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Titolo: Interferenza

Salve a tutti.
Mi potreste spiegare un pò il fenomeno dell'interferenza fra onde
elettromagnetico ? Visto che oggi viviamo sommersi in un mare di onde
elettromagnetiche di ogni frequenza, ampiezza, fase etc. etc. come si fa a
distinguere un segnale da un altro in questo mare sconfinato ? Per esempio
se telefono con il mio cellulare esso emetterà un segnale elettromagnetico
di 900 oppure 1800 KHz ( se non sbagli ) nel suo traggitto sicuramente
incontrerà altri segnali elettromagnetici, segnali radio, TV e molti altri,
ma comunque il mio segnale riuscirà ad essere ricevuto correttamente dal
destinatario della telefonata; se ricordo bene se ho 2 campi elettici ( o
magnetici ) e1 e2 in una stessa regione  di spazio essi si sommano
vettorialmente e quindi avrò un campo e3 risultante in generale differente
da e1 e2 ma allora questo non deve succedere anche per le onde
elettromagnetiche ? Scusate per la confusione spero mi possiate aiutare
ciao.
Mimmo

"Mimmo" wrote

L'interferenza non e' altro che la sovrapposizione di onde
elettromagnetiche. Le onde elettromagnetiche sono costituite da campi
elettrici e magnetici oscillanti, e sei nel giusto quando affermi che
questi si sommano vettorialmente.
Quindi, appunto, dici bene affermando che due campi elettrici (anche
quelli di un'onda elettromagnetica) si sommano vettorialmente, dando un
terzo campo. Questa e' l'interferenza.
La tua domanda a questo punto, immagino, si trasforma in: "ma se i campi
delle varie onde e.m. vaganti nell'aria si sommano, come fa il
destinatario della telefonata a ricevere correttamente solo il mio
segnale".
Un qualunque segnale funzione ARBITRARIA del tempo puo' essere scritta
come "somma" di funzioni di fissata frequenza.
La parola somma e' tra virgolette perche' in realta' si tratta di un
integrale, di una somma continua (le frequenze sono numeri reali).
Questi segnali di fissata frequenza li possiamo chiamare "componenti
monocromatiche" del generico segnale funzione del tempo.
La "somma" possiamo chiamarla "decomposizione di Fourier" del segnale.
Ora, nella decomposizione (nella somma) ciascuna componente
monocromatica compare con un suo coefficiente, che possiamo chiamare
"ampiezza" della componente monocromatica.
Ebbene, si dimostra (in matematica) che, dato il segnale arbitrario,
questi coefficienti sono UNIVOCAMENTE determinati.
Cioe', data una certa funzione di una variabile t, f(t), tu puoi
scrivere una espressione del tipo:
          infinito
f(t) = / A(w) sin(wt) dw
         0
La w (leggi: omega) e' la pulsazione della componente monocromatica:
w = 2*PI*frequenza
Dovremmo commentare perche' gli estremi di integrazione sono 0  e
infinito, mentre a volte trovi -infinito e infinito, perche' va sommato
un analogo termine coi coseni invece che coi seni, che vuol dire quando
a volte trovi la notazione con gli esponeziali complessi invece di seni
e coseni, ma non ce ne preoccupiamo.
Poi, questa e' in realta' la decomposizione di un segnale "visto" in un
fissato punto dello spazio, dovremmo considerare la semplice
generalizzazione al caso in cui consideri anche la dipendeza spaziale
della funzione f, consideri cioe' il segnale viaggiante (propagazione),
dovremmo scrivere le componenti monocromatiche come sin(kx+wt) o
sin(kx-wt), con k=w/v, dove v e' la velocita' di propagazione della
componente monocromatica di pulsazione w ... non ci preoccupiamo neanche
di questo e non divaghiamo.
Cio' che davvero ci interessa e' il fatto che i coefficienti della
decomposizione, gli A(w), funzioni di w (nel senso che ogni componente
monocromatica ha il suo coefficiente), sono UNIVOCAMENTE determinati
data la funzione f(t). Ovviamente, non ci preoccupiamo di come si
determinano concretamente...
Perche' sottolineo questo aspetto, alla luce del tuo quesito?
Ormai dovrebbe essere chiaro...:
e' vero, il tuo campo elettromagnetico di frequenza 900MHZ (segnale
monocromatico... piu' o meno) si somma vettorialmente alla miriade di
altri segnali elettormagnetici che ci circondano (si somma nel senso
integrale... piu' o meno), andando a costituire un "polpettone"
rappresentato dal segnale arbitrario f(t) di cui sopra.
Ma da quanto detto, da questo polpettone e' possibile ricavare
UNIVOCAMENTE le componenti monocromatiche che lo costituiscono.
Voglio dire: quando il polpettone arriva al destinatario, esso (il
polpettone) conserva memoria delle singole componenti monocromatiche che
lo costituiscono. Altrimenti detto: e' vero che i due campi e1 e e2
(funzioni del tempo!! e' importante...) si sommano in un campo e3, ma se
e1 e e2 sono di diverse frequenze tu da e3 puoi ricavare e1 e e2
(frequenze e ampiezze).
Questo e' il principio.
Nella pratica: da un segnale non monocromatico tu puoi isolare una
singola componente monocromatica con quelli che si chiamano filtri
risonanti, o cavita' risonanti. Si tratta, nello schema piu' semplice,
di due "specchi" affacciati che "riflettono" il campo l'uno sull'altro,
e se ti metti a giocare con le equazioni di Maxwell e/o con quelle delle
onde ti accorgi che, fissata la geometria e i materiali della cavita',
alcune componenti monocromatice possono oscillare indefinitamente nella
cavita', le altre no.
I dettagli tecnici sulla realizzazione di un filtro non sono
semplicissimi, e esulano da quello che hai chiesto.
E del resto, non sono un esperto della materia.
Cio' che ti interessava era capire come dal polpettone elettromagnetico
che ci circonda distinguiamo i segnali.
Spero di esserti stato utile.
Spero anche di non essere stato troppo prolisso, ma ho cercato di
spiegare le cose passo-passo, l'argomento che proponi e' interessante e,
come sottolinei, e' di grande attualita'. Aggiungo io: si fa spesso
confusione, perche' non se ne sa molto.
A questo proposito, vorrei porre io un quesito per chi ha avuto la
pazienza di leggere fino a qui.
Dal segnale f(t) il destinatario della telefonata e' capace di ricavare
la componente monocromatica a 900MHz.
Ma come fa a sentire solo la telefonata di MImmo, e non anche, poniamo,
la mia, che pure posso nel frattempo lanciare un segnale a 900MHz per
chiamare qualcun altro?
Detto altrimenti: il filtro che e' nel ricevitore del telefonino, come
fa, una volta scartate tutte le frequenze estranee, a sentire solo una
delle tante telefonate lanciate a 900MHz? che magia c'e' dietro un
numero di telefonino? C'e' qualcosa di digitale? Io non ne ho idea, ma
non credo.
Deve comunque essere qualcosa di tipico dei telefonini, perche' per
esempio quando sei in un posto dove si ricevono due segnali televisivi
(o radiofonici) alla stessa frequenza, le due emittenti TV (o radio) si
disturbano a vicenda (ecco la storia della concessione delle frequenze
televisive, o delle frequenze di trasmissione riservate alla
polizia...).
Ciao
Woodridge
-- 
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http://www.Mailgate.ORG

 polizia...).
Provo a dire quel poco che so io...
Primo: in ogni caso ci sono _bande_ riservate: non credere che i
telefonini trasmettano tutti esattamente a 900 MHz. Esiste una banda
complessiva riservata alla telefonia mobile (non so qual e') ed entro
questa banda avvengono tutte le trasmissioni. Nel caso di radio, TV e
simili, la cosa e' assi semplice: ogni trasmettitore ha il suo canale,
di larghezza varia a seconda del tipo di trasmissione (radio AM, radio
FM, TV...) e la discriminazione e' fatta coi filtri sul ricevitore (e
con la tecnica della conversione di frequenza, ma lasciamo andare...)
Per i telefonini, come anche in altri casi (vedi GPS, che conosco un po'
di piu') si possono usare tecniche digitali, ad es. di questo genere.
Ogni trasmettitore ha in comune con gli altri la stessa banda, ma ha un
segnale di sincronismo suo proprio, costituito da una successione
complicata (pseudocasuale) di bit. 
Il ricevitore esplora la banda alla ricerca dei segnali di sincronismo:
ogni volta che ne riconosce uno, ci si "aggancia" e mantiene il
sincronismo, in modo che i bit trasmessi/ricevuti vengono destinati solo
a quella conversazione. Per es. nel caso del GPS la banda e' larga circa
1 MHz.
Nota che il ricevitore che hai in mano riceve il segnale da diverse
celle, e deve scegliere la migliore, ossia quella che da' il segnale
piu' forte; il ricevitore di una cella invece deve essere capace di
seguire contemporaneamente piu' conversazioni (quante?) senza confondere
i bit che appartengono all'una e all'altra...
Piu' in la' non arrivo, e mi piacerebbe. Anzi, se ci fosse qualcuno che
sa segnalare dove si puo' imparare tutto quello che non so, incluse le
cose sbagliate che sicuramente ho detto, mi farebbe un vero piacere.
Infatti questa e' stata una vera rivoluzione nelle telecomunicazioni,
che ha permesso di realizzare cose che un tempo sarebbero state
giudicate impossibili, come rivelare un segnale molti dB al disotto del
rumore. 
Nel caso dei satelliti GPS il segnale in arrivo e' spaventosamente
debole (purtroppo non ricordo i numeri) e viene ricevuto, separando
quello di piu' satelliti (almeno 4), da un ricevitorino tascabile, con
un'antennina minuscola. Si paga un prezzo, perche' la velocita' di
trasmissione delle informazioni e' bassa (mi pare si chiami "teorema di
Hartley"); ma basta per lo scopo.
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
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 Hartley"); ma basta per lo scopo.
Mi pare di averlo sentitto come (uno dei tanti) teorema di Shannon, che
correla la capacita` del canale, il rapporto S/N, la probabilita` di
errore e la complessita` di codifica.
Ciao
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

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