Problemi di “linea”? 2/2

Problemi di "linea"

Nel caso in cui la linea sia terminata su un cortocircuito, di nuovo non abbiamo alcun carico che consumi l’energia che le viene ceduta; ancora una volta, quindi, la potenza immessavi viene rimandata indietro verso il generatore.

Consideriamo ora la situazione che possiamo definire intermedia, nella quale cioè la linea sia terminata su un carico di valore più alto dell’impedenza caratteristica senza però arrivare al circuito aperto: si potrà logicamente intuire che in tal caso una parte della potenza sarà assorbita dal carico e l’altra parte verrà invece riflessa indietro lungo la linea.

Ragionamento simile si può applicare al caso in cui l’impedenza di carico sia maggiore di zero ma minore di Zo (*). Ecco allora che, quando la linea è caricata con un’impedenza reale qualsiasi, la situazione che ne risulta è riassunta schematicamente nella tabella riportata; essa risulta molto semplificata, ma è sufficiente per indicare i comportamenti fondamentali del caso, sfruttando semplici ragionamenti di carattere fisico. Naturalmente, le esatte misure di energia diretta e riflessa potranno essere ricavate mediante matematica e numeri complessi. Qui era invece importante cercare di chiarire come e dove nascono quei numeri un po’ strani (in quanto corrispondenti a degli ohm apparentemente inesistenti), ma che consentono di meglio afferrare il concetto secondo cui, per ottenere il massimo di potenza da un generatore (leggi TX) verso il suo carico (leggi antenna), tale carico deve avere la stessa resistenza della Zo di linea.

Se così non è, si ha riduzione della potenza utilizzabile; dove andrà a finire il resto potrà essere oggetto di futura trattazione. Dove finisce la potenza riflessa? Ritorniamo per l’ennesima volta sull’argomento delle onde stazionarie, se non altro per cercare di chiarire, una volta per tutte, che fine fa la potenza riflessa in presenza di un sistema d’antenna disadattato, in quanto persistono i dubbi se questa potenza viene irradiata in calore, o se provoca TVI, o cose simili. D’altra parte, siamo d’accordo nel riconoscere che questo punto rappresenta una delle maggiori difficoltà da visualizzare in pratica per tutto l’argomento “Adattamento d’antenna e ROS”.

Per cercare di afferrare al meglio la dinamica del fenomeno, ci può essere d’aiuto pensare alla potenza riflessa in termini di una sola onda, cioè di un singolo impulso che si muove lentamente, tanto lentamente da poter seguire cosa effettivamente succede in pratica. Partiamo quindi dall’inizio del fenomeno, considerando un impulso di energia a RF, appunto la nostra onda, generata dallo stadio d’uscita del trasmettitore; supponiamo anche, per maggior semplicità, che lo stadio sia a valvole (niente di più probabile: potrebbe essere un amplificatore lineare). Ci sarà quindi un tipico circuito LC per adattamento di impedenza, per esempio fra 3000 della placca ed i 50ohm del cavo coassiale: classico! Il nostro impulso, ovvero l’onda diretta, viaggia nel cavo coassiale, ed arriva all’estremità d’antenna, e qui la sorpresa: esso trova che l’antenna non è a 50ohm, bensì presenta un’impedenza più o meno diversa. Conseguenza ovvia del disadattamento, una certa porzione di energia della nostra onda non può essere irradiata, ma rimbalza indietro lungo la linea: supponiamo che sia il 50%.

Quest’onda riflessa rientra nel nostro trasmettitore, ritrovando (anche se al contrario) il circuito di adattamento placca-coassiale, che la riporta ai 3000ohm di partenza; ma la placca costituisce una barriera verso l’interno del tubo, che è un dispositivo “unidirezionale”. L’onda al 50% viene allora riflessa di nuovo sulla linea verso l’antenna, che (sempre disadattata) ne irradia il 50% e ne rimanda indietro l’altro 50; questo comportamento via via si ripete, fintanto che la porzione riflessa rimanente è diventata tanto piccola da venir assorbita nella resistenza ohmica della linea e del circuito accordato d’uscita. Fortunatamente queste perdite, anche se combinate, assorbono solamente una frazione in percento della potenza riflessa, ogni volta che essa si fa il suo viaggio dall’antenna all’apparato e ritorno. Questo, nonostante tutto, significa che, con un’antenna disadattata, si perde piuttosto poco in potenza; quindi l’energia in ballo, se non può essere usata dall’amplificatore finale, e non se ne va in calore, da qualche parte deve pur finire: guarda caso, viene reirradiata.

Però resta sempre qualcosa che non quadra: questo andirivieni di segnali diretti e riflessi provoca una qualche… confusione nel tubo finale del TX! Esso, infatti, è destinato (nel particolare circuito cui ci stiamo riferendo) a produrre RF in misura pertinente ai 3000ohm di impedenza alla sua uscita: vi si trovano invece degli impulsi di RF sovrapposti a quella che dovrebbe essere la sua normale produzione, il che significa che l’impedenza vista in uscita non è più 3000ohm: e ciò non è gradito. Le conseguenze, non drammatiche ma effettive, possono essere diverse: il tubo può diventare un po’ rosso, può tendere all’oscillazione, può sintonizzarsi in modo non regolare e, comunque, la sua erogazione di potenza non sarà più quanto era previsto con i suddetti 3000ohm di carico (adattato!). Se poi, invece di un amplificatore valvolare, avessimo a che fare con uno a transistori, questi (se non opportunamente protetti) potrebbero bruciarsi.

E per quanto riguarda le possibili TVI? Qui il problema è meno sentito. Se il disadattamento è poco sensibile, tale cioè da non forzare la RF a venir irradiata dalla linea, non si avrà nessuna produzione di TVI, almeno, non più di quanta possa esserne prodotta dalle normali condizioni di lavoro del trasmettitore (o lineare che sia). Questo, almeno in prima approssimazione, è quanto avviene in presenza di onde stazionarie, e quindi di potenza riflessa dal sistema d’antenna; e comunque, su queste situazioni particolari, non avrebbero nessun risultato balun, prese di terra, o simili.

radiokit elettronica
Tags:

Leave a Reply