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In Rilievo L'onda stazionaria

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Tuner

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11 Dicembre 2004
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Immaginiamo una linea di trasmissione infinitamente lunga e senza perdite, a cui applichiamo un generatore di segnale.
Avremo una trasmissione di energia, che si propagherà nella linea (ad es un cavo coassiale) all’infinito ed in qualunque punto andassimo a misurare il segnale, troveremmo la stessa identica tensione che misuriamo ai capi del generatore, ovverosia, la tensione risulterebbe assolutamente costante lungo tutta la linea.

Immaginiamo ora di tagliare la linea ad una certa distanza dal generatore, collegando in quel punto un carico resistivo di valore identico all’impedenza caratteristica di linea e generatore. (es una resistenza, oppure un'antenna)
In questo caso, la trasmissione sarà limitata al tratto sezionato e l’energia che raggiungerà l’estremità verrà tutta dissipata in calore nel carico o trasformata in campo elettromagnetico.
Anche in questo caso, in qualunque punto della linea andassimo ad effettuare una misura, troveremmo la stessa identica tensione che c’è ai capi del generatore.

In altre parole, la tensione, in una linea ideale terminata su un carico resistivo (resistenza o antenna) uguale alle impedenze caratteristiche di linea e generatore, è costante lungo tutta la lunghezza ed uguale a quella del generatore.

Rimuoviamo ora il carico, lasciando l’estremità del cavo aperta oppure cortocircuitiamola.
A questo punto, non c’è più nulla che assorba e trasformi in calore (od in campo elettromagnetico) l’energia del segnale che giunge all’estremità della linea.

Dato il noto principio di conservazione dell’energia, domandiamoci: se la linea non ha perdite e non c’è carico, dove va a finire l’energia contenuta nel segnale trasmesso nella linea?
La risposta possibile è solo una: l’energia tornerà indietro verso il generatore, o più correttamente, non va da nessuna parte, cioè resta nel generatore.

Possiamo immaginare una linea completamente disadattata (corto circuito o non terminata) come se ai suoi capi vi fossero due generatori, uno reale ed un altro virtuale.
I segnali diretto e riflesso si combineranno fra loro in modo vettoriale, dando origine ad un’onda che non si propaga ma che resta confinata nella linea.

Questo segnale stazionario (cosiddetto, appunto perché non si propaga) determina lungo la linea una tensione diversa, a seconda della posizione in cui si effettua la misura, con un andamento ciclico (ripetitivo) ad ogni mezz’onda.
(ventri e nodi, detti anche antinodi e nodi)

Matematicamente, dove Τ è il coefficiente di riflessione (per sapernbe di più, rivolgersi al Sig Fresnel), il campo elettrico dell’onda stazionaria è uguale a: E = cos(ωt – φ) +Τ cos(ωt + φ) [V/m]
Credo (e spero) sia intuitivo che il coefficiente di riflessione può andare da zero ad uno, mentre il VSWR va da uno ad infinito.

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, il VSWR non misura affatto una potenza riflessa, ma è soltanto l’indice del disadattamento misurato attraverso il rapporto di tensione (volt).

In pratica, un trasmettitore collegato ad una linea completamente disadattata non genera un segnale di cui riceve il 100% di energia di ritorno. Più semplicemente, succede che non potrà trasferire l’energia che produce ad un carico, così che tutta la potenza generata dovrà essere assorbita dal dispositivo stesso che la genera.

Non è quindi l’onda stazionaria a danneggiare (eventualmente) il trasmettitore, ma l’eventuale impossibilità del dispositivo di potenza (stadio finale di potenza) a dissipare in calore l’energia prodotta.
 
Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, il VSWR non misura affatto una potenza riflessa, ma è soltanto l’indice del disadattamento misurato attraverso il rapporto di tensione (volt).

In pratica, un trasmettitore collegato ad una linea completamente disadattata non genera un segnale di cui riceve il 100% di energia di ritorno. Più semplicemente, succede che non potrà trasferire l’energia che produce ad un carico, così che tutta la potenza generata dovrà essere assorbita dal dispositivo stesso che la genera.

Non è quindi l’onda stazionaria a danneggiare (eventualmente) il trasmettitore, ma l’eventuale impossibilità del dispositivo di potenza (stadio finale di potenza) a dissipare in calore l’energia prodotta.
Assolutamente perfetto !!!!! ;)
 
Questo è il motivo per cui taluni stratagemmi con cui si addannavano CB (e non solo...) per ridurre in modo strumentale (in tutti i sensi) il ROS, erano assolutamente inutili...
 
Questo è il motivo per cui taluni stratagemmi con cui si addannavano CB (e non solo...) per ridurre in modo strumentale (in tutti i sensi) il ROS, erano assolutamente inutili...
:lol: ;)
Chi ha la fortuna di bazzicare da tempo nel settore ricorda "con simpatia" queste ed altre leggende metropolitane.
E' un settore in cui tutti dicono di saper tutto ... ma le vere competenze sono rare.
Tante davvero ne ho sentite ... E in molti casi non vale neanche la pena provare a controbattere ... ;)
 
Questo è il motivo per cui taluni stratagemmi con cui si addannavano CB (e non solo...) per ridurre in modo strumentale (in tutti i sensi) il ROS, erano assolutamente inutili...

Immagino tu intenda tagliare la linea a multipli della lunghezza d'onda. Quando lo dicevo (che era una cavolata) mi prendevano per il c... dicendo "cosa vuoi sapere tu che hai 15 anni, io sono CB da quando tu nemmeno eri nato".... più o meno "quando avevo la tua età saltavo i fossi alla lunga"...
Ho sempre pensato che in quel modo si accordasse la linea e non l'antenna, ma le mie uniche fonti di informazioni erano CQ elettronica..
 
Non è quindi l’onda stazionaria a danneggiare (eventualmente) il trasmettitore, ma l’eventuale impossibilità del dispositivo di potenza (stadio finale di potenza) a dissipare in calore l’energia prodotta.
Infatti è quello che succede accendendo un trasmettitore senza nessun carico ne linea collegati. In elettronica mi è sempre stato insegnato che un generatore (trasmettitore) trasferisce la massima potenza al carico (antenna) quando lo stesso ha la stessa resistenza (impedenza) di quella interna del generatore. Come molto sapranno, vale per l'audio (quanti hanno distrutto i finali di potenza dell'autoradio così?) come nella radiofrequenza.
 
Immagino tu intenda tagliare la linea a multipli della lunghezza d'onda. Quando lo dicevo (che era una cavolata) mi prendevano per il c... dicendo "cosa vuoi sapere tu che hai 15 anni, io sono CB da quando tu nemmeno eri nato".... più o meno "quando avevo la tua età saltavo i fossi alla lunga"...
Ho sempre pensato che in quel modo si accordasse la linea e non l'antenna, ma le mie uniche fonti di informazioni erano CQ elettronica..

ahahahah Idem...parola per parola...tutto (età, CQ...) :laughing7:
 
La linea a mezz'onda ha la caratteristica di riportare in uscita la stessa identica impedenza che c'è in ingresso. (come a dire che se voglio misurare l'impedenza complessa di un'antenna, proprio come se collegassi il ponte di misura al connettore dell'antenna, dovrò usare una linea lunga mezz'onda esatta)
Se ho una linea con impedenza caratteristica di 75 Ohm e voglio usarla in un impianto a 50 Ohm, dovrò "tagliarla" a mezz'onda. Attenzione, però, il sistema è selettivo in frequenza (mezz'onda e multipli dispari) e all'interno della linea a mezz'onda, l'onda stazionaria ed il disadattamento rimagono, quindi la linea ha una pedita aggiuntiva rispetto a quella nominale. (ovviamente, potrei usare una linea a 50 Ohm anche se l'impedenza di carico e generatore fosse di 600, ma avrei un ROS non trascurabile)
Un classico caso di linea a mezz'onda con alto ROS è il cosiddetto adattatore a bazooka in coassiale, quello che si usa come trasformatore 4:1, dove si possono accettare le perdite determinate dal ROS, solo perchè il tratto di cavo è molto corto.
images



Ciò che facevano i CB (o fanno, non so) era di trimmare la lunghezza della linea fino a che l'SWR meter non indicava il minimo ROS.
Purtroppo, ciò non cambia minimamente le cose per il trasmettitore, in quanto il tratto di cavo che va dal ROS meter al connettore del trasmettitore e quello che da quel connettore va allo stadio di potenza, fa si che ci sia una trasformazione di impedenza a valle del ROS meter, con conseguente ROS diverso da quello fatto leggere allo strumento.

POST SCRIPTUM
...se la lettura del SWR cambia, variando la lunghezza della linea (cavo), allora significa che il carico non ha l'impedenza corretta (e poco cambia, in pratica, agendo sulla lunghezza della linea).
Ad es. potrebbe essere 75 Ohm anzichè 50 Ohm, tipico caso, un dipolo a mezz'onda (73 Ohm) collegato ad un cavo a 50 Ohm.
Oppure, potrebbe trattarsi di un'impedenza complessa, con una parte reattiva, cioè un'antenna troppo lunga o corta rispetto alla frequenza d'uso.
Pertanto, la condizione ideale è quella in cui l'SWR resta sostanzialmente costante pur variando la lunghezza della linea.

PS2 Parlando di mezza lunghezza d'onda in una linea, bisogna ricordare che va computato il fattore di velocità nel cavo, ovvero che in una linea, il segnale non si propaga come nel vuoto, alla velocità della luce.

Immagino tu intenda tagliare la linea a multipli della lunghezza d'onda. Quando lo dicevo (che era una cavolata) mi prendevano per il c... dicendo "cosa vuoi sapere tu che hai 15 anni, io sono CB da quando tu nemmeno eri nato".... più o meno "quando avevo la tua età saltavo i fossi alla lunga"...
Ho sempre pensato che in quel modo si accordasse la linea e non l'antenna, ma le mie uniche fonti di informazioni erano CQ elettronica..
 
Ultima modifica:
Visto l'indubbio interesse della questione, mi sembra il caso di porre la discussione in rilievo. ;)

PS: grazie, Tuner! :)
 
Ottima descrizione, Tuner! Se puoi, ora, passa dalla teoria alla... pratica deli impianti di ricezione. Cioè, visto che moltissimi utenti del forum non sono dei radiotecnici, sarebbe interessante se applicassi quello che hai ottimamente spiegato sopra alla pratica degli impianti... Ad esempio, che succede se lascio scollegata l'uscita di un partitore? O peggio, se collego alla linea montante due cavi coassiali che vanno a due prese attorcigliandoli fra loro? Cosa fanno le onde stazionarie???
 
Ottima descrizione, Tuner! Se puoi, ora, passa dalla teoria alla... pratica deli impianti di ricezione. Cioè, visto che moltissimi utenti del forum non sono dei radiotecnici, sarebbe interessante se applicassi quello che hai ottimamente spiegato sopra alla pratica degli impianti... Ad esempio, che succede se lascio scollegata l'uscita di un partitore? O peggio, se collego alla linea montante due cavi coassiali che vanno a due prese attorcigliandoli fra loro? Cosa fanno le onde stazionarie???

Beh, penso che dopo aver scritto un libro, ci sarebbero le competenze adeguate per esporre certe problematiche personalmente, dando un contributo al thread.
 
Bè, pensavo che questo l'avessi spiegato tu nel tuo manuale. :D
Riassumendo, le conseguenze sono più o meno quelle descritte in questo post: http://www.digital-forum.it/showthr...ate-sapere-)&p=3474278&viewfull=1#post3474278

Ottima descrizione, Tuner! Se puoi, ora, passa dalla teoria alla... pratica deli impianti di ricezione. Cioè, visto che moltissimi utenti del forum non sono dei radiotecnici, sarebbe interessante se applicassi quello che hai ottimamente spiegato sopra alla pratica degli impianti... Ad esempio, che succede se lascio scollegata l'uscita di un partitore? O peggio, se collego alla linea montante due cavi coassiali che vanno a due prese attorcigliandoli fra loro? Cosa fanno le onde stazionarie???
 
Mi pare di avvertire un certo sarcasmo nelle vostre affermazioni... Tuner e mosquito... Ma forse fanno parte del clima goliardico che c'è in questo forum e che, in fondo, me lo fa preferire a qualsiasi altro... Forse sono stato frainteso? Non volevo recriminare a Tuner di avere parlato "solo" di teoria... no, affatto, volevo solo invitarlo ad andare oltre... Visto che il thread lo ha iniziato lui... e si trova anche in rilievo... non volevo intromettermi... non so se mi sono spiegato... Certamente, comunque, nel mio Manuale c'è un capitolo dedicato alle onde stazionarie, nei loro effetti pratici, e a cosa si deve fare per evitare che insorgano... che poi sono i consigli pratici che conosciamo bene...:eusa_think:
 
Da parte mia, nessun sarcasmo, ma il desiderio di dare spazio anche ad altri... inclusa la possibilità, per te, di riassumere qui sul forum ciò che avrai descritto nel tuo manuale.
Come avrai notato, pur evitando di inoltrarmi in spiegazioni troppo teoriche (non tutti hanno le basi), io mi dedico alla spiegazione del perchè, ritenendo che quando si comprende il concetto che spiega un fenomeno, diventa poi praticamente impossibile avere dubbi e commettere errori.
 
Da parte mia, nessun sarcasmo, ma il desiderio di dare spazio anche ad altri... i.

D'accordo... forse mi sono sbagliato. Nella comunicazione scritta non si colgono le sfumature come in quella verbale... Appena ho un po' di tempo, posto alcune considerazioni tratte dal manuale circa le onde stazionarie e il loro nefasto effetto negli impianti di ricezione (oltre che trasmissione)...
 
Da "Manuale della tv digitale terrestre" - pag. 65
3. Come l’impianto può peggiorare il BER e il MER, gli echi brevi

Cosa succede se, per fare un esempio, si collega a un partitore uno spezzone di cavo coassiale che poi si lascia scollegato? Il circuito non viene chiuso, ovvero l’energia che viene prelevata dall’impianto tramite il partitore non va a scaricarsi sull’elemento utilizzatore, quindi ritorna indietro verso il dispositivo che l’ha generata. È il fenomeno delle “onde stazionarie”, che si può rilevare in impianti riceventi e trasmittenti (in quelli trasmittenti assume maggiore rilevanza, poiché il ritornare indietro dell’energia emessa dal trasmettitore può anche danneggiare quest’ultimo). Negli impianti riceventi, le onde stazionarie formano una corrente con intensità e frequenza variabili, che va a sommarsi alla corrente propria del segnale, risultando di volta in volta in fase o in controfase con essa, con la conseguenza che si possono facilmente produrre attenuazioni per tutta la banda o solo per alcune frequenze. In questo modo le onde stazionarie peggiorano i valori di BER e di MER del segnale, producendo degli echi brevi visibili con gli strumenti. In pratica, ciò che faticosamente si è cercato di evitare orientando l’antenna, ovvero che vengano captati degli echi, si introduce poi nell’impianto con collegamenti errati.
In alcuni casi, gli errori di distribuzione possono provocare altri tipi di fenomeni che sono causa di un peggioramento del BER e MER del segnale. Ad esempio, utilizzare un cavo inadatto o mal collegato può far diminuire la schermatura dell’impianto, con la conseguenza che il cavo irradia una parte dell’energia che trasporta (si ha quindi perdita di segnale) e i disturbi di varia natura possono sovrapporsi al segnale.

Attenzione quindi a:
- spezzoni di cavo coassiale collegati e non terminati
- collegamenti fra cavi effettuati senza partitori ma intrecciando direttamente conduttore e calza dei cavi (fortemente sconsigliato!)
- collegamento di due cavi a un unico morsetto
- utilizzo di cavo inadatto (non coassiale o deteriorato)
- imperfetta connessione del cavo coassiale a morsetti e connettori (ad es. mancanza di contatto della calza schermante).
 
@ Piersan,

a qualcuno potrebbe venire il pensiero : "se in un impianto fatto bene con 5 prese, di cui 4 collegate a televisori, ed una rimanente vuota, quindi cavo aperto, che succede ?". :eusa_shifty:
 
Un impianto composto da 5 prese è un impianto bilanciato a prescindere dal fatto di collegare o no i tv alle prese. Sono le prese a chiudere il circuito... avendo impedenza 75 ohm. Diverso è il caso di tv collegati direttamente a un partitore (e non a derivatore), se si scollega un tv si crea uno sbilanciamento con calo della return loss, perdita di ritorno...
 
@ Piersan,

a qualcuno potrebbe venire il pensiero : "se in un impianto fatto bene con 5 prese, di cui 4 collegate a televisori, ed una rimanente vuota, quindi cavo aperto, che succede ?". :eusa_shifty:

:lol::lol::lol:Cio risiamo, questo discorso salta sempre fuori....finisce che prendo il materiale, il generatore, l'analizzatore...e una telecamera, faccio il filmato di quello che succede, poi voglio vedere chi contesta!
P.S per fatto bene devo presumere...con derivatore..:lol::lol:
 
Stato
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