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Perchè continuare a parlare di antenne? Seconda parte

Perchè continuare a parlare di antenne

Densità di potenza

Quella che è la ben nota immagine delle onde circolari che si allontanano, sulla superficie piatta di uno specchio d'acqua, dal punto in cui si è lasciato cadere un sasso, si può anche riferire alla situazione dell'energia che, nello spazio, viene irradiata da una radio-sorgente e se ne allontana; la differenza più forte è che le onde così irradiate nello spazio assumono una distribuzione completamente sferica sulla cui superficie l'energia di partenza viene via via equamente distribuita. L'area complessiva di questo fronte d'onda sferico dipende naturalmente dalla sua distanza dal punto-sorgente (cioè dal raggio della sfera); esprimiamo come al solito il fenomeno con una semplice relazione algebrica: S= 4∏r2 (1) dove: S = area della superficie sferica (in m2)  ∏= 3,14 r = raggio della sfera (in m)

Quindi, se il punto-sorgente irradia una certa quantità di energia ogni secondo, vale a dire una certa potenza, tale potenza elettromagnetica risulterà distribuita su una superficie via via crescente per ogni onda irradiata.

Da sottolineare che la potenza totale resta costante e (caratteristica fondamentale delle onde elettromagnetiche) che non si verifica alcuna attenuazione durante il percorso: semplicemente, la potenza totale di partenza risulta "spalmata" su una superficie sempre più ampia via via che il fronte d'onda si allontana dalla sorgente.

Ecco allora che quello che effettivamente interessa conoscere è l'ammontare di potenza elettromagnetica contenuta in una unità di superficie sul fronte d'onda, quella cioè che viene definita densità di potenza dell'onda e che dipende dalla distanza dalla sorgente secondo la relazione: D=P/4∏r2 (2) dove: D = densità di potenza (W/m2) P = potenza irradiata (W)

Così, via via che il fronte d'onda si allontana, la densità di potenza diminuisce col quadrato della distanza dalla sorgente, in quanto l'onda si distribuisce sempre più ampiamente senza che ciò corrisponda ad alcuna perdita. Ecco quindi l'importanza di conoscere questo nuovo parametro che abbiamo definito densità di potenza.

Intensità di campo

Abbiamo già visto come per il campo elettromagnetico sia costituito da due componenti: l'elettrico ed il magnetico; poiché tale campo è in grado di trasferire potenza da un luogo ad un altro, sembra logico che tale potenza sia contenuta nei due campi componenti: ed infatti così è.

La relazione fra la densità di potenza ed i suddetti due campi si può rappresentare mediante la semplice relazione algebrica: D = E * H (3) dove: E = intensità del campo elettrico (in V/m) H = intensità del campo magnetico (in A/m)

Questa equazione (come è normale che accada nei sistemi di radiocomunicazione) è valida e precisa quando il punto in cui si effettuano le misure è lontano almeno alcune lunghezze d'onda dalla sorgente che irradia. Fra i parametri elettrico e magnetico del campo esiste un'altra relazione, anch'essa molto semplice: E = Z * H (4) dove: Z = impedenza caratteristica dello spazio (vuoto) = 377ohm

La forma di questa relazione è evidentemente analoga alla legge di Ohm; combinando comunque le equazioni 3) e 4), possiamo ricavarne due formulazioni altrettanto semplici:D=E2/377 (5), D=377*H2

Prima conclusione

Abbiamo sin qui visto gli elementi fondamentali della teoria elettromagnetica, quelli che ci servono come basi per inoltrarci nella comprensione delle antenne, cosicché ora siamo meglio preparati per affrontarne lo studio. Precisiamo solamente che il fatto di aver definito l'antenna come un dispositivo a funzionamento reciproco, cioè che le sue basi teoriche sono le stesse sia per la ricezione che per la trasmissione, rende così necessario discuterne una modalità sola, tanto le conclusioni finali saranno valide per ambedue. Per quello che è lo scopo di questo articolo, verrà qui discussa l'antenna dal punto di vista della trasmissione, se non altro perché questo funzionamento è più facile da visualizzare; qualche chiarimento sull'aspetto ricevente verrà fatto più avanti.

radiokit elettronica

 

 

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