Il diagramma di radiazione di un’antenna si ottiene misurando la potenza emessa ad una certa distanza per tutta una serie di punti convenientemente scelti attorno all’antenna stessa.
Mentre l’antenna ideale presenta una figura di radiazione di forma perfettamente circolare indipendentemente dal piano considerato (segno di prestazioni uniformi indipendentemente dalla direzione considerata), un’antenna a dipolo, chiamata ad irradiare un’onda elettromagnetica di frequenza pari alla sua frequenza di accordo, tende ad evidenziare una figura a due lobi (figura 1).
Va peraltro precisato che il diagramma di radiazione così com’è stato definito in precedenza è in grado di fornire informazioni limitatamente ad un piano, mentre l’antenna è posta in uno spazio a tre dimensioni, non a due. In tre dimensioni, la caratteristica direzionale di un’antenna ideale è rappresentabile con una sfera con centro nell’antenna stessa mentre, nel caso di un’antenna a dipolo, la caratteristica direzionale diviene simile ad una ciambella.
I diagrammi di radiazione di figura 1 possono essere visti come una sezione di queste figure tridimensionali.
Il fatto di caratterizzare antenne mediante diagrammi di radiazione, ovvero mediante figure in due dimensioni, nasce unicamente da esigenze di rappresentazione e ragioni di simmetria, non certo perché la radiazione di un\'antenna reale avvenga secondo un piano. Dalla figura 1b, inerente il comportamento direzionale di un’antenna a dipolo all’ingresso della quale venga applicato un segnale RF di frequenza pari alla sua frequenza di accordo, si può inoltre concludere che:
Ovviamente, per la evidente simmetria di una figura come quella illustrata, i punti a -3dB sono quattro e dunque gli angoli di radiazione sono due; in entrambi i casi questi ultimi assumono il medesimo valore, di poco inferiore ai 90°. Si sottolinea che, visto che la definizione dell’angolo di radiazione di un’antenna risulta essere legata ad osservazioni inerenti un piano, anche l’importanza di un tale dato deve essere valutata cercando di immaginare le effettive implicazioni in ambito tridimensionale.
Ancora, si osserva che non è corretto affermare che un’antenna irradia onde elettromagnetiche solamente per angoli inferiori all’angolo di radiazione, il concetto è diverso: per angoli esterni all’angolo di radiazione la potenza di emissione di onde elettromagnetiche può essere anche di molto inferiore alla metà della massima potenza irradiabile dall’antenna.
In ogni caso ha invece senso affermare che un’antenna è direttiva se presenta un angolo di radiazione ridotto.
Se disponibile, il diagramma di radiazione di un’antenna è in grado di fornire preziose informazioni solo per quel che riguarda una singola frequenza di trasmissione, di norma pari alla frequenza di accordo per la quale l’antenna stessa è stata progettata.
Nella realtà, un’antenna trasmittente è chiamata spesso a dover provvedere alla radiazione di onde elettromagnetiche di altre frequenze, ad esempio se il trasmettitore cui è collegata consente di commutare il canale del collegamento wireless.
Ne segue che per la completa caratterizzazione di un’antenna sarebbe necessario un certo numero di diagrammi di radiazione, al limite anche uno per ogni frequenza di trasmissione prevista.
In considerazione del fatto che talora una stessa antenna trasmittente si dimostra in grado di operare convenientemente su più canali di trasmissione, abbracciando un ampio intervallo di frequenze, è divenuta prassi comune inserire tra le caratteristiche di un’antenna un dato come la gamma di funzionamento, sovente in luogo di una specifica diretta della sua frequenza di accordo.
Soprattutto parlando di antenne elementari, non va comunque dimenticato che le prestazioni “nominali” vengono ottenute per un collegamento wireless la cui frequenza operativa è prossima alla frequenza di accordo; se questa non è nota, essa può essere ricavata (ovviamente se si è certi di avere a che fare con un’antenna a semi-dipolo) applicando inversamente la regola del quarto di lunghezza d’onda.
Dunque un’antenna con elemento di lunghezza d (in centimetri) prevederà una frequenza di accordo (in MHz) pari a F=7.500/d.
Il diagramma di radiazione di un’antenna a semi-dipolo è alquanto simile a quello di un’antenna a dipolo (figura 3), sia pur limitatamente al “semipiano” in cui si situa l’elemento; dunque molte delle considerazioni fatte in precedenza possono essere estese di validità anche a questo tipo di antenna.
Ad esempio, l’angolo di radiazione dell’antenna a semi-dipolo è la metà di quello di un’antenna a dipolo, cioè risulta prossimo ai 45° mentre la massima radiazione si ha al solito in direzioni perpendicolari all’unico elemento radiante. Anche in tre dimensioni il comportamento di un’antenna a λ/4 è identico a quello di un’antenna a dipolo, quantomeno nell’ambito dello spazio circostante l’elemento (più propriamente bisognerebbe parlare di semi-spazio, visto che si intende alludere alla porzione di spazio, delimitata da un piano infinito parallelo al piano conduttore, nel quale si trova il semi-dipolo).
Mentre l’antenna ideale presenta una figura di radiazione di forma perfettamente circolare indipendentemente dal piano considerato (segno di prestazioni uniformi indipendentemente dalla direzione considerata), un’antenna a dipolo, chiamata ad irradiare un’onda elettromagnetica di frequenza pari alla sua frequenza di accordo, tende ad evidenziare una figura a due lobi (figura 1).
Va peraltro precisato che il diagramma di radiazione così com’è stato definito in precedenza è in grado di fornire informazioni limitatamente ad un piano, mentre l’antenna è posta in uno spazio a tre dimensioni, non a due. In tre dimensioni, la caratteristica direzionale di un’antenna ideale è rappresentabile con una sfera con centro nell’antenna stessa mentre, nel caso di un’antenna a dipolo, la caratteristica direzionale diviene simile ad una ciambella.
I diagrammi di radiazione di figura 1 possono essere visti come una sezione di queste figure tridimensionali.
Il fatto di caratterizzare antenne mediante diagrammi di radiazione, ovvero mediante figure in due dimensioni, nasce unicamente da esigenze di rappresentazione e ragioni di simmetria, non certo perché la radiazione di un\'antenna reale avvenga secondo un piano. Dalla figura 1b, inerente il comportamento direzionale di un’antenna a dipolo all’ingresso della quale venga applicato un segnale RF di frequenza pari alla sua frequenza di accordo, si può inoltre concludere che:
- il massimo valore di potenza emessa si verifica in tutte le direzioni perpendicolari all’asse del dipolo;
- l’antenna non irradia onde elettromagnetiche in direzione parallela al dipolo.
Ovviamente, per la evidente simmetria di una figura come quella illustrata, i punti a -3dB sono quattro e dunque gli angoli di radiazione sono due; in entrambi i casi questi ultimi assumono il medesimo valore, di poco inferiore ai 90°. Si sottolinea che, visto che la definizione dell’angolo di radiazione di un’antenna risulta essere legata ad osservazioni inerenti un piano, anche l’importanza di un tale dato deve essere valutata cercando di immaginare le effettive implicazioni in ambito tridimensionale.
Ancora, si osserva che non è corretto affermare che un’antenna irradia onde elettromagnetiche solamente per angoli inferiori all’angolo di radiazione, il concetto è diverso: per angoli esterni all’angolo di radiazione la potenza di emissione di onde elettromagnetiche può essere anche di molto inferiore alla metà della massima potenza irradiabile dall’antenna.
In ogni caso ha invece senso affermare che un’antenna è direttiva se presenta un angolo di radiazione ridotto.
Se disponibile, il diagramma di radiazione di un’antenna è in grado di fornire preziose informazioni solo per quel che riguarda una singola frequenza di trasmissione, di norma pari alla frequenza di accordo per la quale l’antenna stessa è stata progettata.
Nella realtà, un’antenna trasmittente è chiamata spesso a dover provvedere alla radiazione di onde elettromagnetiche di altre frequenze, ad esempio se il trasmettitore cui è collegata consente di commutare il canale del collegamento wireless.
Ne segue che per la completa caratterizzazione di un’antenna sarebbe necessario un certo numero di diagrammi di radiazione, al limite anche uno per ogni frequenza di trasmissione prevista.
In considerazione del fatto che talora una stessa antenna trasmittente si dimostra in grado di operare convenientemente su più canali di trasmissione, abbracciando un ampio intervallo di frequenze, è divenuta prassi comune inserire tra le caratteristiche di un’antenna un dato come la gamma di funzionamento, sovente in luogo di una specifica diretta della sua frequenza di accordo.
Soprattutto parlando di antenne elementari, non va comunque dimenticato che le prestazioni “nominali” vengono ottenute per un collegamento wireless la cui frequenza operativa è prossima alla frequenza di accordo; se questa non è nota, essa può essere ricavata (ovviamente se si è certi di avere a che fare con un’antenna a semi-dipolo) applicando inversamente la regola del quarto di lunghezza d’onda.
Dunque un’antenna con elemento di lunghezza d (in centimetri) prevederà una frequenza di accordo (in MHz) pari a F=7.500/d.
Il diagramma di radiazione di un’antenna a semi-dipolo è alquanto simile a quello di un’antenna a dipolo (figura 3), sia pur limitatamente al “semipiano” in cui si situa l’elemento; dunque molte delle considerazioni fatte in precedenza possono essere estese di validità anche a questo tipo di antenna.
Ad esempio, l’angolo di radiazione dell’antenna a semi-dipolo è la metà di quello di un’antenna a dipolo, cioè risulta prossimo ai 45° mentre la massima radiazione si ha al solito in direzioni perpendicolari all’unico elemento radiante. Anche in tre dimensioni il comportamento di un’antenna a λ/4 è identico a quello di un’antenna a dipolo, quantomeno nell’ambito dello spazio circostante l’elemento (più propriamente bisognerebbe parlare di semi-spazio, visto che si intende alludere alla porzione di spazio, delimitata da un piano infinito parallelo al piano conduttore, nel quale si trova il semi-dipolo).