Antenne

L’antenna è un trasduttore elettrico atto a trasmettere o ricevere onde elettromagnetiche attraverso l’etere. Le antenne, quindi, convertono (cioè trasducono) il campo elettromagnetico che ricevono in campo elettrico. Se, invece, l’antenna è trasmittente, irradia il campo elettrico che la alimenta sotto forma di campo elettromagnetico: compiono quindi l’operazione inversa. Le antenne trasmittenti hanno potenze nell’ordine delle decine di kW, quelle riceventi nell’ordine del µW (microWatt), con picchi minimi che toccano i pW (picoWatt). Talvolta esse possono svolgere contemporaneamente entrambe le funzioni di trasmissione e ricezione.

Per la loro specifica funzione, esse costituiscono l’interfaccia tra etere e la parte elettronica di trasmettitori e riceventi ai quali sono collegati. È grazie alle antenne che le telecomunicazioni, cioé comunicazioni a distanza e non cablate, sono possibili.

Le antenne sono utilizzate per: ponti radio, radiocomunicazioni dedicate (navigazione aerea e navale, walkie talkie), reti wireless (come le WLAN o la rete cellulare), applicazioni radar, telerilevamento a sensori, radiofonia e televisione, radiocomandi.

Origine del termine
Il termine antenna è utilizzato per la prima volta da Guglielmo Marconi e proviene dal lessico marinaresco. L’antenna, infatti, è il lungo palo trasversale posto in cima all’albero; a essa si aggancia la vela. Marconi notò che ponendo un terminale in alto, su un palo (un’antenna, per l’appunto), i segnali trasmessi coprivano distanze molto maggiori. Le prime antenne rudimentali, per dovere di cronaca, furono costruite da Hertz qualche decennio prima per cercare di dimostrare l’esistenza delle onde elettromagnetiche previste dalla teoria di Maxwell.

Principi fisici
Una legge permette di spiegare il funzionamento dell’antenna: la legge di Biot - Savart. Questa illustra come una corrente variabile nel tempo t che attraversa un conduttore generi un campo elettrico che viene irradiato nell’etere. Il campo elettrico genera poi un campo magnetico.

Vale inoltre il principio di reciprocità, del quale si è già parlato, ma in modo meno specifico. Esso afferma che se il conduttore è immerso in un campo elettromagnetico, induce una corrente elettrica variabile nel tempo. Ecco spiegato perché le antenne funzionano sia per trasmettere che per ricevere un segnale. In linea teorica qualsiasi conduttore funziona come antenna, ma solo certe forme geometriche e tridimensionali garantiscono funzionalità maggiori e destinazione d’uso.

Principio di funzionamento
L’antenna trasmittente riceve un segnale elettrico (che contiene l’informazione da trasmettere) da un generatore. La linea elettrica, detta a radiofrequenza, trasporta il segnale dal luogo dove questo è prodotto all’antenna trasmittente per essere inviato sotto forma di onde elettromagnetiche. La linea di collegamento è importante perché spesso antenna e generatore sono distanti tra loro.

Lungo l’antenna, invece, le cose cambiano completamente. Le cariche di ugual segno, qui, si trovano su stili opposti e le correnti elettriche risultano allineate; in questo modo intensificano l’effetto del campo che esse producono. I campi elettrici attorno ai cavi sono d’intensità trascurabile: cariche di segno opposto sono vicine e i conduttori sono schermati (l’irradiazione è impedita).

Quando il segnale perviene sull’antenna, si trasforma in energia elettromagnetica perché, in base alle equazioni di Maxwell, una perturbazione del campo elettrico dovuta alla continua variabilità data dalla frequenza, determina una continua variazione del campo magnetico e viceversa, dando cosí luogo a un’onda detta, appunto, elettromagnetica.