Questo capitolo introduce i parametri fondamentali della comunicazione wireless, con l'obiettivo di fornire una migliore comprensione del ruolo delle antenne nei sistemi di comunicazione. La comunicazione wireless avviene tramite onde elettromagnetiche, pertanto è essenziale comprenderne le caratteristiche di propagazione.
In questo capitolo analizzeremo i seguenti parametri:
•Frequenza
•Lunghezza d'onda
•Adattamento di impedenza
•VSWR e potenza riflessa
•Larghezza di banda
•Percentuale di larghezza di banda
•Intensità di radiazione
Ora, esaminiamole nel dettaglio.
Frequenza:
Secondo la definizione standard, la frequenza è il numero di ripetizioni di un'onda nell'unità di tempo. In termini semplici, la frequenza descrive con quale frequenza si verifica un evento. Un'onda periodica si ripete ogni T secondi (un periodo) e la sua frequenza è il reciproco del periodo T.
Matematicamente, si presenta come segue:
$$f = \frac{1}{T}$$
•F rappresenta la frequenza di un'onda periodica, mentre
•T è il tempo necessario per completare un ciclo completo.
La frequenza si misura in hertz, abbreviato in Hz.
La figura sopra illustra un'onda sinusoidale, che rappresenta la tensione (in mV) in funzione del tempo (in ms). Questa forma d'onda si ripete ogni 2t millisecondi; pertanto, il suo periodo T = 2t ms e la sua frequenza f = 1/(2t) kHz.
Lunghezza d'onda:
Secondo la definizione standard, la distanza tra due picchi consecutivi o due avvallamenti consecutivi è chiamata lunghezza d'onda.
In parole semplici, la lunghezza d'onda è la distanza tra due picchi positivi adiacenti o due picchi negativi adiacenti. La figura seguente mostra una forma d'onda periodica, con la lunghezza d'onda (λ) e l'ampiezza indicate. Maggiore è la frequenza, minore è la lunghezza d'onda, e viceversa.
La formula per la lunghezza d'onda è:
$$\lambda = \frac{c}{f}$$
•λ rappresenta la lunghezza d'onda
•C è la velocità della luce (3 × 10^8 metri al secondo)
•F è la frequenza
La lunghezza d'onda λ viene espressa in unità di lunghezza, come metri, piedi o pollici. L'unità di misura più comunemente utilizzata è il metro.
Adattamento di impedenza:
Secondo la definizione standard, l'adattamento di impedenza si verifica quando l'impedenza del trasmettitore è approssimativamente uguale all'impedenza del ricevitore.
È necessario un adattamento di impedenza tra l'antenna e il circuito. Le impedenze dell'antenna, della linea di trasmissione e del circuito devono essere adattate per ottenere il massimo trasferimento di potenza tra l'antenna e il ricevitore o il trasmettitore.
La necessità di abbinare
I dispositivi risonanti sono in grado di fornire un output ottimale all'interno di determinate frequenze a banda stretta. Come dispositivo risonante, un'antenna può ottenere prestazioni di output migliori quando la sua impedenza è opportunamente adattata.
•Quando l'impedenza dell'antenna corrisponde all'impedenza dello spazio libero, la potenza irradiata dall'antenna verrà trasmessa efficacemente
•Per un'antenna ricevente, la sua impedenza di uscita deve corrispondere all'impedenza di ingresso del circuito amplificatore ricevente.
•Per un'antenna trasmittente, la sua impedenza di ingresso deve corrispondere all'impedenza di uscita dell'amplificatore trasmittente, nonché all'impedenza caratteristica della linea di trasmissione.
L'impedenza si misura in ohm, indicati con il simbolo Z.
VSWR e potenza riflessa:
Secondo la definizione standard, il rapporto tra la tensione massima e la tensione minima in un'onda stazionaria è chiamato rapporto di onda stazionaria di tensione (VSWR).
Quando le impedenze dell'antenna, della linea di trasmissione e del circuito non sono adattate, la potenza non può essere irradiata efficacemente; al contrario, una parte della potenza viene riflessa.
Le caratteristiche principali sono:
•Il parametro che indica il grado di disadattamento di impedenza è chiamato rapporto di onda stazionaria di tensione (VSWR).
•VSWR sta per Voltage Standing Wave Ratio (rapporto di onda stazionaria di tensione) ed è anche comunemente indicato come SWR
•Maggiore è il disadattamento di impedenza, maggiore è il valore del VSWR.
•Per ottenere una radiazione efficace, il valore VSWR ideale è 1:1
•La potenza riflessa si riferisce alla porzione di potenza in avanti che viene sprecata. La potenza riflessa e il VSWR descrivono essenzialmente lo stesso fenomeno fisico da prospettive diverse.
Larghezza di banda:
Secondo la definizione standard, la banda di frequenza all'interno di un intervallo di lunghezze d'onda specificato, assegnata a una particolare comunicazione, è detta larghezza di banda.
Quando un segnale viene trasmesso o ricevuto, opera all'interno di un determinato intervallo di frequenza. Questo specifico intervallo di frequenza viene assegnato a un particolare segnale per prevenire interferenze da parte di altri segnali durante la trasmissione.
•La larghezza di banda si riferisce all'intervallo di frequenza compreso tra i limiti di alta e bassa frequenza di una trasmissione di segnale.
•Una volta assegnata la larghezza di banda, non può essere utilizzata da altri.
•L'intero spettro è diviso in segmenti di banda, ciascuno assegnato a trasmettitori diversi
La larghezza di banda di cui abbiamo appena parlato può anche essere definita larghezza di banda assoluta.
Larghezza di banda percentuale:
Secondo la definizione standard, il rapporto tra la larghezza di banda assoluta e la sua frequenza centrale è chiamato larghezza di banda percentuale.
La frequenza all'interno di una banda alla quale l'intensità del segnale raggiunge il suo massimo è chiamata frequenza di risonanza, nota anche come frequenza centrale della banda, indicata con fC.
•Le frequenze più alte e più basse della banda sono indicate rispettivamente come fH e fL.
•La larghezza di banda assoluta è data da fH − fL
•Per valutare l'ampiezza di una banda di frequenza, è necessario calcolarne la larghezza di banda frazionaria o la larghezza di banda percentuale.
La larghezza di banda percentuale viene calcolata per comprendere l'intervallo di variazioni di frequenza che un componente o un sistema è in grado di gestire.
•fH indica la frequenza più alta
•fL indica la frequenza più bassa
•fc indica la frequenza centrale
Maggiore è la percentuale di larghezza di banda, maggiore è la larghezza di banda del canale.
Intensità delle radiazioni:
L'intensità di radiazione è definita come la potenza irradiata per unità di angolo solido.
Un'antenna irradia con maggiore intensità in determinate direzioni, che corrispondono alla sua massima intensità di radiazione. La massima portata di radiazione possibile è caratterizzata dall'intensità di radiazione.
Espressione matematica
L'intensità della radiazione si ottiene moltiplicando la densità di potenza irradiata per il quadrato della distanza radiale:
Dove U è l'intensità della radiazione, r è la distanza radiale e (Wrad) è la densità di potenza irradiata.
•U rappresenta l'intensità della radiazione
•r rappresenta la distanza radiale
•Wrad rappresenta la densità di potenza irradiata
L'equazione sopra riportata esprime l'intensità di radiazione dell'antenna. La distanza radiale è talvolta indicata con il simbolo Φ.
L'unità di misura dell'intensità di radiazione è il watt per steradiante (W/sr), o watt per radiante quadrato (W/rad²).
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Data di pubblicazione: 26 marzo 2026
