L’articolo, realizzato da Grego Fidenzio della RKB, descrive come si possono accoppiare due antenne, quali risultati si ottengono e le formule da utilizzare.

Immaginiamo una stazione trasmittente TV che irradia onde radio ad alta frequenza VHF (Very High Frequency ) e UHF (Ultra High Frequency). Quando le onde radio incontrano ostacoli sufficientemente grandi come, ad esempio, montagne ed edifici, vengono riflesse e possono raggiungere l’antenna ricevente da diverse direzioni sovrapponendosi al segnale principale. L’onda riflessa arriva in ritardo rispetto a quella diretta creando, nel caso di ricezione di un segnale TV analogico, immagini sdoppiate sul televisore. I segnali DTT sono più immuni alle riflessioni: nonostante ciò, in alcuni casi le riflessioni hanno un effetto degradante sul BER (Bit Error Ratio).

Come affrontare la problematica

Il tecnico, nella maggior parte dei casi, può ovviare a questo inconveniente sostituendo l’antenna di ricezione con un modello a maggior guadagno, più direttiva, con buon rapporto avanti/indietro e lobi laterali contenuti. A volte può essere sufficiente ruotare di un piccolo angolo l’antenna per cercare un compromesso tra la massima ricezione del segnale diretto e la minima del segnale riflesso. La presenza di canali televisivi provenienti da più direzioni, con la conseguente necessità di installare più antenne, comporta il bisogno di conoscere e di interpretare i relativi diagrammi di irradiazione in modo da poter ottimizzare e risolvere, già in fase di progetto, le problematiche di ricezione che potrebbero causare il malfunzionamento dell’impianto.

Accoppiare due antenne

Una tecnica usata per migliorare le caratteristiche di una singola antenna è quella di accoppiarne due uguali. Le modalità di accoppiamento normalmente usate sono:
– due antenne in orizzontale, montate sullo stesso piano, una di fianco all’altra;
– due antenne in orizzontale, montate sullo stesso asse in verticale, una sopra l’altra.
Con queste modalità il lobo di irradiazione, in senso rispettivamente orizzontale e verticale, verrà ristretto.
Si definisce ‘orizzontale’ la polarizzazione del segnale che fa riferimento al campo elettrico ricevuto dagli elementi dell’antenna disposti in orizzontale.
L’accoppiamento più semplice di due antenne a polarizzazione orizzontale è quello a montaggio verticale, cioè una sopra l’altra, sullo stesso palo di sostegno. In questo caso avremo un restringimento del lobo verticale, mentre il lobo orizzontale resterà pressoché inalterato.
Questa struttura può rivelarsi utile nel caso di riflessioni dovute a superfici marine o lacustri.

L’esempio a montaggio verticale

Il seguente esempio fa riferimento alla configurazione con le due antenne da 15 elementi modello Log IV-V (UHF), a montaggio verticale. Come si vede in Figura 1, ogni antenna ha il suo diagramma di ricezione tridimensionale. Per il nostro scopo è sufficiente conoscere l’angolo di apertura verticale a (Alpha) a -3 dB, valore che si può ricavare dal diagramma bidimensionale di radiazione riportato in Figura 2.

Per spaziatura ottimale si intende la distanza tra le due antenne che dovrebbe dare i seguenti risultati:
– guadagno del sistema pari a + 3 dB rispetto alla singola antenna;
– angolo di apertura pari a circa la metà rispetto a quello della singola antenna (Figura 3 e Figura 4).

La lunghezza dei due cavi di alimentazione che escono dallo “splitter“ accoppiatore devono essere di uguale misura.

Le formule utili

Ecco le formule e l’esempio di calcolo utili per un primo dimensionamento del sistema. Le formule fanno riferimento alla schematizzazione grafica riportata in Figura 5. Gli aggiustamenti finali dovranno essere fatti direttamente in loco.

Vedi immagine formule

Le due antenne andranno poste una sopra l’altra, ad una distanza di circa 33 centimetri.
Come si più capire dalle formule la distanza ottimale è stata calcolata per una singola frequenza. Con l’utilizzo di antenne a banda larga verrà usata nel calcolo la frequenza più alta.
Se portiamo la distanza calcolata da 33 cm a 50 cm, il diagramma di radiazione a 750 MHz risulterà compromesso (Figura 6).

Si ringrazia per il contributo Grego Fidenzio
della società RKB, www.rkb.it