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Fenomeni delle onde radio

Analizziamo in questo breve articolo i fenomeni legati alle onde radio che sono principalmente:

Polarizzazione, riflessione, rifrazione, diffrazione ed assorbimento; un capitolo a sè sarà trattato per la propagazione in quanto trattasi di argomento più complesso e delicato.

La polarizzazione: Nelle onde radio, il campo elettrico e quello magnetico, sono sempre ortogonali tra loro, in particolare la direzione delle correnti ed i campi elettrici sono sempre coincidenti, questi casi sono quelli che analizzeremo, tratteremo cioè di dipoli. Il campo elettrico determina la polarizzazione dell'onda radio, per questa ragione definiremo a polarizzazione verticale un'onda radio con campo elettrico in verticale, o orizzontale un'onda con un campo elettrico orizzontale. Tanto per fare degli esempi concreti, le onde elettromagnetiche delle nostre Tv possono essere irradiate in polarizzazione orizzontale o verticale, e pertanto vanno ricevute disponendo meccanicamente le antenne  sulla stessa polarizzazione. Per dettagliare ulteriormente questo esempio immaginate l'antenna come un trasduttore, cioè un dispositivo in grado di tramutare una grandezza elettrica in un'altra grandezza elettrica proporzionale. Nel nostro caso il dipolo è una spira; detto ciò, vi diciamo che, come ad esempio nei motori elettrici o nelle dinamo, esistono due modi di generare una differenza di potenziale ai capi di una spira: O teniamo ferma la spira e facciamo variare il campo magnetico che la investe, come nel caso del motore, o stabiliamo un campo megnetico fisso che investe la spira e facciamo muovere la spira in esso, come nel caso della dinamo. Ora, fermo che il nostro caso è quello in cui la nostra antenna è ferma (ovviamente) ed è il campo elettromagnetico che la investe ad " oscillare" ( con una frequenza che è uguale a quella del nostro canale televisivo o radio), va da sè che se la spira verrà investita da un campo magnetico in asse produrrà ai suoi capi maggior differenza di potenziale, intesa come quantità di segnale elettrico, rispetto ad una spira (dipolo) posizionato in orizzontale che riceve un segnale polarizzato in verticale; in questo caso appunto, solo una parte di campo elettromagnetico investirà l'antenna ed avremo di conseguenza una ricezione attenuata.

Riflessione: Propagandosi nell'etere le onde radio sono riflesse come le onde luminose ed in maniera più o meno elevata in funzione sia della loro frequenza, sia delle condizioni ambientali. Tutte le frequenze subiscono la riflessione da parte della superficie terrestre o del mare; l'intensità con cui questi fenomeni si manifestano dipende da vari fattori che sono: angolo di incidenza con le superfici, polarizzazione, frequenza, composizione delle superfici riflettenti. Le frequenze più basse hanno minor capacità di riflessione. ( infatti non stiamo parlando di propagazione ma per ora solo di riflessione).  Da osservare che nelle riflessione si possono avere inversioni di fase del segnale ( circa 180°), circostanza questa che può generare interferenze e disturbi in ricezione a causa delle differenze di fase tra segnale diretto e segnale riflesso. In pratica quando si concretizza questa circostanza un segnale disturba se stesso.

Rifrazione: Altro importante fenomeno è la rifrazione e cioè l'effetto che un raggio energetico nel nostro caso subisce passando tra ambienti con differenti densità. In particolare, quando l'ambiente di provenienza ha densità superiore rispetto all'ambiente detto "di arrivo" il raggio modifica la sua direzione. Questo fenomeno interessa tutte le frequenza anche se quelle al di sotto dei 30 MHZ che  ne sono però soggette in forma molto modesta.

Diffrazione: La diffrazione è l'effetto che subisce un'onda radio quando incontra un ostacolo. Il risultato assimilando un segnale radio ad un fascio di luce, è la formazione di un cono d'ombra nella direzione della propagazione e l'irradiazione nell'ostacolo stesso e oltre l'ostacolo, ma in questo caso con una diminuzione del campo di irradiazione.

Assorbimento:  L'intensità del campo elettromagnetico irradiato è inversamente proporzionale alla distanza della sorgente. La riduzione di intensità derivante dalla distanza è detta " attenuazione dell'onda elettromagnetica" L'assorbimento di energia è direttamente proporzionale ai valori di frequenza ed è dipendente dal mezzo attraversato, ad esempio mare, terra o atmosfera. Il problema dell'assorbimento è particolarmente sentito per le frequenze SHF ossia quelle comunemente impiegate dai radar, in quanto questo tipo di onde a causa della loro lunghezza  sono interessate anche da fenomeni detti scattering, ossia la riflessione da parte delle molecole dell'aria. ( vapore acqueo,,pioggia ecc.).

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