{"id":2140,"date":"2005-07-29T00:00:00","date_gmt":"2005-07-28T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"2140","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/2140\/","title":{"rendered":"Per quanto riguarda un’onda elettromagnetica che si propaga in un particolare mezzo (aria, plasma, acqua, etc.) non ho chiare le definizioni di “mezzo dispersivo (o non dispersivo) nel tempo” e “mezzo dispersivo (o non dispersivo) nello spazio”.\r\nGrazie."},"content":{"rendered":"

Un mezzo trasmissivo dove si propaga l\u2019onda elettromagnetica \u00e8 caratterizzato da tre grandezze: permittivit\u00e0 o costante dielettrica, permittivit\u00e0 o permeabilit\u00e0 magnetica e conduttanza elettrica. <\/p>\n

\u2022 La permittivit\u00e0 dielettrica si indica con ε e si misura in Farad \/metro. <\/p>\n

\u2022 La permittivit\u00e0 magnetica si indica con μ e si misura in Henry\/metro. <\/p>\n

\u2022 La conduttanza elettrica s\u2019indica con σ e si misura in Siemems\/metro. <\/p>\n

Un mezzo si dice omogeneo<\/strong>, quando ε, μ e σ, hanno gli stessi valori in ogni punto del percorso dell\u2019onda elettromagnetica. Non dispersivo nello spazio
Non \u00e8 omogeneo quando ε, μ e σ, sono funzioni dello spazio. Il mezzo \u00e8 dispersivo nello spazio. <\/p>\n

Un mezzo si dice normale<\/strong> quando ε, μ e σ, sono costanti nel tempo. Non \u00e8 dispersivo nel tempo.
E\u2019 anormale quando ε, μ e σ, sono funzioni del tempo. Il mezzo \u00e8 dispersivo nel tempo. <\/p>\n

Un mezzo si dice isotropo<\/strong>, quando le propriet\u00e0 vettoriali di ε, μ e σ, sono le stesse in ogni punto.
E\u2019 anisotropo, quando i suoi parametri ε, μ e σ, sono dei tensori, cio\u00e8 sono funzione della direzione. <\/p>\n

Un mezzo si dice non lineare<\/strong> quando ε, μ e σ, sono funzioni dell\u2019intensit\u00e0 dal campo elettrico e magnetico, E e H. <\/p>\n

Un mezzo sicuramente non dispersivo nello spazio e nel tempo ed a qualsiasi valore di frequenza ( omogeneo, normale, isotropo e lineare) \u00e8 lo spazio vuoto. <\/p>\n

Nel vuoto la conduttanza σ=0 e le permittivit\u00e0, che diventano di riferimento assoluto, assumono il valore di:
\"\"<\/p>\n

La velocit\u00e0 dell\u2019onda \u00e8 uguale: \"\"<\/p>\n

In tutti gli altri mezzi, le permittivit\u00e0 sono maggiori di quelle del vuoto, di conseguenza la velocit\u00e0 nel mezzo (v) \u00e8 minore di c.
Si chiama indice di rifrazione (n<\/strong>) il rapporto tra la velocit\u00e0 dell\u2019onda nel vuoto e la velocit\u00e0 del mezzo: <\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Le permittivit\u00e0 relative, εr e μr, sono il rapporto tra le pemettivit\u00e0 del mezzo e di quelle assolute del vuoto. <\/font><\/p>\n

<\/p>\n

Atmosfera<\/strong> <\/p>\n

Utilizziamo il mezzo trasmissivo atmosfera come esempio d\u2019analisi per verificare la presenza di dispersione temporale e spaziale. <\/p>\n

L\u2019aria, interessata al fascio radio e ottico, non \u00e8 dispersiva n\u00e9 spaziale n\u00e9 temporale verso il campo magnetico (in pratica \u00e8 trasparente).
La μr =1<\/strong> e quindi si comporta come il vuoto. <\/p>\n

Nella troposfera (fino a 10 km d\u2019altezza) non abbiamo cariche elettriche libere (non \u00e8 un plasma)\u00a0poich\u00e9 nonostante la ionizzazione dei raggi solari, gli elettroni e ioni si ricombinano velocemente con gli atomi d\u2019aria. <\/p>\n

L\u2019indice di rifrazione \u00e8 collegato solo alla costante dielettrica. <\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Nella troposfera n \u00e8 maggiore di 1 e quindi sono presenti per le leggi di Fermat e di Snell i noti fenomeni di rifrazione. <\/p>\n

E\u2019 intuitivo che nell\u2019aria la permittivit\u00e0 dielettrica non pu\u00f2 rimanere costante nello spazio e nel tempo. <\/p>\n

L\u2019aria \u00e8 un insieme di molte componenti. La permittivit\u00e0 dielettrica che in sostanza \u00e8 un indice di polarizzazione, \u00e8 la somma della costante dielettrica di tutti gli elementi, che sono, tra l\u2019altro, indipendenti fra loro.
Per i gas non polari la polarizzazione \u00e8 dovuta alla formazione di dipoli elettrici, quando \u00e8 applicato il campo elettrico. Per i gas polari, la polarizzazione \u00e8 dovuta sia ai dipoli elettrici sia alla polarizzazione delle singole molecole. <\/p>\n

In generale, l\u2019indice di rifrazione atomosferico1<\/sup>, per le frequenze radio, dipende da: lunghezza d\u2019onda(λ), temperatura(t), pressione(p) e umidit\u00e0(u). <\/p>\n

La dipendenza dalla frequenza \u00e8 deterministica, mentre t, p e u sono fluttuazioni statistiche a loro volte funzioni dello spazio e del tempo. Si formano delle stratificazioni spaziali d\u2019indice n diverso, sia orizzontali che verticali con rapidi cambiamenti temporali anche di millesimi di secondo. L\u2019indice n approssima una funzione esponenziale verso l\u2019altezza, mentre i cambianti orizzontali sono pi\u00f9 lenti. <\/p>\n

Queste stratificazioni variabili sono le cause di diverse anomalie di propagazione<\/a><\/b> e del fading selettivo<\/a>2<\/sup> <\/b>troposferico (multipath).<\/p>\n

\n

Note
<\/strong>
1)Per le piccolissime lunghezze d\u2019onda del visibile e del vicino infrarosso (Laser da 400 a 1500nm) l\u2019indice di rifrazione dipende sostanzialmente dalla pressione e temperatura e non dall\u2019umidit\u00e0. <\/p>\n

Le stratificazioni variabili hanno come conseguenza di deviare il raggio come nella radio, ma nell\u2019atmosfera turbolenta si formano delle piccole bolle dove le componenti statistiche dell\u2019indice di rifrazione variano rapidamente nello spazio e nel tempo. <\/p>\n

Le fluttuazioni sono a valor medio nullo, ma possono avere valori efficaci anche molto elevati. <\/p>\n

E\u2019 proprio l\u2019insieme di queste fluttuazioni a generare i fenomeni ottici detti beam wander e scintillazioni. <\/p>\n

2) Ebbi modo di verificare nei collegamenti radio sperimentali in onde centimetriche, su masse d\u2019aria di centinaia di chilometri, sia in atmosfera ventilata come tra l\u2019Isola d\u2019Elba e Sardegna che in aria ferma e umida come tra Palma e Ibiza, tutti i possibili effetti di dispersione spaziale e temporale. <\/p>\n

I notches ( causati dal fading selettivo) variavano in frequenza (da unit\u00e0 di Hz il secondo fino un centinaio di Mhz\/s) ed in profondit\u00e0 (da quasi statiche fino ad un centinaio di dB\/s) con curiosissimi ondeggiamenti, spostandosi in frequenza poi bruscamente rallentare, fermandosi, ritmando in ampiezza danze sempre diverse, incerti se procedere o tornare indietro. <\/p>\n

Alla presenza di stratificazioni variabili nell\u2019atmosferica vi posso garantire che la visione di ci\u00f2 che accade ad uno spettro continuo a larga banda \u00e8 uno spettacolo singolare e curioso. <\/p>\n

Bibliografia<\/strong> <\/p>\n

Raccomandazione ITU-R P.530-7,Propagation data and prediction method required for design of terrestrial line-of-sight systems. <\/p>\n

Raccomandazione ITU-R P.453-7,The radio refractive index:its formula and refractivity data. <\/p>\n

Raccomandazione ITU-R P.835-7, Reference standard atmospheres. <\/p>\n

D\u2019Amico,Casiraghi, Verbana \u201cPerspective and limits of optical wireless transmission as an alternative to Microwaves Links. ECRR Dresden 2000. <\/div>\n

<\/font><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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