma di onde elettromagnetiche, l'energia circolante nel circuito. Viceversa, in ricezione, le onde radio inducono nell'antenna una debole corrente elettrica, che viene successivamente amplificata dall'apparecchio radio ricevente. Generalmente un'antenna può essere usata sia per la ricezione che per la trasmissione sulla stessa lunghezza d'onda, purché la potenza di trasmissione non sia troppo elevata.

2

Dimensioni e alimentazione

La scelta delle dimensioni di un'antenna dipende dalla lunghezza d'onda (inversamente proporzionale alla frequenza) a cui deve funzionare l'antenna. La frequenza è il numero di oscillazioni compiute in un secondo dall'onda elettromagnetica che costituisce il segnale radio, mentre la lunghezza d'onda – la distanza percorsa dal segnale in un periodo – si ottiene dal rapporto tra la velocità di propagazione (c) e la frequenza. Così, la lunghezza d'onda (comunemente indicata con λ) di un segnale a bassa frequenza può essere pari anche a centinaia di metri, mentre quella di segnali ad alta frequenza sarà molto piccola, pochi centimetri o addirittura millimetri.

La lunghezza dell'antenna deve essere tale che l'antenna possa 'risuonare' alla lunghezza d'onda della radiazione trasmessa o ricevuta: perché questo avvenga, la lunghezza dell'antenna deve eguagliare quella di una semilunghezza d'onda, o di un multiplo intero di tale misura. Fanno eccezione le piccole antenne a spira utilizzate nelle radio a transistor ultracompatte, che sono in grado di ricevere onde medie (con una lunghezza d'onda dell'ordine dei 300 m) grazie alla presenza di un nucleo di ferrite. L’alimentazione è costituita da una linea di trasmissione, generalmente un cavo coassiale: i due conduttori del cavo vengono connessi a un elemento dell’antenna, diversamente a seconda del tipo. Ad esempio, nell’antenna a dipolo a mezz’onda, realizzata da un radiatore rettilineo lungo λ/2 alimentato al centro, ciascun conduttore del cavo coassiale è collegato a una delle due parti.

3

Caratteristiche

Una delle più importanti qualità elettriche di un'antenna è la direttività, ossia la capacità dell’antenna di concentrare la trasmissione e la ricezione del segnale in una determinata direzione spaziale.

Un altro parametro fondamentale è il guadagno o sensibilità, che si ottiene dal rapporto tra la potenza irradiata nella direzione di massimo irraggiamento e la potenza che sarebbe irradiata se l'emissione fosse isotropa, ossia uguale in tutte le direzioni. Per regolare guadagno e direttività secondo le necessità si utilizzano numerosi elementi a dipolo, che nell'insieme costituiranno un'unica antenna, e se ne varia opportunamente la posizione e la spaziatura.

Il terzo requisito che caratterizza un'antenna è la larghezza di banda, ossia la risonanza ai segnali che coprono un determinato intervallo di frequenze, comprese fra un limite inferiore e uno superiore, chiamato appunto banda. La larghezza di banda viene regolata secondo le esigenze delle applicazioni specifiche: le normali antenne radio domestiche hanno un'ampia larghezza di banda, per ricevere da emittenti a lunghezze d'onda diverse, mentre quelle elicoidali usate per le comunicazioni spaziali sono caratterizzate da larghezza di banda molto limitata, ma da guadagno elevato.

4

Tipi di antenna

Un’antenna può essere costituita da un singolo conduttore o da un insieme di antenne elementari. La posizione dell’antenna rispetto al suolo, la conduttività di questo, così come la forma e le dimensioni dell’antenna determinano il caratteristico “diagramma di radiazione”, che descrive con un grafico in coordinate polari la distribuzione spaziale delle onde elettromagnetiche prodotte dall’antenna.