Approfondire 18 Sistemi Integrati - Tv Digitale Volume 32 - 201019 Particolare di un’antenna logaritmica Bal-un e cavo coassiale L’antenna, in generale, è una struttura simmetrica: ciò significa che rovesciarla di 180° non deve cambiare le caratteristiche elettriche. Il cavo schermato, a differenza della ‘vecchia’ piattina bifilare a 300 Ohm, presenta una struttura asimmetrica perché il polo caldo è contenuto ad adeguata distanza, all’interno del conduttore che funge da schermatura esterna. La transizione tra la necessaria alimentazione simmetrica e l’alimentazione asimmetrica del cavo avviene attraverso il dispositivo bal-un, che prende il nome dall’abbreviazione balanced-unbalanced cioè bilanciato-sbilanciato. Nel caso di dipolo ripiegato, il bal-un compie una doppia funzione: la prima è quella di trasformare l’impedenza con un rapporto 4 a 1 da 300 a 75 Ohm e la seconda, appunto, è quella di bilanciare la tensione di alimentazione a radio frequenza proveniente dal cavo. Normalmente il dispositivo per il bal-un in Banda televisiva IV-V (470÷860 MHz) viene realizzato con un circuito stampato a doppia faccia, dotato di una pista coassiale di lunghezza pari a Lambda mezzi sulla frequenza media centrale. Per bal-un che necessitano di larghezza di banda superiori vengono usati trasformatori con ferrite. Antenna logaritmica Un’altra struttura adatta alla ricezione dei segnali televisivi distribuiti su di un ampio spettro di frequenze è l’antenna logaritmica. L’antenna logaritmica ha avuto le sue prime applicazioni in campo militare; solo in un secondo tempo, quando il numero dei canali televisivi è andato progressivamente aumentando, le sue peculiarità l’hanno resa popolare agli antennisti. Questo tipo d’antenna, in diversi casi, ha preso il sopravvento rispetto all’antenna Yagi canonica. I motivi del successo vanno ricercati nella maggiore larghezza di banda, nel migliore adattamento di impedenza e nella maggiore robustezza meccanica. L’antenna logaritmica, inoltre, non necessita di balun in quanto la simmetrizzazione viene ottenuta tenendo affiancato il cavo di alimentazione per tutta la lunghezza dell’antenna stessa. Con un’antenna Yagi standard, su bande così estese non si riescono ad ottenere gli stessi risultati in termini di guadagno e adattamento d’impedenza. Solo strutture più complesse, con un riflettore a corner sufficientemente dimensionato, alimentazione a onda intera e altre particolarità, possono superare le elevate prestazioni delle antenne logaritmiche. L’aggettivo “logaritmica” è dovuto al fatto che gli elementi e le distanze dei medesimi vengono calcolate con una progressione geometrica di ragione τ (tau) minore di 1 e normalmente compresa tra 0,7 e 0,95. Ogni elemento e ogni distanza vengono scalate di questo fattore partendo dall’elemento più lungo. La struttura a doppia culla supporta alternativamente i semi-elementi di lunghezza λ/4. Il semi-elemento più lungo è calcolato per risuonare nella frequenza più bassa della banda da ricevere, mentre il più corto viene calcolato alla frequenza di circa 1,5 volte maggiore della massima da ricevere. Naturalmente è importante il numero di elementi risonanti, compreso normalmente tra 5 a 20. Il guadagno di questo tipo di antenne è quasi lineare su tutta la banda e su valori da 5 a 10,5 dBd. La doppia culla collega elettricamente i vari elementi I dipoli di un’antenna logaritmica sono collegati tramite una linea incrociata. Ogni elemento risuona ad una frequenza diversa come fosse un cavo bifilare di appropriata impedenza. La grande larghezza di banda è dovuta al fatto che ciascun elemento risuona ad una frequenza diversa e sempre più alta, a partire dal primo. Il punto di collegamento della linea di discesa di questa antenna è sul davanti, cioè in corrispondenza dell’elemento più corto. In figura 8 e 9 sono riportati elementi caratteristici dell’antenna logaritmica dove: l1 = λ/2 corrispondente alla minima frequenza desiderata. L’angolo di diffusione α è dato dalla relazione: α = arctang (ln /dn) Il guadagno cresce con all’aumentare del τ e decresce all’aumentare dell’angolo α.
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