L'antenna radio

In telecomunicazioni un'antenna è un trasduttore elettrico atto a trasmettere o ricevere onde elettromagnetiche attraverso il mezzo etere. In pratica le antenne convertono o, con termine tecnico, trasducono il campo elettromagnetico che ricevono in un segnale elettrico, oppure viceversa irradiano, sotto forma di campo elettromagnetico, il segnale elettrico con il quale vengono alimentate, facendo dunque da interfaccia tra l'etere e la parte elettronica del ricevitore o trasmettitore a cui fanno carico.
Esse sono quindi quei dispositivi o sottosistemi che rendono possibili le telecomunicazioni ovvero le comunicazioni a distanza non cablate (wireless) che sfruttano come mezzo trasmissivo l'etere attraverso i rispettivi sistemi di telecomunicazioni.
Il loro utilizzo è diffuso quindi nei ponti radio, nelle radiocomunicazioni dedicate (es. navigazione aerea e navale, walkie-talkie ecc..), nelle reti wireless su terminali utenti e stazioni radio base (WLAN, reti cellulari, ecc...), nelle infrastrutture di radiodiffusione e telediffusione sia terrestri che satellitari), in tutte le applicazioni di telerilevamento a sensori attivi e nelle applicazioni radar.

L'antenna è un componente elettrico che consente, per la legge di Biot-Savart, (dal nome dei fisici francesi Jean-Baptiste Biot e Félix Savart) l'irradiazione o la ricezione di energia elettromagnetica attraverso l'etere. Il concetto si può enunciare in termini semplici: una corrente elettrica variabile nel tempo t che attraversa un conduttore, irradia dallo stesso nell'etere un campo elettrico che a sua volta genera un campo magnetico secondo la legge citata; se invece un conduttore è immerso in un campo elettromagnetico, per il principio di reciprocità, in esso si induce una corrente elettrica variabile nel tempo secondo la medesima legge. Queste leggi consentono di sfruttare le antenne nelle applicazioni di radiocomunicazioni. La descrizione fisica e matematica dell'irradiazione elettromagnetica da parte delle antenne fa uso di concetti e strumenti propri dell'elettromagnetismo avanzato.
Un principio fondamentale dell'elettromagnetismo, detto "principio di reciprocità", garantisce inoltre che qualsiasi antenna possa indifferentemente funzionare, in linea teorica,sia come antenna trasmittente che come antenna ricevente (se connesso rispettivamente ad un trasmettitore e ad un ricevitore), comunque, in linea di principio, esse sono suddivise in antenne trasmittenti e antenne riceventi oltre alla suddivisione in base alla frequenza di lavoro. Sebbene in linea teorica qualunque conduttore possa comportarsi da antenna, la massima funzionalità si ha solo con precise forme geometriche e dimensionali, che ne determinano anche la destinazione d'uso (trasmissione o ricezione) che, dipendente dalla particolare applicazione di radiocomunicazione desiderata. Questo dà conto della grande varietà di antenne che la tecnologia consente di realizzare: così un'antenna omnidirezionale per onde medie sarà ovviamente del tutto differente da un'antenna direttiva per microonde.

Tipologie d'antenna

Esiste una vastissima tipologia di antenne ciascuna opportunamente progettata e realizzata a partire dalla rispettiva destinazione d'uso. Dal punto di vista applicativo si possono distinguere antenne per la ricezione televisiva, antenne per la ricetrasmissione satellitare e in generale le telecomunicazioni satellitari, antenne per ponti radio, antenne per stazioni radio base in reti cellulari, antenne per applicazioni spaziali, antenne per applicazioni comuni (telefoni cellulari, cordless,modem/access point Wi-Fi, apparecchi radio ecc), antenne radar.
A causa della bassa potenza in ricezione per via dell'attenuazione del mezzo radio tutte le antenne riceventi possiedono un amplificatore (alimentato) nella catena ricevente in grado di amplificare opportunamente il segnale ricevuto. A seguito la suddivisione in base alle caratteristiche tecniche.

Il tipo più semplice di antenna è detto dipolo: è una coppia di fili rettilinei, e la sua forma semplice rende semplice anche la relativa trattazione matematica. Inoltre, proprio perché semplice da studiare e facile da costruire viene usato spesso come termine di paragone per tutti gli altri tipi di antenne. Esso appartiene alla categoria di antenne filari. In particolare esso è costituito da due spezzoni di cavo elettrico, la cui lunghezza è ¼ d'onda ciascuna. La lunghezza totale del dipolo è quindi di ½ onda. Nel caso dei 10 m la lunghezza teorica del dipolo è di 5 m. Date le lunghezze di questi tipi di antenna, i dipoli sono normalmente disposti orizzontalmente al terreno o a formare una V invertita con un angolo di circa 60º, in quest'ultimo caso il dipolo presenta un'impedenza di circa 50 ohm (adatta ad un tipico cavo coassiale) e una maggiore omnidirezionalità rispetto al dipolo steso in orizzontale che irradia principalmente in sole 2 direzioni.
Antenne a dipolo hanno un diagramma di radiazione quasi perfettamente a forma di una "8" nel senso che irradiano principalmente verso la perpendicolare del filo sia in avanti che indietro e sono utilizzate in trasmissione nelle radiodiffusioni (broadcasting) (es. radio e TV via etere). Esse sono posizionate preferenzialmente su alti tralicci o in cima a colli o montagne per ottenere una maggiore copertura spaziale senza interferenze dovute alla presenza di ostacoli fisici. Quando invece il dipolo montato a configurazione a V invertita il diagramma di irradiazione si modifica per il fatto che i due bracci non più orizzontali, trasmettono in parte anche nella direzione del filo e quindi, sempre mantenendo la maggiore emissione verso davanti e dietro, una certa irradiazione la si ha anche verso gli altri punti. Pertanto raggiungono una discreta omnidirezionalità, pur non arrivando mai ad eguagliare in tal senso le antenne verticali che irradiano in modo uniforme a 360 gradi.
Le antenne a dipolo sono quelle che vengono utilizzate per trasmettere le informazioni attraverso le radio.