Lobi di radiazione del dipolo

Il lobo di radiazione del dipolo è dotato di notevoli simmetrie: prima di tutto, esso è un solido di rotazione intorno all'asse del filo; vale a dire, se ad esempio pongo il filo in verticale e gli giro intorno a distanza costante, il comportamento che vedo è lo stesso lungo tutta la circonferenza percorsa. Inoltre si ha un'altra importante simmetria rispetto al piano assiale del dipolo, cioè a quel piano che passa per il centro ed è perpendicolare al filo; vale a dire, se metto il dipolo in orizzontale e mi sposto in uguale misura a destra o a sinistra rispetto al centro, vedo lo stesso campo.

L'irradiazione del dipolo è massima lungo il piano assiale, perché qui si sommano in fase i contributi dei due bracci, mentre è zero nella direzione del filo; in sostanza, il solido di radiazione è una specie ciambella lungo il cui asse è infilato il dipolo, e la sua sezione (cioè la superficie che si vede tagliando verticalmente a metà la ciambella) è a forma di otto.

 

Lobo di irradiazione di un dopolo mezzonda 75 ohm

 

Il dipolo

Cominciamo a vedere un tipo di antenna , la più importante di tutte (per noi): il dipolo.

Antenna elementare

Prima di affrontare il dipolo lungo, conviene soffermarci un momento su suo ingrediente principale: l'antenna corta, più propriamente detta elementare. Di un filo conduttore, teso nel vuoto e molto lungo, che supponiamo percorso da una corrente a radiofrequenza, prendiamo in considerazione un pezzetto molto corto: così corto rispetto alla lunghezza d'onda che l'intensità di corrente su di esso sia praticamente uguale in tutti i punti. Questo pezzetto di filo, che è ovviamente un'antenna, produce intorno a sé un campo elettromagnetico le linee di forza del campo elettrico sono (localmente) parallele al filo, mentre le linee del campo magnetico sono cerchi concentrici. Nello spazio libero, il campo magnetico ed il campo elettrico sono perpendicolari tra loro ed alla direzione di propagazione; quest'ultima sarà dunque rivolta radialmente rispetto al filo. Il fronte dell'onda prodotta ha quindi una forma cilindrica, il cui raggio s'allarga nel tempo (ovviamente, alla velocità della luce). Il dipolo a mezz'onda

Un caso particolare della struttura fin qui descritta è costituito da un'antenna lunga esattamente mezza onda: in questo caso, la corrente è nulla ad entrambi gli estremi, mentre è massima al centro, e contemporaneamente la tensione è massima agli estremi e minima al centro: questa struttura presenta quindi al suo centro la minima impedenza possibile: si può dimostrare che essa vale la resistenza di radiazione vale (circa) 72 W , più una certa componente reattiva, originata dal fatto che una certa frazione dell'energia viene immagazzinata localmente intorno al dipolo. Questa componente dipende da vari fattori, fra cui i principali sono il diametro del conduttore, che ne determina l'autoinduttanza per unità di lunghezza, e la sua capacità verso terra. Complessivamente, questa reattanza vale circa 60 W , per un'antenna fatta di filo sottile rispetto alla lunghezza, ma può essere parecchio superiore quando il filo invece abbia diametro rilevante (ad esempio, nel caso di un tubo).

Guadagno del dipolo e lunghezza efficace

Poiché il dipolo non irradia lungo il suo asse, per la già citata legge della coperta la potenza deve essere concentrata altrove, in particolare sul piano assiale dove il campo è massimo. Si ha quindi un certo guadagno rispetto all'antenna isotropica; questo guadagno vale 1,67 in potenza, ovvero 2,2 dB. Al guadagno è legata la lunghezza efficace dell'antenna, che è la lunghezza che dovrebbe avere un'antenna percorsa da corrente uniforme per produrre la stessa intensità di campo, ed è notevolmente inferiore alla lunghezza reale perché le componenti estreme dell'antenna, che sono percorse da correnti molto modeste, contribuiscono proporzionalmente poco alla potenza irradiata.

 

ANTENNA A V INVERTITA PER 3.9 -7.1 - 14.3 - 21.42 - 28.58 -51.40 MHZ
con una unica discesa in cavo da 50 ohm

Il palo di sostegno e' alto metri 14.I fili sono soltanto tre. Tre che scendono a destra e altri tre che scendono a sinistra con un angolo di 60 gradi. Sono staccati alla sommita' ma saldati tre assieme da un lato dove di salda l'anima del cavo, e tre dall'altra dove si salda la calza del cavo. La distanza sulla saldatura di almeno 6 centimetri su basetta isolante coperta per la pioggia. I fili anche coperti con gomma di tre millimetri di diametro lunghi :

Per la gamma 15-40 metri lungo metri 9.829
Per la gamma 10-80 metri lungo metri 17.703
Per la gamma 6-20 metri lungo metri 14.985

 

Perdite ed ostacoli in prossimità dell'antenna

I principi generali del funzionamento delle antenne realizzate con materiali perfettamente conduttori e poste nel vuoto; naturalmente, questa situazione ideale non rispecchia esattamente ciò che accade nella realtà; questa volta correggeremo un po' il tiro, introducendo le idee di base relative al caso di antenne reali.

Perdite dell'antenna

Se un'antenna è costituita da un conduttore reale, questo avrà una certa resistività, che potrà essere piccola, ma non sarà mai nulla; è facile intuire che la corrente che circola sull'antenna, per effetto Joule, causa una certa dissipazione di potenza ed un certo riscaldamento dell'antenna stessa. A ciò si aggiunga che, a causa dell'effetto pelle, la corrente scorre in uno spessore molto piccolo del conduttore, perciò la resistenza elettrica effettiva del conduttore diventa ancora più elevata. Questo fenomeno dal punto di vista del generatore, comporta la presenza nell'impedenza dell'antenna di una certa componente di resistenza: contrariamente alla resistenza di radiazione, che indica un trasferimento di potenza all'onda radio, questa corrisponde ad una perdita di potenza, che si trasforma in calore e viene dissipata.Inoltre, il campo emesso nello spazio circostante, non trovando un dielettrico ideale come il vuoto, ma uno reale (l'aria, nella migliore delle ipotesi, ma anche la ricopertura dei fili usati, vernice o plastica, gli isolatori, eccetera), causa anche nel dielettrico delle correnti indotte, che sono piccole ma non sempre trascurabili. Anche questa perdita introduce una ulteriore componente resistiva nella impedenza di antenna.

La somma di tutte le componenti resistive introdotte dalle perdite viene cumulativamente chiamata resistenza di perdita dell'antenna.

Adattatore di impedenza per dipoli