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CIRCUITO RADIOELETTRICO CON TERRA VIRTUALE
PER LA SOPPRESSIONE DI UNO QUALSIASI DEI RAMI DI UN DIPOLO APERTO A
MEZZ'ONDA
by Francesco Errante
Funzioni scientifiche
a. Il balun quí descritto permette di dimostrare che il dipolo a ½
onda, detto anche "Dipolo Hertziano" non è un' "antenna elementare"
(dicesi antenna elementare un’antenna nella quale la condizione di risonanza
ed irradiazione non puó verificarsi se non in presenza di tutte le sue parti) ma
bensì una "cortina d’antenne elementari", costituita da due elementi
radiatori/captatori indipendenti di lunghezza fisica pari a ¼ d'onda ciascuno,
arrangiati elettricamente in controfase ed alimentati al centro.
b. Il balun quí descritto permette di dimostrare che avendo a
disposizione un nodo di terra virtuale è possibile rice-trasmettere segnali
radio-elettrici attraverso lo spazio per mezzo di un solo elemento
radiatore/captatore, della lunghezza fisica pari ad ¼ d’onda, senza la necessita
della presenza di un piano di terra naturale od artificiale ne’ radiali di massa o
contrappesi o simili artifizi.
c. Il balun quí descritto permette di dimostrare che ognuno dei rami
di un dipolo aperto a ½ onda presenta un valore assoluto d’impedenza pari a 35 Ohm
sbilanciati rispetto al polo di terra virtuale.
d. Il balun quí descritto permette di dimostrare che ognuno dei rami
di un dipolo aperto a ½ onda presenta al suo punto di alimentazione una differenza
dell’angolo di fase rispetto alla terra virtuale pari a 90 gradi.
Descrizione
In radiotecnica, sono noti svariati sistemi per adattare un dipolo aperto a ½ onda ad
una linea di trasmissione sbilanciata, essi sono genericamente chiamati
balun, dall’inglese BALanced-UNbalance (bilanciato-sbilanciato). Allo stato
attuale della radiotecnica, tali sistemi non consentono l’alimentazione indipendente
dei due rami del dipolo aperto a ½ onda e conseguentemente impediscono di verificare
se sia possibile sopprimere uno qualsiasi dei rami del dipolo stesso senza intaccare
la condizione di risonanza ed irra-diazione di quello rimanente. L’invenzione qui
descritta permette di alimentare separatamente i due rami(11, 12) di un dipolo aperto
a ½ onda in modo da consentire loro di essere elettricamente indipendenti l’uno
dall’altro e conseguentemente permette la soppressione di uno qualsiasi di essi,
senza compromettere la condizione di risonanza ed irradiazione di quello
rimanente.
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Tale risultato è raggiunto per mezzo di un circuito radioelettrico
a costanti concentrate, basato su un trasformatore elettrico(1) a larga banda per
segnali a radiofrequenza, avvolto su nucleo di ferrite di forma binoculare,
avente un avvolgimento primario(2) con impedenza di valore pari a quello della linea
di trasmissione adottata(3) ed un avvolgimento secondario(4) con presa centrale(5) ed
impedenza pari a 35 + 35 Ohm. I predetti valori d’impedenza sono riferiti al polo di
terra virtuale. (dicesi terra virtuale, dall’inglese virtual
ground un nodo elettrico che presenta lo stesso potenziale elettrico della
terra fisica e nessuna differenza dell’angolo di fase rispetto alla stessa.
Praticamente, la terra virtuale è un punto di un circuito elettrico che appare essere
elettricamente connesso direttamente a terra, quando in realtà non lo é). Il polo di
terra virtuale è stato ottenuto dotando il trasformatore(1) di presa centrale sul suo
avvolgimento secondario, ottenendo in realtà lo sdoppiamento del secondario in due
avvolgimenti. La terra virtuale così ottenuta è resa disponibile a tutta la rete,
tramite un collegamento elettrico(6) allo schermo metallico(7) del trasformatore.
L'ottimizzazione del punto di lavoro del trasformatore(1) é ottenuta mediante
compensazione, con l'utilizzo di capacità elettriche ad alto isolamento(8).
La soppressione ed il ripristino di uno qualsiasi dei due rami del dipolo aperto a ½
onda è realizzata, attraverso il commutatore ad alto isolamento(9) che permette di
deviare manualmente il segnale radioelettrico verso un polo del carico fittizio
antiinduttivo(10) d’impedenza pari a 35 Ohm, mentre l’altro polo del carico fittizio
è collegato al circuito di terra virtuale.
E’ stato così inventato un circuito radioelettrico con terra virtuale per la
soppressione di uno qualsiasi dei due rami del dipolo aperto a ½ onda .
Peculiaritá elettriche ed operative
1. Il balun qui descritto é caratterizzato dal fatto di avere una
presa centrale sul suo avvolgimento secondario per la generazione di un nodo di terra
virtuale che costituisce il riferimento elettrico a potenziale zero di tutto il
circuito e ne permette una precisa stabilizzazione elettrica.
2. Il balun quí descritto é caratterizzato dal fatto che
l’avvolgimento secondario(4) del trasformatore, durante la trasmissione di segnali
radio-elettrici nello spazio, provvede ad erogare due segnali radioelettrici identici
ma in controfase tra di loro, ovvero, ognuno dei segnali presenta una differenza
dell’angolo di fase rispetto al polo di terra virtuale pari a ±90 gradi.
3. Il balun qui descritto é caratterizzato dal fatto che, quando non
è attivata la soppressione di uno dei due rami del dipolo, durante la ricezione di
segnali radioelettrici provenienti dallo spazio da fonti fuori orientamento rispetto
al dipolo stesso, il trasformatore(1) nel provvedere a combinare qualsiasi segnale
bilanciato captato dai due rami del dipolo, introduce una reiezione elettrica che
aumenta col diminuire della differenza dell’angolo di fase tra i due segnali ad esso
inviati dai rami del dipolo stesso. Ciò permette di esaltare la già nota proprietà di
reiezione di fianco del dipolo aperto a ½ onda, che si traduce in una
maggiore attenuazione dei segnali indesiderati provenienti da direzioni al di fuori
dell’orientamento del dipolo stesso.
4. Il balun qui descritto é caratterizzato dal fatto che, quando non
è attivata la soppressione di uno dei due rami del dipolo la larghezza di banda del
dipolo a ½ onda ad esso connesso è sensibilmente maggiore rispetto a quando lo stesso
dipolo è utilizzato con altri balun già noti.
5. Il balun qui descritto é caratterizzato dal fatto che la
suscettibilità alle influenze da parte di capacità parassite (suolo, muri etc.) di
ognuno dei due rami del dipolo stesso, è notevolmente ridotta rispetto a quando il
loro adattamento alla linea di trasmissione sbilanciata è fatto con altri sistemi di
adattamento già noti (BALUN), consentendo di trasmettere con notevoli potenze anche
in stretta prossimità del suolo, di muri od ostacoli vari e con qualsiasi
inclinazione rispetto agli stessi, senza che si verifichino apprezzabili variazioni
d’impedenza (disadattamenti) all’ingresso del trasformatore(1).
6. Il balun qui descritto é caratterizzato dal fatto che tutte le
porte del trasformatore(1) presentano un cortocircuito alla corrente continua e sono
tutte collegate alla terra fisica tramite il conduttore esterno della linea di
trasmissione coassiale(3), consentendo lo scaricamento delle cariche elettrostatiche
via terra comune.
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