Antenna diritta (dipolo): fondamenti, diagrammi e applicazioni
Un'antenna diritta — propriamente chiamata antenna dipolo — è il design di antenna più semplice e fondamentale. Consiste di due elementi conduttivi (aste, fili o tubi) di uguale lunghezza, allineati collineari e alimentati al centro da una linea di trasmissione bilanciata. Ogni elemento è tipicamente un quarto di lunghezza d'onda (λ/4), rendendo la lunghezza totale circa mezza lunghezza d'onda (λ/2) alla frequenza di progetto.
Caratteristiche chiave
Risonanza: Alla sua frequenza di progetto, il dipolo presenta un'impedenza di punto di alimentazione puramente resistiva (~73Ω nello spazio libero), consentendo un efficiente trasferimento di potenza senza un network di adattamento. Fu risonanza, appare reattanza, richiedendo adattamento.
Diagramma di radiazione: A forma di ciambella (toroidale). Radiazione massima broadside (perpendicolare all'asse dell'antenna); nulli alle estremità. Nel piano perpendicolare all'antenna, è onnidirezionale — uguale guadagno in tutte le direzioni azimutali. Montato verticalmente = copertura orizzontale onnidirezionale. Montato orizzontalmente = bidirezionale con nulli verticali.
Polarizzazione: Lineare, parallela all'asse dell'antenna. Dipolo verticale = polarizzazione verticale. Dipolo orizzontale = polarizzazione orizzontale. La perdita di cross-polarizzazione può superare i 20 dB.
Banda: ~10-15% banda frazionale per <2:1 SWR. Elementi più spessi (gabbie, archi) allargano la banda.
Varianti comuni
- Dipolo a mezza onda: Standard, alimentato al centro, ~λ/2 totale
- Dipolo piegato: Due conduttori paralleli collegati alle estremità; ~300Ω punto di alimentazione; banda più ampia
- Dipolo corto: < λ/2; reattanza capacitiva; necessita bobina di carico/adattamento
- Monopolo (piano di terra): Un elemento λ/4 su piano di terra; 36Ω punto di alimentazione; sbilanciato
Applicazioni onnipresenti
- Ricezione FM/TV: Orecchie di coniglio (dipolo regolabile), Yagi da tetto (array guidati da dipolo)
- Wi-Fi/Bluetooth: Dipoli traccia PCB, antenne chip ceramiche (dipoli miniaturizzati)
- Radioamatori: Dipoli HF (80m-10m), verticali VHF/UHF/piani di terra
- Stazioni base cellulari: Array di dipoli in antenne sectoriali
- RFID/NFC: Ibridi loop/dipolo piccoli
Considerazioni pratiche
L'altezza dal suolo influisce drasticamente sul diagramma (riflessioni terra creano lobi/nulli). Oggetti conduttivi vicini (alberi, edifici, fili) si accoppiano e distorcono il diagramma. I balun (trasformatori bilanciato-sbilanciato) sono essenziali quando si alimenta con cavo coassiale per prevenire radiazione del cavo di alimentazione e distorsione del diagramma.
Il dipolo rimane l'antenna di riferimento (0 dBd guadagno) contro cui tutte le altre antenne sono misurate.