Cos'è un'antenna? Classificazione e metrica delle antenne

L'antenna è un'apparecchiatura relativamente comune, ampiamente utilizzata nella radiodiffusione, televisione, comunicazioni radio, radar, navigazione, contromisure elettroniche, telerilevamento, radioastronomia e altri campi. Un'antenna è un dispositivo in grado di irradiare efficacemente onde elettromagnetiche verso una particolare direzione nello spazio o di ricevere efficacemente onde elettromagnetiche da una particolare direzione nello spazio. Tutti i dispositivi wireless che trasmettono segnali tramite onde elettromagnetiche devono avere un'antenna.

Definizione di antenna: la funzione base di un'antenna è irradiare e ricevere onde radio.

Converte le correnti ad alta frequenza in onde elettromagnetiche durante la trasmissione.

Converte le onde di marea elettriche in correnti ad alta frequenza durante la ricezione.

Classificazione delle antenne:

Metodi di classificazione	tipi
Per uso	Antenne di comunicazione, antenne di trasmissione, antenne radar, antenne di navigazione, antenne radiogoniometriche, ecc.
Utilizzando la banda di frequenza operativa	Antenne a onde lunghe, antenne a onde medie, antenne a onde corte, antenne a onde ultracorte e antenne a microonde
Forza della direzionalità	Antenne omnidirezionali, antenne debolmente direzionali, antenne fortemente direzionali, ecc.
Per caratteristiche di polarizzazione	Antenne polarizzate in linea, antenne polarizzate circolarmente, antenne polarizzate ellitticamente, ecc.
Secondo il principio di funzionamento	Antenne per onde stazionarie, antenne per onde viaggianti; antenne a schiera
Con il metodo di controllo del raggio	Antenne a fascio fisso, antenne fasate, antenne intelligenti, ecc.
Per struttura di base	Antenne lineari, antenne di superficie, antenne a fessura
Per dimensione elettrica	Piccola antenna elettrica: la dimensione è molto più piccola della lunghezza d'onda di lavoro; antenna elettrica di grandi dimensioni: la dimensione è paragonabile alla lunghezza d'onda di lavoro

Requisiti per le antenne:

• L'antenna dovrebbe essere in grado di convertire quanta più energia possibile delle onde guidate in energia elettromagnetica. Ciò richiede in primo luogo che l'antenna sia un buon sistema elettromagnetico aperto e, in secondo luogo, che l'antenna sia adattata al trasmettitore o al ricevitore (il che richiede il calcolo o il test dell'impedenza di radiazione dell'antenna).

•  L'antenna dovrebbe consentire di focalizzare il più possibile le onde elettromagnetiche in una direzione definita o di massimizzare l'accettazione delle onde in arrivo in una direzione definita, ovvero l'antenna ha direzionalità (funzione direzionale).

• L'antenna dovrebbe essere in grado di trasmettere o ricevere onde elettromagnetiche con una polarizzazione specifica, ovvero l'antenna ha una polarizzazione appropriata.

• L'antenna dovrebbe avere una banda di frequenza operativa sufficiente.

  
  

  Metriche prestazionali comuni per le antenne:

• mappa di direttività

• coefficiente di direttività

• guadagno

• impedenza di ingresso

• coefficiente delle onde stazionarie

• efficienza

  
  

  Fattori chiave che influenzano le misurazioni delle prestazioni dell'antenna:

  
  

• dimensioni elettriche dell'antenna

• forma e struttura dell'antenna

• distribuzione della corrente sull'antenna

  
  

  
  

  Le antenne sono sia semplici che complesse:

  
  

La semplicità passa generalmente attraverso strutture semplici realizzate con conduttori metallici, come fili, fogli di metallo. Le antenne semplici sono solitamente unipolari (ad esempio dipolo, antenna verticale unipolare, ecc.) o unidirezionali (ad esempio antenna direzionale). Sono semplici nella struttura, facili da produrre e adatti ad alcune esigenze di comunicazione wireless di base, come router Wi-Fi domestici o autoradio.

Le complessità, come illustrato sopra, coinvolgono oscure teorie fondamentali dei campi elettromagnetici, in particolare nella progettazione di antenne a schiera per comunicazioni radar e satellitari, che consistono in molti singoli elementi di antenna e richiedono sofisticati strumenti di simulazione e simulazione numerica, nonché validazione sperimentale.