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 qui 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) bensi' 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;
(Lo stesso si verifica per tutti gli altri dipoli simmetrici, indipendentemente dalla
loro impedenza, detta anche resistenza di irradiazione.)
b. Il balun qui 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; (vedi --> ANTENNA ERRANTE )
c. Il balun qui 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;
(Analogamente, ognuno dei due rami di qualsiasi altro dipolo simmetrico
presentera' un'impedenza caratteristica pari ad ½ dell'impedenza caratteristica
del dipolo a cui appartiene.)
d. Il balun qui 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.
e. Il balun qui descritto, permettendo la
soppressione di uno qualsiasi dei rami di un dipolo, ha portato a confutare
definitivamente la "teoria dell'antenna immagine " .
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-UNbalanced
(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 irradiazione 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.
(analogamente, un dispositivo per sdoppiare il
filamento del dipolo ripiegato è descritto qui)
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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 è). 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) è 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 è 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 qui descritto è 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 è 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 è 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 è 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 è 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.
7. Il balun qui descritto si caratterizza per essere un trasformatore elettrico per RF ad impedenza NON
fluttuante. I valori d'impedenza delle terminazioni del balun di Errante sono
determinate per costruzione, ne deriva che il rapporto di trasformazione e'
una sua funzione e NON viceversa, diversamente da quanto avviene con tutti
gli altri arrangiamenti bal-un.
Gustav Robert Kirchhoff,
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