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ANTENNE. GUGLIELMO MARCONI Bologna, 25/04/1874 - Roma, 20 luglio 1937.
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GUGLIELMOMARCONIBologna, 25/04/1874 - Roma, 20 luglio 1937 • Guglielmo Marconi è considerato senza dubbio universalmente il padre della Radio, anche se è corretto chiarire che esperimenti sulla trasmissione delle onde elettromagnetiche erano già stati effettuati da Hertz nel laboratorio della sua Università di Karlsruhe, ma a distanza di qualche metro, oltre al fatto che Hertz non diede mai ad essi alcuna importanza nè ne cercò alcuna applicazione concreta. • Lo stesso deve dirsi per NikolaTesla che pure fece esperimenti, spesso segreti e misteriosi sull'argomento senza però mai ufficializzarli ed Edison, quasi in contemporanea fece lo stesso. • Soltanto l'esperimento di Marconi, però, portò indubbiamente allo sviluppo della Telegrafia senza fili, come agli inizi si chiamava la Radio.
NIKOLA TESLA(Smilijan, 10/07/1856 - New Yorx, 07/01/1943) • Tesla, di origine serba, nasce in Dalmazia, molto studioso sin da ragazzo, al punto da studiare 19 ore al giorno e dormire solo due ore. • Era un personaggio assolutamente diverso da tutti gli altri uomini, in quanto gli si attribuiscono poteri decisamente paranormali. • Pare che sentisse al buio la presenza di oggetti nell'etere, che fosse soggetto a sensazioni misteriose di tipo psicologico ed a presenze immateriali. • Inventò la corrente alternata dimostrandone tutti i vantaggi nella trasmissione dell'energia elettrica a distanza. • Inventò anche il motore in corrente alternata il cui brevetto cedette a Westinghouse che lo produsse in migliaia di esemplari. • Creò grandissimi generatori di energia elettrica in grado di mandare impulsi di corrente sottoterra o via etere senza bisogno di fili elettrici • Era capace di studiare tutto un intero progetto senza mettere niente per iscritto, ma solo tenendo tutto nella sua mente. • Fece esperimenti di trasmissione delle onde elettromagnetiche prima di Marconi cui contestò sempre il primato di invenzione della Radio • Lavorò insieme ad Edison nella sua Azienda in America e spesso entrò in conflitto con lui.
GENERALITA’ • ANTENNA: • dispositivo in grado di trasmettere o ricevere O.e.m.; • costituito da fili conduttori collegati ad un gen. di segnale per irradiare energia E.M. • oppure nel caso di Antenna Ricev. viene investita da un o.e.m. che produce una tensione indotta che ha le stesse caratteristiche del segnale TX. • alcune informazioni: • c = 300 000 km/s (velocità dell’o.e.m. nel vuoto) • f = c/λ ; per un antenna hertziana si ottiene f = c/2L
Diagrammi di radiazionea) solido di rotazione, b) diagramma Verticale sul piano x,z, c) diagramma Orizzontale sul piano x,y.Esempio per un antenna a dipolo • I diagrammi di Radiazione visualizzano la propagazione dell’o.e.m. nelle 3 direzioni.
Parametri caratteristici • Guadagno • Il guadagno di un'antenna è definito come il rapporto fra la potenza irradiata dall'antenna nella direzione in esame e la potenza che irradierebbe un'antenna isotropa nella stessa direzione se fosse alimentata con la stessa potenza. • Rendimento • Resistenza • Area efficace d’antenna Si dimostra che: Il campo • Guadagno Esprime la direttività Espresso in dB GdB = 10 Log10 (G)
Parametri caratteristici • Le antenne irradiano energia elettromagnetica con la stessa intensità differente nelle varie direzioni circostanti. • Per meglio realizzare questo studio si è definita un'antenna, detta isotropa o isotropica. • Questa ha la caratteristica di irradiare in ogni direzione con la stessa intensità ed ha quindi come diagramma di radiazione una sfera che, in una sezione piana, diventa un cerchio. • A destra è rappresentato il diagramma di radiazione dell'antenna hertziana, confrontato con quello dell'antenna isotropa
Parametri caratteristici • RENDIMENTO • Nelle antenne, sia trasmittenti che riceventi, circola corrente elettrica a radiofrequenza che determina perdite per effetto Joule. • Si definisce allora rendimento o efficienza, nelle antenne trasmittenti, il rapporto fra la potenza irradiata e la potenza ricevuta, come indicato a destra. • Naturalmente nelle antenne riceventi la definizione è inversa, cioè si definisce rendimento il rapporto fra la potenza elettrica prodotta e la potenza elettromagnetica ricevuta. • Le perdite termiche in un'antenna hanno valori che vanno dal 3% al 5%, corrispondenti ad un rendimento del 97% - 95%.
Tipi fondamentali di Antenne • La prima antenna fu inventata da Hertz ed aveva la forma indicata in figura. • Oggi l'antenna che porta il suo nome è molto usata, ad esempio nei trasmettitori e ripetitori per cellulari e per sistemi radiotelevisivi, spesso non da sola, ma in cortine. • La lunghezza di ognuno dei due stili è, in prima approssimazione,λ/2 , o meglio, tenendo conto di un fattore correttivo del 5% in meno, è il 95% di λ /2. • L'antenna marconiana, che prende il nome da Guglielmo Marconi, ha invece uno stilo a massa ed un altro lungo λ /4, o, se si vuole essere più esatti, il 95% di λ /4 • L'antenna hertziana ha resistenza di radiazione uguale a 73 Ω, mentre quella marconiana ha resistenza di radiazione uguale a 36,5 Ω.
Diagramma di radiazioneantenna marconiana1) la struttura, 2) la distribuzione della corrente ed in 3) è riportato il diagramma di radiazione.
Tipi di antenne • Dipolo elementare Consiste in un conduttore in cui l’ampiezza e la fase della corrente sono costanti. Inoltre : λ >> L λ = lunghezza d’onda L = lunghezza geometrica Resistenza di radiazione Ri Guadagno G = 1,5
Tipi di Antenne • Antenna a dipolo ripiegato (larga banda) Costituita da un tubo di alluminio di piccolo diametro ripiegato su se stesso in modo che la lunghezza complessiva risulti L = λ/2 • Resistenza di radiazione Ri ≈ 290 Ω
