Radio Frequenze for dummies – Le antenne

Benvenuti al terzo ed ultimo appuntamento sulle Radio Frequenze, in cui faremo una panoramica generale sui principali tipi di antenna utilizzati e disponibili sul mercato analizzandone le caratteristiche e il tipo di utilizzo. Se vi siete persi gli articoli precedenti potete trovarli a questi link:

Parlando di antenne, possiamo fare subito una distinzione in due categorie:

  • OMNIDIREZIONALI
  • DIRETTIVE

OMNIDIREZIONALI

L’antenna omnidirezionale più semplice che conosciamo è la classica Stilo ½ D’onda, compatibile con la banda interessata, che spesso viene data in dotazione con i ricevitori. Ha un connettore BNC e un guadagno di circa 2 dBi.

Questi tipi di antenne, collegate direttamente al ricevitore, vanno bene in situazioni piccole o medio-piccole, specialmente in ambienti chiusi; in uno show medio o grande, dobbiamo necessariamente ricorrere ad antenne esterne.
Per fare qualche esempio concreto, una delle antenne omnidirezionali più usate è la Sennheiser A-1031-U, antenna passiva con banda da 450 a 960 MHz, e potenza massima in trasmissione di 10W. Può essere montata sia in verticale, che in orizzontale.

Altra omnidirezionale passiva molto diffusa è la Shure UA860SWB. Ha un guadagno di 2,12 dBi, una banda passante da 470 a 1100 MHz (1,1 GHz) e, come la precedente, può essere posizionata sia in verticale che in orizzontale in base alle condizioni di utilizzo.

Concludendo con le antenne omnidirezionali, merita parlare anche della Wisycom ”ADFA”.
Copre un range molto ampio che va da 430 a 1160 MHz. Il guadagno è gestito da un LNA (booster) comandabile in remoto grazie al software in dotazione Wisycom Manager, e va da -12 a +27 dBu, con step di 1 dB. La particolarità di questa antenna è un filtro RF integrato configurabile in diverse opzioni:

  • Tunable: 410 ÷ 730 MHz (UHF), con una larghezza di banda di 40MHz
  • Fixed: con un Range di 470-700MHz o 960-1160MHz
  • Selectable band pass filter: con high pass 410/470/510 MHz e low pass 600/700/810 MHz

Questo modello ha la possibilità di essere spenta o accesa sempre da remoto, ed è impermeabile alla pioggia.

 

 

A conclusione di questa panoramica pratica delle antenne omnidirezionali, troviamo le Ground Plane ad ¼ d’onda con i rispettivi radiali.
Sono accordate per banda (ad es. da 620 a 960 MHz), ed hanno un guadagno di 2,4 dBi.

Sempre Wisycom commercializza due tipi di Ground Plane (1\4 d’onda con 4 radiali) interessanti:

  • ABN00-32 – attiva con un range di 470-880MHz ed un guadagno di 11,5DBi
  • AGN00 – passiva con range di 470-880MHz e gain di 0DBi

DIRETTIVE

Passando invece in rassegna le antenne direttive distinguiamo subito due categorie:

  • L.P.D.A. (Long Periodic Dipole Antenna), volgarmente chiamate ”Palette”
  • Elicoidali

Le LPDA, che normalmente sono a banda larga, possono essere attive o passive.

Una delle più diffuse è la Shure UA847E, antenna attiva che richiede alimentazione attraverso il cavo coassiale, con un guadagno di 7,15 dBi (On Axis), modificabile attraverso un booster-switch integrato con 4 selezioni (-6, 0, +6 e+12). Ha un diagramma di radiazione polare ampio (circa70 dBi), e copre il range da 470 a 790MHz. Esiste anche la versione WB, che arriva a 900MHz.

La sua corrispondente passiva, è la PA805SWB ed ha un guadagno di 6,6Dbi (On Axis). Ha un ampio lobo di radiazione polare e copre il range da 470 a 870Mhz.

Un altro tipo di antenna L.P.D.A. è proposto dalla RF VENUE, ed è la Diversity FIN.
E’ una direttiva molto interessante perchè combina, in una unica soluzione, due diversi tipi di antenna, offrendo la possibilità di realizzare un sistema true diversity.

Essenzialmente è una antenna direttiva passiva come quelle analizzate fino ad ora, ma con due dipoli sui lati a 1/2 onda. La direttiva verticale riceve le onde elettromagnetiche in polarizzazione lineare verticale, mentre i due stili orizzontali, ricevono i segnali in polarizzazione lineare orizzontale.
E’ dotata di due uscite BNC, una per ogni tipologia di antenna ma ha un range ridotto da 470 a 698 MHz ed è principalmente indicata per ambienti chiusi.

Concludiamo le L.P.D.A. con la Wisycom LFA-B (o N a seconda del connettore).

Ha un design molto particolare, con ampie feritoie tra gli array di dipoli, che la rende molto resistente al vento.                                                                                                                                                                                    Ha un ampio range da 410 – 1300 MHz (1,3 GHz).

Anche in questo caso il guadagno è gestito da un LNA (Booster) comandabile in remoto grazie al software in dotazione Wisycom Manager, e va da -12 a +27 dBu, con step di 1 dB.                                                                             Come la Wisycom ADFA, ha un filtro RF integrato configurabile in diverse modalità:

  • Tunable: 410 ÷ 730 MHz (UHF), con una larghezza di banda di 40MHz
  • Fixed: con un range di 940 ÷ 960 MHz o 1240 ÷ 1260 MHz
  • Selectable band pass filter: con high pass 410/470/510 MHz e low pass 600/700/810 MHz

Ha un guadagno di 7dBi con un diagramma polare di 120° sul piano orizzontale e 90° su quello verticale.

E’ il momento di prendere in esame quelle che sono raggruppate nella terza categoria di antenne maggiormente usate nel nostro settore, che sono le antenne Elicoidali, di varia lunghezza e numero di spire, che incidono sul guadagno e sulla larghezza del lobo di trasmissione. 

L’elicoidale che maggiormente siamo abituati a vedere negli ambienti live, è la Helical Antenna, della Professional Wireless, ma anche altri marchi (come ad esempio Shure e Sennheiser) hanno le loro soluzioni.
Copre un range da 470 a 900MHz ed ha un guadagno di 14 dBi con un lobo di radiazione non molto largo. Grazie alla sua forma cilindrica avvolta da spire in lamina di rame, offre una polarizzazione circolare.
Si usa principalmente in trasmissione ed un esempio tipico è quello con gli in-ear monitor dei musicisti.

Altra antenna direttiva utilizzata molto spesso è la CP BEAM di RF VENUE.

E’ una elicoidale più corta, rivestita in stoffa e molto compatta grazie alla possibilità di essere ripiegata per il trasporto.                                                                                                                                                                         Ha un range ridotto che va da 470 a 698 MHz con polarizzazione circolare grazie a un lobo di radiazione di 63° in orizzontale e 70° in verticale con un guadagno di 11 dBi.

Altra antenna degna di nota èsicuramente  la Sennheiser 5000-CP.

E’ una elicoidale corta provvista di copertura a semisfera, normalmente chiamata ”DOME”, in materiale acrilico nero ininfluente alla RF.

Ha un range da 450 a 970MHz ed un gain di 8 dBi con una potenza massima applicabile di 50W.
Il connettore di ingresso, al contrario di tutte quelle che abbiamo visto fino ad ora, è di tipo N (spesso utilizzato nel mondo Broadcasting).

La caratteristica principale di questa antenna è un lobo di radiazione molto largo che consente di coprire spazi molto ampi.

Finita questa breve panoramica, mi sento in dovere di spendere due parole sul tipo di cablaggio da utilizzare nelle varie connessioni che riveste certamente un ruolo importante anche se, ironia della sorte, stiamo parlando di trasmissioni “wireless”…
Una premessa che può essere presa per buona è che che, in ambito RF, più saliamo di frequenza e più aumentano le perdite di segnale sul cavo coassiale.

Un buon cavo, infatti, dovrebbe essere composto da 3 diversi tipi di isolamento:

  1. Isolamento tra centrale e calza in Teflon
  2. Rivestimento in lamina di rame
  3. Fitta calza

Nel nostro campo, il cavo più conosciuto, è l’RG-58.

 

E’ una cavo da 5mm utilizzato in gamma UHF per brevi tratti come ad esempio i rilanci tra un ricevitore e l’altro o per lunghezze massime di 3 metri.

Rimanendo sui cavi da 5mm, vogliamo anche nominare l’RG8 e l’HyperFlex 5, della ditta italiana Messi&Paoloni.
Per gli impieghi professionali, dove le tratte arrivano anche a 25 metri, il consiglio è però quello di utilizzare cavi con un diametro maggiore come l’Ultalflex-7 (da 7 mm), RG-213 o LMR-400 (entrambi da 10mm).

 

Evviva, ce l’abbiamo fatta! Ci rendiamo conto che, soprattutto con questo ultimo articolo, abbiamo snocciolato un po’ di numeri, sigle e nomi, ma di fatto, come al solito era di redigere un articolo pratico, dove il tecnico potesse attingere ad informazioni semplici, didascaliche ed utili alla causa. Ovviamente per uno studio più approfondito sulla materia il consiglio è di studiare pubblicazioni e libri specifici o, ancora meglio, frequentare uno dei tanti corsi che molte aziende offrono anche in forma gratuita, una risorsa da sfruttare senza dubbio!

Finisce così la trilogia delle radiofrequenze, sperando che vi sia piaciuta e che nel tempo possa restare nelle pagine dello Zio per essere consultata da tutti coloro che vogliono approcciare e conoscere l’argomento.

Nicola Trapassi
ZioGiogiorgio.it

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Enrico “Flynt” Mambella
Sennheiser
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