In questo secondo capitolo cercherò di spiegare come un segnale viene trasmesso per arrivare al destinatario.

Come già spiegato nel precedente capitolo (vedi qui) i segnali possono essere di 2 tipi: Analogici e digitali. Ora dobbiamo cercare di capire cosa sono i segnali. I segnali impiegati nelle telecomunicazioni, in base alla loro natura fisica possono essere divisi in:

• Segnali elettrici


• segnali elettromagnetici


• segnali acustici


• segnali ottici

I segnali elettrici sono legati alla corrente elettrica, cioè al movimento di ordinato di cariche elettriche all'interno di un conduttore, mentre quelli di natura elettromagnetica, acustico ed ottica si propagano attraverso onde. Ma noi ci sofermeremo di più sullo studio delle onde elettromagnetiche.
Le onde elettromagnetiche vengono studiate per la prima volta da Maxwell.
Le onde elettromagnetiche, ipotizzate teoricamente da James Clerk Maxwell nel 1864, sperimentate in laboratorio da Hertz e utilizzate nella Radio da Marconi nel 1895, sono costituite da oscillazioni, del campo elettrico e del campo magnetico, che si propagano nel vuoto alla velocità di circa:



secondo il disegno seguente:



Le onde elettromagnetiche sono classificabili a seconda delle loro caratteristiche e del loro impiego nei vari campi della tecnica, in base alla lunghezza d'onda od anche alla frequenza, in quanto queste grandezze sono legate fra loro dalla seguente espressione:



dove:

* c = 3 · 108 velocità della luce nel vuoto (metri/sec)
* = lunghezza d'onda (metri)
* f = frequenza (Hertz = sec-1)

La luce fa parte delle onde elettromagnetiche.
Le onde possono essere, in generale, però di due tipi diversi: longitudinali o trasversali a seconda che l'oscillazione avvenga nella stessa direzione della propagazione o in una direzione ad essa perpendicolare.

Le onde sonore, ad esempio sono longitudinali, quelle elettromagnetiche sono trasversali, quelle sismiche sono dei due tipi: quelle primarie, dette così perché arrivano prima, sono longitudinali, quelle secondarie, trasversali.

Le oscillazioni del campo elettrico e di quello magnetico avvengono dunque perpendicolarmente alla direzione di propagazione, e i due campi sono inoltre ortogonali tra loro, come indicato nella figura di sopra.
Le onde elettromagnetiche poi, possono avere polarizzazione lineare, circolare ed ellittica a seconda che nel propagarsi nello spazio, il vettore campo elettrico si muova su di una retta, su di un cerchio o su di un'ellisse. Cliccando fra gli approfondimenti a destra si possono vedere alcune animazioni relative alla polarizzazione delle onde elettromagnetiche.

Quando un'antenna isotropa genera un'onda elettromagnetica che si propaga nello spazio, ad essa è sempre associata una densità di potenza elettromagnetica, rappresentata dal vettore di Poynting, la cui direzione è quella della propagazione, ed il cui valore è determinato dal prodotto vettoriale del campo elettrico per il campo magnetico secondo la formula seguente:

VETTORE DI POYNTING (W/m2)



Flusso di potenza: (W)





Bisogna distinguere subito due circostanze totalmente diverse:

* Propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto al di là dell'atmosfera terrestre.
* Propagazione delle onde elettromagnetiche all'interno dell'atmosfera terrestre.

Nel vuoto interplanetario o intergalattico, quindi lontano dall'atmosfera terrestre, da corpi materiali e da ostacoli, il mezzo è isotropo ed omogeneo, quindi il comportamento delle onde elettromagnetiche è assolutamente indipendente dalla frequenza e quindi dalla lunghezza d'onda. In questo ambiente astrale, le onde elettromagnetiche si muovono tutte e sempre in linea retta e si propagano tutte alla stessa velocità:



che è una costante universale, di ciò si tiene conto nello studio dell'astronomia e, soprattutto, della radioastronomia.

Viceversa, entro l'atmosfera terrestre, poiché l'aria che noi respiriamo non è un mezzo né isotropo, né omogeneo, la propagazione delle onde elettromagnetiche è soggetta a:

* ATTENUAZIONE
* RIFLESSIONE
* RIFRAZIONE
* DIFFRAZIONE
* DIFFUSIONE
* FADING

A seguito di tutti questi fenomeni appena elencati, il comportamento delle onde elettromagnetiche all'interno dell'atmosfera terrestre si diversifica molto con il variare della frequenza dando luogo a problemi alquanto diversi. L'atmosfera terrestre è suddivisa in vari strati come indicato, orientativamente, in figura.



Si possono avere pertanto tipi diversi di propagazione:

* ONDA DI SUPERFICIE
* ONDA DIRETTA
* ONDA RIFLESSA DAL SUOLO
* SCATTERING TROPOSFERICO
* ONDE SPAZIALI






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