Radiotecnica per Tecnici Audio - Parte 4

di Enrico ”Flynt” Mambella

Le antenne sono trasduttori che convertono la corrente alternata RF presente sul cavo coassiale in onde elettromagnetiche, cioè oscillazioni del campo elettrico e del campo magnetico, che vengono irradiate nell’ambiente, (la loro velocità è pari a quella della della luce, circa 300.000 km/s). Viceversa, captano le onde elettromagnetiche e le convertono in un segnale elettrico modulato a radiofrequenza, generando ai capi dell’antenna una tensione elettrica alternata che rappresenta il segnale ricevuto.

Da notare che l’onda elettrica e quella magnetica sono sempre sfasate di 90°, mentre la distanza tra le due creste delle sinusoidi è pari alla lunghezza d’onda, solitamente indicata con il simbolo lambda (λ), ad una data frequenza. L’orientamento trasversale delle oscillazioni del campo elettromagnetico viene definito polarizzazione. Per  convenzione si utilizza l’orientamento del campo elettrico come riferimento per la descrizione della polarizzazione. Quindi, ad esempio, se il campo elettrico mentre si propaga orizzontalmente sta oscillando su e giù, diciamo che il segnale è polarizzato verticalmente; se invece il campo elettrico oscilla a destra e sinistra, diciamo che il segnale è polarizzato orizzontalmente.

La polarizzazione può essere lineare o circolare (o, più generalmente, ellittica). Quella lineare si divide in verticale o orizzontale, mentre quella circolare cambia il suo verso ruotando continuamente di 360° e può essere destrorsa o sinistrorsa.

Infatti, tornando nel nostro campo, quando si utilizzano antenne direttive L.P.D.A. (log periodic array antenna – antenna log-periodica), o anche omnidirezionali, è buona norma montarle inclinate di 45° sul piano verticale, in modo da avere un buon compromesso tra entrambe le polarizzazioni, orizzontale e verticale. Questo perché l’antenna, montata sul microfono o sul ricevitore bodypack IEM di un musicista, con tutta probabilità, sarà in costante movimento. Una diversa polarizzazione tra due antenne, trasmittente e ricevente, porta ad attenuazioni significative che possono arrivare fino alla perdita del collegamento.

Come accennato, possiamo dividere le antenne in due categorie: antenne direttive e antenne omnidirezionali. 

Le antenne omnidirezionali trasmettono in tutte le direzioni su un piano perpendicolare all’antenna, ovvero tutt’intorno, mentre non emettono energia nella direzione dell’antenna, creando un lobo di radiazione, simile ad una sfera schiacciata in corrispondenza delle due intersezioni con l’asse verticale.

L’antenna più semplice che conosciamo è il classico stilo a ½ lunghezza d’onda, spesso chiamato dipolo, compatibile in lunghezza con la banda di frequenza interessata, che troviamo in dotazione con i ricevitori con connettore BNC e guadagno di circa 2 dBi (in dBi si indica il guadagno rispetto ad un’antenna isotropica, cioè che trasmette con la stessa intensità in tutte le direzioni). 

Se lo stilo è invece lungo ¼ d’onda (ground plane – piano di massa), esso è costituito da un tratto di conduttore rettilineo e da un piano conduttore chiamato piano di massa. Il tratto di conduttore rettilineo costituisce l’elemento trasmettitore vero e proprio, mentre il piano di massa agisce come specchio, generando appunto per riflessione l’immagine del secondo tratto che nel dipolo completo è invece presente fisicamente. Il piano di massa è costituito da elementi radiali lunghi appunto ¼ d’onda o, come nei bodypack, dallo chassis in metallo. Il guadagno di un antenna ground plane è di 0 dBi.

Nel nostro campo utilizziamo antenne a larga banda (wide-range), così la lunghezza dello stilo radiante, sia esso λ/2 (dipolo) o λ/4 (ground plane), si calcola sulla frequenza centrale della banda interessata.

Semplificando un po’ le cose, la lunghezza d’onda della frequenza che ci interessa si può ottenere dividendo 300 per la frequenza espressa in MHz: λ = 300/f.

Le sopracitate antenne stilo, collegate direttamente al ricevitore, vanno bene in situazioni piccole o medio-piccole, come concertini o conferenze e specialmente in ambienti chiusi, dove possiamo approfittare delle riflessioni dell’onda elettromagnetica trasmessa. In uno show medio o grande, questi sistemi non sono più efficaci a garantire una corretta copertura e dobbiamo ricorrere ad antenne esterne, omnidirezionali o direttive.

Antenne omnidirezionali

Iniziamo ora a parlare delle antenne omnidirezionali commerciali che ci troviamo spesso ad usare. Una delle omnidirezionali più usate e conosciute è la Sennheiser A-1031-U, passiva e con 0 dbi di guadagno. Non è un vero e proprio dipolo a λ/2 e si capisce osservando le “strip line” conduttive in rilievo sulla paletta isolata, con un disegno vagamente ad ‘X’. Copre la banda da 450 a 960 MHz, e se utilizzata in trasmissione sopporta una potenza massima di 10 W. Può essere montata sia in verticale, sia in orizzontale. Montandola in verticale sarà più omnidirezionale, mentre posizionandola in orizzontale tende ad avere due larghi lobi di radiazione con una figura ad ‘8’, ma comunque avremo sempre una buona omnidirezionalità. Un buon compromesso, come già accennato sopra, si può ottenere inclinandola a 45°.

Un’altra antenna omnidirezionale molto diffusa, e un pochino più performante, è la Shure UA860SWB, anche essa passiva, ma è un vero dipolo a λ/2 (una parte del “tubo” è collegata al conduttore centrale del cavo, l’altra parte è connessa alla calza; le due parti sono separate da un isolatore centrale), ha un guadagno di 2,12 dBi, una banda passante da 470 a 1100 MHz (1,1 GHz), e se usata in trasmissione regge fino a qualche decina di watt. Anche qui un buon posizionamento può essere a 45°.

Per concludere questo breve accenno ad alcune fra le più utilizzate antenne omnidirezionali, parliamo di quella che forse è il top di gamma: la Wisycom ADFA. Copre una banda molto ampia, da 430 a 1160 MHz. Il guadagno è gestito da un LNA (Booster), pilotabile da remoto tramite il cavo coassiale per mezzo del programma Wisycom Manager, e va da −12 a +27 dBu, in step di 1 dB. La particolarità di questa antenna è che, oltre al booster, ha un filtro RF integrato (bypassabile), anch’esso regolabile dal programma, configurabile in varie opzioni: a larghezza di banda fissa con pendenza molto ripida, con un range di 470-790 MHz e 960-1160 MHz, oppure quattro tipi di passa-basso o tre tipi di passa-alto; poi c’è un passa-banda con pendenza ripida, con una larghezza di banda fissa di 40 MHz e centro banda accordabile da 410 a 730 MHz. L’antenna ha la possibilità di essere spenta o accesa da remoto ed è impermeabile alla pioggia.

Wisycom commercializza anche due tipi di ground plane (λ/4 con quattro radiali): ABN00-32, attiva con un range di 470-880 MHz e un guadagno di 11,5 dBi, e AGN00, passiva con lo stesso range e guadagno di 0 dBi. Sono disponibili anche versioni in banda VHF.

Nel prossimo capitolo tratteremo le antenne direttive, L.P.D.A. e elicoidali, e faremo un breve accenno su cavi e booster.