GUGLIELMO MARCONI

La trasmissione via etere di segnali viene utilizzata già da un secolo, da quando cioè, Guglielmo Marconi, qui a sinistra in una foto relativa alla sua giovinezza, inventò la radio.

A destra: La stazione San Filippo, la  prima stazione radiotelegrafica trasmittente realizzata da Guglielmo Marconi a  Roma.

Si deve a questo scienziato bolognese il primo esperimento di trasmissione di onde elettromagnetiche via etere a grande distanza e si devono a lui gli studi sulla loro propagazione, studi, però iniziati da Hertz.

Ogni trasmissione radio via etere, utilizza due stazioni connesse da una tratta di onde elettromagnetiche che sono collegate per mezzo di due antenne come schematicamente indicato in figura.

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Le onde elettromagnetiche, ipotizzate teoricamente da James Clerk Maxwell  nel 1864, sperimentate in laboratorio da Hertz e utilizzate nella Radio da Marconi nel 1895, sono costituite da oscillazioni, del campo elettrico e del campo magnetico, che si propagano nel vuoto alla velocità di circa:

 c = 300.000 Km/sec

secondo il disegno seguente:

Le onde elettromagnetiche sono classificabili a seconda delle loro caratteristiche e del loro impiego nei vari campi della tecnica, in base alla lunghezza d'onda od anche alla frequenza, in quanto queste grandezze sono legate fra loro dalla seguente espressione:

c = l·f 

dove:

§ c = 3 · 108  velocità della luce nel vuoto (metri/sec)

§ l = lunghezza d'onda (metri)

§ f = frequenza  (Hertz = sec-1)

La luce fa parte delle onde elettromagnetiche.

Qualunque tipo di onda, ad esempio quella sonora, quella elastica di una molla, o quella generata da una pietra che cade in uno stagno, od anche l'onda sismica di un terremoto, è sempre costituita dall'alternanza di due tipi diversi di energia, che nel caso dell'onda elettromagnetica sono quella elettrica e quella magnetica, come indicato nella figura di sopra.

Le onde possono essere, in generale, però di due tipi diversi: longitudinali o trasversali  a seconda che l'oscillazione avvenga nella stessa direzione della propagazione o in una direzione ad essa perpendicolare.

Le onde sonore, ad esempio sono longitudinali, quelle elettromagnetiche sono trasversali, quelle sismiche sono dei due tipi: quelle primarie, dette così perché arrivano prima, sono longitudinali, quelle secondarie, trasversali.

Le oscillazioni del campo elettrico e di quello magnetico avvengono dunque perpendicolarmente alla direzione di propagazione, e i due campi sono inoltre ortogonali tra loro, come indicato nella figura di sopra.

 

POLARIZZAZIONE DELLE ONDE

ELETTROMAGNETICHE

Le onde elettromagnetiche poi, possono avere polarizzazione lineare, circolare ed ellittica a seconda che nel propagarsi nello spazio, il vettore campo elettrico si muova su di una retta, su di un cerchio o su di un'ellisse.

Cliccando il bottone seguente si possono vedere alcune animazioni relative alla polarizzazione delle onde elettromagnetiche.

 

FLUSSO DI ENERGIA
Quando un'antenna isotropa genera un'onda elettromagnetica che si propaga nello spazio, ad essa è sempre associata una densità di potenza elettromagnetica, rappresentata dal vettore di Poynting, la cui direzione è quella della propagazione, ed il cui valore è determinato dal prodotto vettoriale del campo elettrico per il campo magnetico secondo la formula seguente:      

VETTORE DI POYNTING (W/m2)  :    

     

Flusso di potenza:  (W)

FORMULA FONDAMENTALE DELLA TRASMISSIONE
La potenza che un'antenna di guadagno Gtr riesce a trasmettere alla distanza r ad un'altra antenna di guadagno Gric si calcola con la formula fondamentale della trasmissione: 

PROPAGAZIONE DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE NELL'ATMOSFERA.
Bisogna distinguere subito due circostanze totalmente diverse:

· Propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto al di là dell'atmosfera terrestre.

· Propagazione delle onde elettromagnetiche all'interno dell'atmosfera terrestre.

Nel vuoto interplanetario o intergalattico, quindi lontano dall'atmosfera terrestre, da corpi materiali e da ostacoli, il mezzo è isotropo ed omogeneo, quindi il comportamento delle onde elettromagnetiche è assolutamente indipendente dalla frequenza e quindi dalla lunghezza d'onda.

In questo ambiente astrale, le onde elettromagnetiche si muovono tutte e sempre in linea retta e si propagano tutte alla stessa velocità:

c = 3 · 108 m/sec

che è una costante universale, di ciò si tiene conto nello studio dell'astronomia e, soprattutto, della radioastronomia.

Viceversa, entro l'atmosfera terrestre, poiché l'aria che noi respiriamo non è un mezzo né isotropo, né omogeneo, la propagazione delle  onde elettromagnetiche è soggetta a:

· ATTENUAZIONE

· RIFLESSIONE

· RIFRAZIONE

· DIFFRAZIONE

· DIFFUSIONE

· FADING

A seguito di tutti questi fenomeni appena elencati, il comportamento delle onde elettromagnetiche all'interno dell'atmosfera terrestre si diversifica molto con il variare della frequenza dando luogo a problemi alquanto diversi.

L'atmosfera terrestre è suddivisa in vari strati come indicato, orientativamente, in figura.

 

Si possono avere pertanto tipi diversi di propagazione:

· ONDA DI SUPERFICIE

· ONDA DIRETTA

· ONDA RIFLESSA DAL SUOLO

· SCATTERING TROPOSFERICO

· ONDE SPAZIALI