{"id":216,"date":"2003-03-06T00:00:00","date_gmt":"2003-03-05T23:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"216","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/216\/","title":{"rendered":"Vorrei conoscere la struttura interna di una antenna trasmittente per la telefonia mobile e il principio di funzionamento"},"content":{"rendered":"

<\/p>\n

L’antenna \u00e8 un dispositivo capace di irradiare e convogliare nella
\ndirezione voluta dello spazio libero, energia sottoforma di onda
\nelettromagnetica. Quando \u00e8 utilizzata in ricezione, ha lo scopo di
\nraccogliere energia dal fronte d’onda elettromagnetico in arrivo.
\n<\/font><\/p>\n

\nMoltissimi e variegati sono i tipi di antenne in funzione della frequenza
\ne delle modalit\u00e0 di irradiare o captare energia. In modo grossolano,
\npossiamo dividere le antenne in tre categorie: le antenne con conduttore
\nlineare, le antenne a guida d’onda e le antenne di tipo ottico. Per tutte
\nvale il principio di reciprocit\u00e0 perci\u00f2, per ogni tipo d’antenna, le
\npropriet\u00e0 valide in trasmissioni sono valide in ricezione. In pratica
\nuna stessa antenna pu\u00f2 essere utilizzata per trasmettere o per ricevere
\ncome avviene appunto nei telefonini.
\n<\/font><\/p>\n

\nDalle basse frequenze fino alle frequenze UHF si utilizzano antenne
\ncon conduttore lineare, le quali a loro volta si dividono in diverse
\ncategorie. Se non si hanno pretese di irradiare in modo direttivo e
\ndi ricevere da tutte le direzioni con l’angolo pi\u00f9 ampio possibile,
\ncom’\u00e8 appunto il caso del telefonino, l’antenna pi\u00f9 semplice da realizzare \u00e8 il
\nmezzo dipolo.
\n<\/font><\/p>\n

\nIl principio di funzionamento si basa sul fatto che un conduttore
\npercorso da corrente variabile produce onde elettromagnetiche
\nalle quali \u00e8 associata una certa energia che si propaga nello
\nspazio libero a velocit\u00e0 della luce (equazioni di Maxwell). In
\nnota troverai una semplice spiegazione di come si forma
\nun campo elettrico e magnetico su una bacchetta di conduttore
\naperto.(1<\/a>). Un semplice richiamo sul funzionamento delle
\nantenne per cellulari lo trovi su una mia
\n
\nprecedente risposta<\/a>.
\n<\/font><\/p>\n

\nIn pratica un pezzo di filo rigido di metallo verticale funge da
\nsemidipolo. Per un’ottima efficienza la lunghezza dell’antenna
\ndovrebbe avvicinarsi ad un valore pari alla lunghezza d’onda
\nd’utilizzo (lambda<\/i>). Lunghezze improponibili per i sempre
\npi\u00f9 miniaturizzati cellulari:
\nricordiamo che le frequenze d’uso dei cellulari (900 Mhz e 1800Mhz)
\ncorrispondono a lunghezze d’onda di 32 e 16 cm (2<\/a>).
\n<\/font><\/p>\n

\nUn buon compromesso \u00e8 l’antenna di lunghezza 1\/4 lambda<\/i> a 900 Mhz a cui
\ncorrisponde 1\/2 lambda<\/i> a 1800Mhz. E’ sufficiente una mezza dozzina di
\ncentimetri per ottenere una buona antenna ad uso dei
\ncellulari.
\n<\/font><\/p>\n

\nLa struttura degli antennini \u00e8 molto varia; si passa da antenne
\nesterne al telefonino, a bacchette di metallo pi\u00f9 o meno retrattili a
\nmodelli flessibili in gomma dove all’interno della mescola \u00e8 inserito
\nil filo conduttore. Con la miniaturizzazione dei telefonini e con
\nl’incremento del numero delle celle in area urbana, l’antenna dei
\ncellulari ha perso sempre di pi\u00f9 la sua importanza e molti modelli
\nhanno integrato l’antennino sul substrato del circuito stampato
\nall’interno del telefonino, riducendo ulteriormente le
\ndimensioni\u00a0(3<\/a>).
\n<\/font><\/p>\n

\nNei sistemi cellulari la trasmissione avviene con la polarizzazione
\nverticale, cio\u00e8 il campo elettrico \u00e8 normale al suolo. Per ottenere
\nil massimo segnale, l’antenna di ricezione deve avere la stessa
\npolarizzazione dell’antenna trasmittente (4<\/a>).<\/p>\n

<\/p>\n

<\/font><\/p>\n\n

(1)<\/a> Principio di funzionamento <\/b>
\n<\/font><\/p>\n

\nConsideriamo una linea con estremit\u00e0 aperta alimentata da un generatore
\nG che genera un’oscillazione sinusoidale avente lunghezza d’onda minore rispetto
\nalla lunghezza della linea. All’istante t quando chiudiamo l’interruttore,
\nabbiamo un’onda diretta, tensione (Vd) e corrente (Id), che va dal
\ngeneratore ai morsetti della linea B, D. Il valore della corrente dipende
\ndalle costanti elettriche del filo (induttanza, capacit\u00e0)<\/p>\n

<\/font><\/p>\n

\n\"\"\/
\n<\/font><\/p>\n

Ai morsetti, poich\u00e9 il circuito \u00e8 aperto e la legge di Ohm impone
\ncorrente nulla e tensione massima, nasce un’onda riflessa con tensione
\n(Vr) e corrente (Ir) che partendo dal carico va verso il generatore.
\nSulla linea si ha quindi una doppia propagazione: onda diretta verso
\nil carico (Vd, Id), e onda riflessa verso il generatore (Vr, Ir).
\nLa tensione e corrente risultanti lungo la linea dipendono dalla fase
\nrelativa che i vettori hanno in quel punto: dove i vettori sono in
\nfase la risultante ha un valore massimo Vd+Vr (ventre) dove sono in
\nopposizione la risultante ha un valore nullo (nodi) Vd-Vr. Si stabilisce
\ncosi lungo la linea, una successione di valori assoluti di tensioni e
\ncorrenti variabili che prendono il nome d’onde stazionarie.<\/p>\n

<\/font><\/p>\n

\n\"\"\/
\n<\/font><\/p>\n

Valutando la distanza a partire dai morsetti B e D in un generico punto
\ndella linea a distanza 1\/4 lambda<\/i>, punti A, C dal morsetto, la tensione e
\nla corrente presente sono dati dalla somma vettoriale della tensione
\nrelativa all’onda diretta e riflessa. A differenza dell’onda progressiva
\nche si muove lungo la linea con velocit\u00e0 V, l’onda stazionaria \u00e8 una
\ncurva che fornisce i valori assoluti nei vari punti della linea e perci\u00f2
\nfissa nel tempo.
\n<\/font><\/p>\n

\nOgni tronco di conduttore crea intorno a se un campo elettromagnetico
\nma poich\u00e9 la linea \u00e8 formata da due conduttori paralleli, molto vicini
\ne percorsi da correnti opposte, il campo risultante \u00e8 in sostanza nullo
\ne non si pu\u00f2 avere radiazione apprezzabile.
\n<\/font><\/p>\n

Vediamo che cosa succede se apriamo i conduttori dell’ultimo tronco
\ndi lunghezza
\nlambda<\/i> quarti ruotandoli di 90\u00b0 in senso opposto. I tronchi AB e CD si
\nportano nelle posizioni AB’ e CD’ e le correnti che le attraversano, che
\nerano opposte ora sono in fase. Otteniamo un unico tratto A e B percorso
\ndi corrente e capace di irradiare. Abbiamo realizzato il tipo di antenna
\nche prende il nome di dipolo a mezz’onda.<\/p>\n

<\/font><\/p>\n

\n\"\"\/
\n<\/font><\/p>\n

La corrente, e quindi il campo magnetico H, \u00e8 massima al centro
\ndell’antenna mentre il campo elettrico \u00e8 massimo agli estremi.
\nEliminando il mezzo dipolo, CD e connettendo un capo del generatore al
\nsemidipolo e l’altra al piano di massa del circuito stampato si ottiene
\nla classica antenna verticale.<\/p>\n

<\/font><\/p>\n

\n\"\"\/
\n<\/font><\/p>\n<\/p>\n

<\/p>\n

<\/font><\/p>\n\n

(2)<\/a><\/b> La lunghezza d’onda si ottiene dividendo la velocit\u00e0
\ndella luce per la frequenza. <\/font><\/p>\n

<\/p>\n

\"\"\/<\/p>\n

<\/font><\/p>\n

<\/p>\n

<\/font><\/p>\n\n

(3)<\/a><\/b> A lunghezze inferiori di un quarto d’onda lo stilo
\nsi comporta ancora come antenna ma rispetto alla lunghezza ottima il
\nsegnale captato o irradiato \u00e8 minore, tanto minore quanto \u00e8 pi\u00f9 alto il
\nfattore d’accorciamento rispetto un quarto lambda<\/i>.
\n<\/font><\/p>\n

<\/p>\n

<\/font><\/p>\n\n

(4)<\/a><\/b> Quando il segnale ricevuto \u00e8 riflesso e non
\ndiretto l’affermazione non \u00e8 pi\u00f9 valida, poich\u00e9 la polarizzazione
\ndell’onda in arrivo puo essere diversa da quella di partenza.
\n<\/font><\/p>\n

Nel caso di ricezione del solo segnale diretto (collegamento
\nin visibilit\u00e0 ottica tra la stazione radio base ed il telefonino),
\npossiamo verificare che posizionando il telefonino orizzontalmente il
\nlivello di ricezione diminuisce rispetto alla condizione verticale.
\n<\/font><\/p>\n

Per il concetto di polarizzazione di un’onda si veda la
\n
\nrisposta di Luca Boschini<\/a>.<\/p>\n

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

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