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radioónda

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Definizione

sf. [sec. XX; radio-+onda]. Onda elettromagnetica che viene irradiata nello spazio e utilizzata per la trasmissione a distanza di informazioni. Per le loro intrinseche caratteristiche di poter venire irradiate e di raggiungere così in pratica qualsiasi punto della superficie terrestre e anche dello spazio interplanetario, le radioonde hanno un'enorme importanza nel campo delle telecomunicazioni, in modo particolare per lo scambio di informazioni con i mezzi mobili.

Natura delle radioonde

Accennando sinteticamente alla natura delle radioonde, si può affermare che qualsiasi rapida variazione di corrente elettrica in un conduttore dà luogo alla formazione di due campi (elettrico e magnetico) fra loro associati e in fase, di pari intensità e giacenti in due diversi piani, ortogonali l'uno all'altro. Per convenzione, se il piano relativo alla componente elettrica è disposto verticalmente rispetto al suolo, si dice che la radioonda è polarizzata verticalmente, mentre è polarizzata orizzontalmente in caso contrario. Ciò è legato alla disposizione, verticale od orizzontale, del conduttore dell'antenna trasmittente in quanto essa, determinando la corrispondente posizione della componente elettrica del campo, ne definisce la polarizzazione, che ha notevole importanza al fine delle radiocomunicazioni, anche perché, per una buona captazione da parte dell'antenna ricevente, è necessario che questa sia disposta in modo da corrispondere alla polarizzazione delle radioonde incidenti. Le variazioni del campo elettromagnetico, comunque sia polarizzato, danno luogo alla formazione di radioonde che si propagano nello spazio attorno all'antenna trasmittente e, allontanandosene, si attenuano progressivamente in ragione inversa al quadrato della distanza coperta. L'attenuazione che si manifesta nell'intensità delle radioonde, una volta che si siano propagate a grande distanza, comporta la necessità di una notevole amplificazione da parte dei radioricevitori che debbono in pratica ricavare le informazioni affidate alle radioonde operando sui debolissimi segnali (dell'ordine di milionesimi di volt) che le radioonde inducono nell'antenna ricevente. Le radioonde possono venire generate da un regime di corrente comunque variabile nel conduttore dell'antenna trasmittente, oppure da una corrente elettrica di andamento sinusoidale e di frequenza variabile a piacere nell'intervallo che da qualche migliaio di Hz può arrivare a un valore dell'ordine di 1014 Hz nel campo dell'infrarosso. Nel primo caso si avrà una generazione di radioonde di intensità variabile e in decremento nel tempo (radioonde smorzate), con una distribuzione di energia su di un certo spettro di frequenze; nel secondo caso invece l'andamento sinusoidale darà luogo a radioonde di intensità costante e andamento regolarmente periodico con l'energia relativa concentrata su di una sola frequenza. Il primo regime di trasmissione si verifica in pratica con la generazione delle radioonde provocate dai disturbi atmosferici e industriali (vedi anche radiodisturbo), mentre il secondo viene utilizzato per realizzare un gran numero di stabili ed efficaci radiocollegamenti, ciascuno precisamente allocato su di una sua frequenza di lavoro; questa è utilissima per la ricerca e l'individuazione e anche per il fatto che la scelta di una data frequenza permette, nel radioricevitore, l'utilizzazione di speciali e complessi circuiti elettrici di filtro (detti di sintonia) che consentono di separare la banda di lavoro da ricevere dalle altre emissioni presenti nei dintorni della frequenza e quindi egualmente bene captate dall'antenna ricevente. L'impiego di radioonde persistenti, cioè di andamento periodico sinusoidale, permette in pratica di utilizzare nel modo migliore, con un gran numero di radiocomunicazioni contemporanee, tutte le frequenze disponibili nelle bande eliminando in gran parte ogni possibile dannosa interferenza fra le varie trasmissioni.

Propagazione e utilizzo

Le radioonde, in quanto onde elettromagnetiche, sono simili come comportamento alle onde luminose; si propagano quindi con la stessa velocità della luce e con la stessa traiettoria rettilinea. Tuttavia le radioonde presentano lunghezze d'onda molto maggiori di quelle interessate dalla luce visibile. Pertanto le leggi dell'ottica geometrica devono essere applicate con grande cautela per le radioonde, essendo i fenomeni di diffrazione molto più comuni e molto più appariscenti. Così come avviene per la luce, le radioonde possono venire riflesse da superfici di materiale conduttore dell'elettricità, come superfici metalliche o strati di suolo o rocce ad alta umidità e specchi d'acqua, purché la lunghezza d'onda sia molto inferiore alle dimensioni lineari della superficie riflettente. Se esse si propagano poi in materiali che, lungo la traiettoria, variano come costante dielettrica, si verifica una più o meno marcata rifrazione con incurvamento della traiettoria stessa. Anche fenomeni di diffrazione possono avere luogo con aggiramento conseguente di ostacoli a contorni netti e di dimensioni paragonabili a quelle della lunghezza d'onda della radioonda incidente. Ogni ostacolo, modificando la traiettoria delle radioonde, disperde una certa quantità di energia, di modo che ogni treno d'onda viene in pratica ad attenuarsi del tutto dopo avere percorso un certo tragitto lungo la superficie terrestre mentre una parte di energia, sia perché irradiata con dati angoli rispetto al suolo, sia perché proveniente da successive riflessioni, si perde nello spazio esterno. I corpi conduttori riflettono le radioonde in quanto in essi viene indotta una corrente elettrica che a sua volta provvede a reirradiare le radioonde secondo la forma e la disposizione delle superfici conduttrici. La reirradiazione delle radioonde spiega inoltre come, quanto migliore è la conducibilità del mezzo riflettente e quanto più la sua superficie relativa si avvicina come posizione al fronte delle radioonde, tanto più efficace risulti la riflessione. Tenendo conto di queste (riflessione, rifrazione, diffrazione), che sono le tre più comuni cause di alterazione della traiettoria di una radioonda, è possibile sintetizzare come segue i vari tipi di propagazione delle radioonde e il loro impiego pratico: A) radioonda di superficie, propagazione lungo la superficie del suolo, che si verifica in pratica per le emissioni diurne di diffusione sulle bande chilometriche ed ettometriche (onde lunghe e medie). B) Radioonda di terra di bassa quota, così detta perché sfiora la superficie terrestre collegando in genere fra loro stazioni a modesta distanza con ponti radio sulle bande metriche. C) Radioonde di terra di alta quota o radioonde spaziali, che risultano dalla combinazione di emissioni dirette e riflesse del suolo. Per effetto di tali combinazioni le due radioonde, diretta e riflessa, interferiscono e, se si presentano all'antenna ricevente in opposizione di fase, il segnale captato può risultare in pratica di intensità nulla o minima. È il caso tipico delle radioonde impiegate per le tratte dei ponti radio di maggiore capacità sulle bande metriche e decimetriche. D) Radioonda diffratta, che permette di superare con una brusca variazione di traiettoria anche notevoli ostacoli naturali; data la notevole attenuazione che ne risulta nel segnale radio e la scarsa stabilità, questo tipo di propagazione non ha di solito impieghi pratici. E) Radioonda diffusa o di diffusione, detta pure scatter, è quella che si verifica specie per riflessione da pareti naturali di forma irregolare. Ne risulta tutta una serie di riflessioni in varie direzioni (diffusione) che può favorire specialmente mezzi mobili operanti sulla banda metrica che non siano in linea di vista con la stazione trasmittente base. F) Radioonde troposferiche, quelle che vengono rifratte verso il suolo dagli strati più bassi dell'atmosfera dove spesso si verificano degli andamenti del “gradiente troposferico” favorevoli a una sia pur modesta rifrazione delle radioonde relative alla parte più alta come frequenze della banda decametrica e di quella metrica. G) Radioonde ionosferiche, quelle che vengono rifratte dagli strati superiori dell'atmosfera. Questa propagazione vale soprattutto per le radioonde che incidono con bassi angoli sull'orizzonte nella ionosfera perché riescono ancora a venire rifratte verso il suolo realizzando il massimo di copertura radio. La presenza degli strati ionizzati a varie altezze (con evoluzione in intensità e in altezza in funzione della luce diurna e delle macchie solari) spiega la propagazione che essi permettono anche per successive rifrazioni dal cielo e riflessioni dalla Terra per le radioonde della banda decametrica. H) Radioonde telespaziali, quelle che, utilizzando i satelliti per telecomunicazioni che ricevono e ripetono verso Terra le radioonde, permettono agevolmente (e in modo molto più stabile di quanto non consentano le evoluzioni diurne degli strati ionizzati) di coprire distanze anche intercontinentali convogliando, tra l'altro, un ammontare di informazioni pari a venti-trenta volte, all'incirca, quello tipico della banda decametrica. Vengono infatti utilizzate radioonde della banda centimetrica la cui traiettoria non viene in pratica alterata dagli strati ionizzati; le microonde vengono attenuate come intensità in misura variabile con la frequenza di lavoro, dalle perturbazioni atmosferiche, in particolare dalla pioggia, ma permettono, data la più alta frequenza di lavoro, di traslare una quantità di informazioni largamente superiore a quella tipica delle radioonde relative alle bande di frequenza inferiore. Come si può notare, la scelta sia della traiettoria sia della banda di lavoro è largamente influenzata dalla quantità delle informazioni da trasmettere, oltre che dalla distanza da coprire e dal tipo di modulazione che permette di affidare le informazioni al vettore radioonda. § Facendo conto di ciò, la Conferenza Internazionale delle Telecomunicazioni di Ginevra del 1957 (e le numerose conferenze succedutesi) ha suddiviso le frequenze di lavoro in bande appropriate, ciascuna in pratica per un dato tipo di propagazione e utilizzazione delle radioonde; è comunque di uso comune anche la cosiddetta classificazione radiotecnica con la quale le radioonde sono raggruppate in base alla lunghezza d'onda. Le convenzioni internazionali hanno inoltre suddiviso la superficie terrestre in tre “Regioni” nell'ambito delle quali, a seguito di considerazioni pratico-economiche, si sono diversificate, dove necessario, le attribuzioni delle bande di frequenza, specie per quei servizi che non possono interferire tra loro essendone di fatto impedita la propagazione relativa da Regione a Regione. La Regione 1 comprende l'Europa, l'Africa e l'Asia settentrionale, la Regione 2 comprende tutta l'America, mentre alla Regione 3 appartengono l'Asia meridionale e l'Australia.

Bibliografia

C. Rimini, Fondamenti di Radiotecnica generale, Bologna, 1948; F. Du Castel, Propagation troposphérique et faisceaux hertiens transhorizon, Parigi, 1966; I. Zherebstov, Foundamentals of Radio, Mosca, 1969; G. Bekefi, A. H. Barret, Vibrazioni elettromagnetiche, onde e oscillazioni, Bologna, 1981.