Comprendi lo schema di radiazione, indicatore chiave delle prestazioni di un’antenna, che illustra la direzionalità e l’intensità della radiazione emessa.
Introduzione allo Schema di Radiazione di un’Antenna
Che Cos’è uno Schema di Radiazione?
Uno schema di radiazione, noto anche come diagramma di radiazione, è una rappresentazione visiva delle proprietà di radiazione di un’antenna in termini di intensità del campo emesso in funzione della direzione nello spazio. Questo schema fornisce informazioni essenziali sull’antenna, come la direzione in cui irradia l’energia in modo più efficace e come questa energia decresce nelle altre direzioni.
Caratteristiche Principali
Le caratteristiche principali dello schema di radiazione includono il lobo principale, i lobi secondari, il lobo di retrovisione e il livello dei lobi secondari rispetto al lobo principale.
- Lobo principale: la direzione in cui l’antenna emette la maggior parte dell’energia.
- Lobi secondari: rappresentano le direzioni di radiazione minori e sono generalmente non desiderate.
- Lobo di retrovisione: la radiazione diretta nell’opposta direzione rispetto al lobo principale.
- Rapporto tra lobi: la differenza in decibel (dB) tra l’intensità del lobo principale e quella dei lobi secondari.
Tipi di Diagrammi di Radiazione
I diagrammi di radiazione possono essere bidimensionali (2D) o tridimensionali (3D). I diagrammi 2D rappresentano l’intensità di radiazione in un piano particolare, come il piano orizzontale (H-plane) o il piano verticale (E-plane), mentre i diagrammi 3D forniscono una rappresentazione completa dell’emissione in tutte le direzioni.
Uso degli Schemi di Radiazione
Gli schemi di radiazione vengono utilizzati per:
- Progettare e ottimizzare antenne per specifiche applicazioni.
- Calcolare la copertura di un sistema di comunicazione.
- Effettuare misurazioni comparative tra diverse antenne.
- Studiare l’effetto di ambienti circostanti sull’emissione di un’antenna.
Concetti Fondamentali di Radiazione Antenna
Guadagno di un’Antenna
Il guadagno di un’antenna descrive quanto efficientemente un’antenna riesce a radiazionare l’energia in una direzione preferenziale rispetto a quella che sarebbe emessa da un radiatore isotropico ideale (una sorgente ipotetica che emette energia ugualmente in tutte le direzioni). Il guadagno viene solitamente espresso in decibel (dB).
Diagramma Polare
Un diagramma polare è un tipo di rappresentazione grafica dello schema di radiazione, dove l’intensità del segnale viene tracciata su coordinate polari. L’angolo rappresenta la direzione di irradiazione e la distanza dal centro indica l’intensità del campo.
Equazione del Campo Irradiato
Il campo elettrico (\(E\)) irradiato da un’antenna può essere espresso in termini generali dall’equazione seguente:
E = \frac{1}{r} \cdot F(\theta, \phi) \cdot \sqrt{P_t \cdot G(\theta, \phi)}
dove \(r\) è la distanza dall’antenna, \(F(\theta, \phi)\) è il fattore di forma che dipende dalle direzioni angolari \(\theta\) (elevazione) e \(\phi\) (azimut), \(P_t\) è la potenza trasmessa dall’antenna, e \(G(\theta, \phi)\) è il guadagno dell’antenna in funzione dell’angolo.
Impatto dell’Ingegneria nell’Ottimizzazione degli Schemi di Radiazione
In ingegneria, il design ottimizzato degli schemi di radiazione è fondamentale per massimizzare la performance dell’antenna per una specifica applicazione. Possono essere fattori critici nella progettazione degli impianti radio, nelle reti di telefonia mobile, nei sistemi radar e in molte altre tecnologie di comunicazione.
Conclusione
La comprensione degli schemi di radiazione è vitale per ingegneri e tecnici che lavorano con antenne e sistemi di comunicazione. Questi schemi forniscono informazioni preziose sulla direzionalità e l’efficienza di un’antenna, permettendo di progettare sistemi più efficaci e affidabili. Conoscere e interpretare correttamente lo schema di radiazione di un’antenna è quindi essenziale per ottimizzare le prestazioni del sistema di radiocomunicazione nel suo complesso.
