Antenna
Che cos'è e come funziona una antenna?
L'antenna è una apparecchiatura atta a irradiare nello spazio o a captare l'energia elettromagnetica.
Le antenne assumono forme molto diverse in relazione all'impiego specifico a cui sono destinate, ad esempio in ponti radio per telefonia, telegrafia e televisione, in sistemi di radiodiffusione, in radiotelescopi, in radar, in apparecchiature militari.
Le antenne usate per frequenze molto basse sono di notevole lunghezza (anche oltre 1000 m) o altezza (anche qualche centinaio di metri); quelle usate per frequenze molto alte sono al contrario di dimensioni assai ridotte e possono essere anche costituite da una piccola apertura in una piastra metallica.
Benché la trasmissione e la ricezione siano processi inversi e un'antenna trasmittente possa anche funzionare come antenna ricevente, tuttavia le antenne impiegate per la trasmissione differiscono, spesso in modo notevole, da quelle che sono impiegate per la ricezione a causa del diverso livello di potenza al quale esse operano.
Un'antenna per la trasmissione in molte parti del mondo deve irradiare grandi potenze; l'antenna che riceve le onde riflesse di un radar o di un satellite per telecomunicazioni impiega potenze trascurabili.
Come funziona un'antenna?
Affinché abbia luogo la trasmissione è necessario che l'antenna sia sede di cariche elettriche e che a queste venga impressa un'accelerazione non controbilanciata da accelerazioni contrarie di altre cariche elettriche prossime alle prime.
Le cariche elettriche accelerate sono normalmente gli elettroni di conduzione nelle parti metalliche dell'antenna; tuttavia anche le cariche di polarizzazione di un dielettrico (isolante), se accelerate, producono gli stessi effetti, come ad esempio nelle antenne a guida d'onda dielettrica.
In ricezione l'antenna capta energia perché le stesse cariche sono sollecitate dal campo elettrico alternato dell'onda elettromagnetica che si propaga nello spazio e determinano correnti elettriche che circolano nel ricevitore.
Principio di funzionamento di un sistema irradiante
Nella linea bifilare chiusa di trasmissione della figura seguente, avente i due fili a distanza assai ravvicinata, un generatore elettrico di corrente alternata a elevata frequenza f e lunghezza d'onda λ immette potenza che viene assorbita dalla resistenza di carico terminale; le frecce indicano la direzione istantanea della corrente alternata, che risulta, come indicato, di senso opposto nei due fili.
A motivo della vicinanza di questi, gli effetti elettromagnetici a distanza si annullano reciprocamente, ma qualora si divarichino i terminali, come è schematicamente indicato nella figura stessa, le frecce, che prima erano orientate in senso opposto, si trovano ad avere la stessa direzione e pertanto la struttura acquista la capacità di irradiare energia elettromagnetica.
Schema del principio di funzionamento di un sistema irradiante. Il primo circuito, benché alimentato da un generatore ad alta frequenza, non irradia onde elettromagnetiche nello spazio a causa delle azioni uguali e di senso opposto delle correnti che percorrono i due conduttori; nel secondo circuito gli effetti delle due correnti sono al contrario concomitanti e pertanto si ha irradiazione.
Il fatto che la trasmissione e la ricezione siano processi inversi semplifica la spiegazione, poiché consente di riferirsi a sistemi trasmittenti oppure riceventi, secondo la convenienza.
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