Pubblicato: 23 maggio 2012
Categoria: Altro
Il guadagno di un’antenna trasmittente si può definire come il rapporto tra la
potenza da questa emessa secondo il suo asse di massima radiazione e la potenza
emessa nelle medesime condizioni da un’antenna di riferimento.
Si tratta ora di stabilire quale possa essere questo riferimento.
Le vie percorribili sono due: una contempla l’assunzione come riferimento dell’antenna ideale, l’altra prevede un riferimento all’antenna reale elementare per antonomasia, l’antenna a dipolo.
In quest’ultima ipotesi, il tutto equivale a porre eguale all’unità il guadagno di un’antenna a dipolo alla quale venga applicato in ingresso un segnale RF di frequenza pari alla sua frequenza di accordo, prendendo in considerazione un punto disposto lungo il suo asse di massima radiazione, ad una certa distanza dall’antenna.
Altrettanto frequente è un’espressione in decibel del guadagno; evidentemente nell’ipotesi di assumere come riferimento l’antenna a dipolo, nelle condizioni precedentemente formulate il guadagno di quest’ultima viene posto eguale a 0 dB.
Passando a considerare un’antenna a semi-dipolo, si verifica che il suo guadagno è doppio dell’antenna a dipolo, dunque vale 2, ovvero, in unità logaritmiche, 3 dB.
Viceversa, nei confronti di un riferimento astratto qual è l’antenna ideale, isotropa e puntiforme, si dimostra che si ha: Chiaramente, un dato come il guadagno andrebbe sempre interpretato con cautela, in quanto rappresentativo di una ben precisa ed ottimale condizione di funzionamento dell’antenna. Ad esempio, l’affermazione secondo la quale, a parità di risultati, un’antenna a semi-dipolo necessita di metà della potenza di ingresso rispetto ad un’antenna a dipolo è corretta solo nel caso si considerino punti disposti secondo i rispettivi assi di massima radiazione, a parità di distanza e in presenza di un segnale RF di frequenza pari alla rispettiva frequenza di accordo. Ne segue che se l’antenna trasmittente è chiamata ad operare a più frequenze, sarebbe necessario conoscere i dati inerenti il guadagno nei vari casi; sarebbe sbagliato ad esempio credere che il guadagno di un’antenna si mantenga lo stesso a qualsiasi frequenza e indipendentemente dal suo orientamento. In questo contesto pare utile segnalare che il guadagno sia dell’antenna a dipolo, sia dell’antenna a semi-dipolo aumenta nel caso queste ultime vengano chiamate ad irradiare un’onda elettromagnetica di frequenza appena superiore alla relativa frequenza di accordo.
Peraltro, un tale incremento si accompagna con un aumento di direttività (ovvero con un decremento dell’angolo di radiazione) e, a partire da una certa frequenza in poi, ad una decisa mutazione della rispettiva figura di radiazione. Tutto questo è ampiamente dimostrato dai diagrammi polari in figura 4, inerenti un’antenna a dipolo.
Altra cosa da non dimenticare è che per il corretto funzionamento di un’antenna a dipolo i suoi due elementi devono essere allineati, come se uno costituisse l’ideale prolungamento dell’altro.
Disponendoli ad angolature differenti, il guadagno diminuisce (per cui in unità logaritmiche esso diviene un numero negativo) sino ad azzerarsi allorché i due elementi vengono affiancati (in tal caso l’antenna a dipolo non è più in grado di espletare il suo compito). Analogamente, nell’impiego di un’antenna a semi-dipolo, l’elemento deve essere disposto perpendicolarmente al piano di massa (ovvero secondo un angolo di 90°) se si desidera usufruire del massimo guadagno mentre le prestazioni dell’antenna peggiorano nel caso di angolature minori.
L’annullamento del guadagno si ha ovviamente con l’elemento, asta o stilo, parallelo al piano conduttore.
Anche le caratteristiche costruttive ed il materiale impiegato nella realizzazione di un’antenna trasmittente hanno una precisa influenza sulle sue prestazioni.
Si considerino ad esempio due antenne a semi-dipolo identiche salvo il fatto che una delle due presenta un elemento di sezione superiore. Il guadagno è lo stesso per entrambe ma questo vale solo se il segnale da irradiare ha una frequenza pari alla loro frequenza di accordo; a frequenze già non di molto diverse, l’antenna con elemento di sezione superiore evidenzierà prestazioni migliori.
Tale considerazione è generalizzabile: a parità di ogni altra caratteristica dimensionale o costruttiva, antenne con elementi di sezione maggiorata presentano di norma una gamma di funzionamento più estesa.
Tornando al concetto di guadagno di un’antenna trasmittente, una corretta interpretazione che se ne può dare, tenendo ovviamente conto delle condizioni che portano alla sua definizione e non dimenticando altre importanti caratteristiche come la direttività, richiede necessariamente una politica di confronto (omogeneo).
Corretto è un ragionamento del seguente tenore: “questa antenna ha un guadagno maggiore di quella e quindi posso risparmiare sulla potenza di uscita del trasmettitore”.
Altrettanto valido è il seguente: “questa antenna ha un guadagno maggiore di quella, per cui con il trasmettitore di cui dispongo riesco ad ottenere una copertura maggiore”.
Ad ogni modo, preme sottolineare che tutti i ragionamenti condotti in precedenza partono dal presupposto che l’antenna trasmittente si trovi ad operare in una ideale condizione di spazio libero, ovvero in assenza di superfici riflettenti e di ostacoli in genere.
Le implicazioni di una condizione di funzionamento più realistica saranno esaminate nel corso della prossima puntata, dedicata alla propagazione dell’onda elettromagnetica irradiata.
Si tratta ora di stabilire quale possa essere questo riferimento.
Le vie percorribili sono due: una contempla l’assunzione come riferimento dell’antenna ideale, l’altra prevede un riferimento all’antenna reale elementare per antonomasia, l’antenna a dipolo.
In quest’ultima ipotesi, il tutto equivale a porre eguale all’unità il guadagno di un’antenna a dipolo alla quale venga applicato in ingresso un segnale RF di frequenza pari alla sua frequenza di accordo, prendendo in considerazione un punto disposto lungo il suo asse di massima radiazione, ad una certa distanza dall’antenna.
Altrettanto frequente è un’espressione in decibel del guadagno; evidentemente nell’ipotesi di assumere come riferimento l’antenna a dipolo, nelle condizioni precedentemente formulate il guadagno di quest’ultima viene posto eguale a 0 dB.
Passando a considerare un’antenna a semi-dipolo, si verifica che il suo guadagno è doppio dell’antenna a dipolo, dunque vale 2, ovvero, in unità logaritmiche, 3 dB.
Viceversa, nei confronti di un riferimento astratto qual è l’antenna ideale, isotropa e puntiforme, si dimostra che si ha: Chiaramente, un dato come il guadagno andrebbe sempre interpretato con cautela, in quanto rappresentativo di una ben precisa ed ottimale condizione di funzionamento dell’antenna. Ad esempio, l’affermazione secondo la quale, a parità di risultati, un’antenna a semi-dipolo necessita di metà della potenza di ingresso rispetto ad un’antenna a dipolo è corretta solo nel caso si considerino punti disposti secondo i rispettivi assi di massima radiazione, a parità di distanza e in presenza di un segnale RF di frequenza pari alla rispettiva frequenza di accordo. Ne segue che se l’antenna trasmittente è chiamata ad operare a più frequenze, sarebbe necessario conoscere i dati inerenti il guadagno nei vari casi; sarebbe sbagliato ad esempio credere che il guadagno di un’antenna si mantenga lo stesso a qualsiasi frequenza e indipendentemente dal suo orientamento. In questo contesto pare utile segnalare che il guadagno sia dell’antenna a dipolo, sia dell’antenna a semi-dipolo aumenta nel caso queste ultime vengano chiamate ad irradiare un’onda elettromagnetica di frequenza appena superiore alla relativa frequenza di accordo.
Peraltro, un tale incremento si accompagna con un aumento di direttività (ovvero con un decremento dell’angolo di radiazione) e, a partire da una certa frequenza in poi, ad una decisa mutazione della rispettiva figura di radiazione. Tutto questo è ampiamente dimostrato dai diagrammi polari in figura 4, inerenti un’antenna a dipolo.
Altra cosa da non dimenticare è che per il corretto funzionamento di un’antenna a dipolo i suoi due elementi devono essere allineati, come se uno costituisse l’ideale prolungamento dell’altro.
Disponendoli ad angolature differenti, il guadagno diminuisce (per cui in unità logaritmiche esso diviene un numero negativo) sino ad azzerarsi allorché i due elementi vengono affiancati (in tal caso l’antenna a dipolo non è più in grado di espletare il suo compito). Analogamente, nell’impiego di un’antenna a semi-dipolo, l’elemento deve essere disposto perpendicolarmente al piano di massa (ovvero secondo un angolo di 90°) se si desidera usufruire del massimo guadagno mentre le prestazioni dell’antenna peggiorano nel caso di angolature minori.
L’annullamento del guadagno si ha ovviamente con l’elemento, asta o stilo, parallelo al piano conduttore.
Anche le caratteristiche costruttive ed il materiale impiegato nella realizzazione di un’antenna trasmittente hanno una precisa influenza sulle sue prestazioni.
Si considerino ad esempio due antenne a semi-dipolo identiche salvo il fatto che una delle due presenta un elemento di sezione superiore. Il guadagno è lo stesso per entrambe ma questo vale solo se il segnale da irradiare ha una frequenza pari alla loro frequenza di accordo; a frequenze già non di molto diverse, l’antenna con elemento di sezione superiore evidenzierà prestazioni migliori.
Tale considerazione è generalizzabile: a parità di ogni altra caratteristica dimensionale o costruttiva, antenne con elementi di sezione maggiorata presentano di norma una gamma di funzionamento più estesa.
Tornando al concetto di guadagno di un’antenna trasmittente, una corretta interpretazione che se ne può dare, tenendo ovviamente conto delle condizioni che portano alla sua definizione e non dimenticando altre importanti caratteristiche come la direttività, richiede necessariamente una politica di confronto (omogeneo).
Corretto è un ragionamento del seguente tenore: “questa antenna ha un guadagno maggiore di quella e quindi posso risparmiare sulla potenza di uscita del trasmettitore”.
Altrettanto valido è il seguente: “questa antenna ha un guadagno maggiore di quella, per cui con il trasmettitore di cui dispongo riesco ad ottenere una copertura maggiore”.
Ad ogni modo, preme sottolineare che tutti i ragionamenti condotti in precedenza partono dal presupposto che l’antenna trasmittente si trovi ad operare in una ideale condizione di spazio libero, ovvero in assenza di superfici riflettenti e di ostacoli in genere.
Le implicazioni di una condizione di funzionamento più realistica saranno esaminate nel corso della prossima puntata, dedicata alla propagazione dell’onda elettromagnetica irradiata.
| Tipo di antenna | Guadagno | Guadagno (dB) |
| A dipolo | 1,64 | 2,15 |
| A semi-dipolo | 3,28 | 5,16 |