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Collegamenti Hertziani

Propagazione ideale nello spazio libero

1) Soluzione delle equazioni di Maxwell a grande distanza dalla antenna :

                                         

si osserva che le superfici equifase sono delle sfere centrate sulla sorgente e che E ed H sono ortogonali tra loro ed alla direzione di propagazione.

 

2) Parametri di un´antenna :

Un immaginario radiatore isotropico irradia potenza in tutte le direzioni, a distanza r da esso la densità di potenza è  , una antenna reale viene confrontata ad esso mediante la funzione di guadagno   il cui valore massimo è chiamato guadagno d´antenna G, molto utilizzato nelle applicazione è anche l´EIRP = PG .

Per un´antenna ricevente la potenza ricevuta è funzione della densità di potenza  che agisce su di essa e della area equivalente Ae , si ha cioè . Ed è caratterizzata da un guadagno di ricezione .

 

3) Attenuazione di trasmissione nello spazio libero :

essa pertanto aumenta con il quadrato della frequenza, ma essendo in genere la banda molto più piccola della frequenza portante, si può supporre che la attenuazione di trasmissione sia pressochè costante in banda.

Propagazione nello spazio reale

4) Equazione eiconale e sue implicazioni :

è molto importante in quanto da essa deriva la relazione che consente di determinare la traiettoria dei raggi   in particolare si ha che nella troposfera (h < 20Km) n dipende dalla quota secondo la relazione  dove p è la pressione totale mentre pa è la pressione parziale del vapor d´acqua, al variare di questi fattori si distinguono le 3 seguenti situazioni :

a) atmosfera standard                        n diminuisce al crescere di h quindi la curvatura è rivolta verso la superficie terrestre

b) atmosfera super-standard             n diminuisce in maniera ancora più accentuata al crescere di h

a) atmosfera sub-standard                 n aumenta al crescere di h e quindi la concavità è rivolta verso la alto


5) Effetti della ionosfera :

È una zona che si trova a circa 80Km dalla superficie terrestre ed è caratterizzata da elevate concentrazioni di elettroni liberi che si comportano come una lamina conduttiva in grado di assorbire e rifrangere frequenze comprese tra 5MHz e 30MHz consentendo collegamenti oltre la portata ottica.

 

6) Onda di suolo :

La terra ha una buona conducibilità pertanto il campo elettromagnetico si propaga anche lungo la sua superficie, tuttavia alla attenuazione da spazio libero si aggiunge un termine  con p dipendente dal quadrato della frequenza, ciò significa che tale propagazione ha rilevanza soltanto per frequenze inferiori ad 10MHz.

 

7) Diffrazione :

È il fenomeno per il quale ci può essere comunicazione anche tra 2 antenne tra le quali sia interposto un ostacolo, si spiega mediante il principio di Huygens-Fresnel secondo il quale ogni punto nel quale giunge la radiazione diviene sorgente di onde sferiche secondarie.

 

8) Attenuazione dovuta alla pioggia :

vale circa 1dB/Km in condizioni di pioggia intensa a 10GHz e può arrivare sino a 8dB/Km nelle stesse condizioni a 30GHz.

 

9) Caratterizzazione statistica dei collegamenti hertziani :

Le cause che possono determinare degli affievolimenti del segnale sono le seguenti :

Affievolimenti a lungo termine

Variazioni della indice di rifrazione possono dar luogo a variazioni del raggio di curvatura, come pure la presenza di una zona ad indice di rifrazione molto basso può riflettere il segnale, l´effetto globale da luogo ad una statistica lognormale.

Affievolimenti a breve termine

La presenza nella troposfera di strati con diversi gradienti di indici di rifrazione può dar luogo a cammini multipli.