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Titolo: onde elettromagnetiche, conduttori e condensatori variabili

Sono alle prese con il mio impianto tv e sarebbe una bella soddisfazione 
riuscire a migliorare la qualità dell'immagine attraverso le mie 
conoscenze in materia di elettromagnetismo.
A tal proposito vorrei avere qualche informazione in merito alla 
trasmissione dei segnali attraverso antenne e cavi coassiali.
Adesso esporrò le mie conoscenze e deduzioni in materia, sono 
accettatissime correzioni e commenti in merito.
Una antenna è un oggetto metallico che viene caricato elettrostaticamente 
non appena viene investito da un onda elettromagnetica. Stiamo parlando 
quindi niente di più che dell'induzione elettromagnetica, quel fenomeno 
descritto su ogni libro di fisica 2 e schematizzato con una carica posta 
vicino ad un conduttore di forma sferica. Ovviamente la forma del 
conduttore può essere generica e anche particolarmente complicato come è 
il caso delle antenne. Quando la superficie di un'antenna viene investita 
da un campo elettromagnetico essa si carica per induzione, ci dovrà 
essere però un'altra zona superficiale del conduttore che si dovrà 
caricare di segno opposto. Se uniamo il conduttore con un cavo coassiale 
allora cavo+antenna faranno un conduttore unico e la zona che si 
caricherà di segno opposto sarà la superficie esterna del cavo coassiale, 
a sua volta schermato appositamente per non interferire con il campo 
elettromagnetico esterno.
L'estremità del cavo coassiale sarà quindi utilizzata per produrre a 
grande distanza un campo elettromagnetico con pari frequenza rispetto a 
quello che ha investito l'antenna stessa.
E' sbagliato tutto ciò? Necessita di qualche correzione la mia idea sul 
funzionamento delle antenne?
Passiamo ora ai condensatori. Qualcuno mi ha detto che la rotellina che 
sta sulla radio per cambiare le stazioni è nient'altro che un oggetto che 
fa variare la capacità di un condensatore.
Da ciò suppongo che un onda elettromagnetica che passa attraverso un 
condensatore varia la sua frequenza al variare della distanza delle 
armature, non è così? Eppure mi viene da pensare che al variare della 
distanza delle armature di un condensatore una eventuale onda ritarda 
solo il suo cammino, no? per quale motivo dovrebbe anche la frequenza 
dell'onda? 
--
<<<<Stefinoskynov remember to all: death to the spam and to all 
spammers!>>>>

dell'onda? 
Il tuo dilemma nasce dal fatto che il condensatore non puoi
considerarlo sempre da solo.
Se lo metti come quarzo in un oscillatore allora otterrai una
variazione di frequenza dell'oscillatore variando la capacità.
Ma tieni conto che un oscillatore ha in se molti altri elementi ( e ce
ne devono essere di attivi per fare un oscillatore ) , non si puo dire
semplicemente che 'il condensatore varia la frequenza'.
Il ruolo che viene assegnato al condensatore in un oscillatore fa si
che sembri che una variazione della capacità del condensatore causi un
cambiamento della frequenza di uscita dell'oscillatore.
Se invece lo metti da solo puo al massimo introdurre uno sfasamento e
un attenuazione del segnale ( l'attenuazione dipende dalla frequenza
del segnale in entrata e dal valore della capacità).
....lo so , non sono stato molto chiaro , ma il guaio è che
l'elettronica non è facile da spiegare cosi , senza far intervenire
formule matematiche , schemi elettrici ecc.

 dell'onda?
Questo non c'entra niente. Ovviamente per cambiare la frequenza di un
segnale ti serve un elemento *non lineare*, per esempio un capacitore
non lineare (C dipende dalla V applicata), ma questo discorso esula
abbastanza dalla funzione che quel famoso condensatore esplica in
realta'. Trattasi di un circuito risonante, la cui frequenza e'
determinata anche da quel condensatore di cui vari la capacita' con la
manopolina. A cosa serve? A generare un segnale ad una data frequenza
(variabile col condensatore) che, moltiplicato (per farla breve) per
il tuo segnale dall'etere, ne cattura il messaggio. Si parla di
"demodulazione". Piccola precisazione: mentre quando consideri la
trasmissione del segnale dal ripetitore a casa tua, il percorso e'
grande rispetto alla lunghezza d'onda del segnale ed allora usi il
modello propagativo, quando sei dentro la radio (ossia all'uscita
dell'antenna) riprendi a parlare di correnti e tensioni, ad usare le
leggi di Kirchoff e tutto il resto, per cui, niente onde
elettromagnetiche dentro il condensatore. Come forse saprai, il
condensatore stesso e' un modello approssimato in cui si trascura il
termine di induzione elettromagnetica nell'equazione di
Faraday-Neumann (in soldoni, il campo E rimane irrotazionale), e non
si possono avere fenomeni propagativi con le equazioni "mutilate".
Michele

 formule matematiche , schemi elettrici ecc.
Non 6 stato esauriente a causa delle limitazioni della rete usenet, ma 
sulla chiarezza non mi posso lamentare ;-P
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Alcune precisazioni:
Un'antenna ricevente classica (il dipolo tagliato a meta' con la piattina
che scende) funziona un po' come una corda vibrante: "risuona" cioe' alle
frequenze prossime alla sua frequenza naturale di vibrazione. Per un dipolo
classico nel vuoto la frequenza propria di vibrazione e' f = c/2L dove L e'
la lunghezza totale del dipolo (da punta a punta).
Quindi gia' l'antenna opera una selezione di frequenza amplificando le
frequenze prossime alla sua propria e attenuando sempre piu' man mano che ci
allontaniamo da essa. Questo spiega perche' per ogni "banda" (intervallo di
frequenze non troppo ampio) occorre un'antenna diversa.
Un dipolo che riceve un'onda perfettamente accordata con esso si comporta
come un generatore di tensione bilanciato in serie all'impedenza
caratteristica del vuoto:
Z = sqr(mu0/eps0) circa uguale a 300 ohm
Questo e' il motivo per cui le piattine della TV o dell'FM sono a 300 ohm:
per adattare l'impedenza e utilizzando il massimo della potenza catturata
dall'antenna e evitando, almeno sul cavo, fastidiose riflessioni di segnale
(immagini sdoppiate).
Ora, siccome la piattina e' particolarmente esposta a disturbi, si
preferisce fare le discese in coassiale (sbilanciato quindi). Un semplice
autotrasformatore in aria (BALUN da BALanced -> UNbalanced) provvede
all'uopo, ma, avendo un rapporto di trasformazione n = 2 riduce l'impedenza
di un fattore n^2 = 4 per cui le discese in coassiale sono a 75 ohm.
Siamo ora entrati, magari a 75 ohm nel primo stadio del ricevitore. Una
delle principali funzioni degli stadi ad alta frequenza, quelli prima della
"rivelazione" (oltre a quella di amplificare) e' quella di "selezionare la
stazione" ovvero di amplificare il segnale intorno alla frequenza desiderata
per e non piu' della ampiezza del canale e di scartare tutte le frequenza
esterne all'intervallo desiderato. Per ottenere questo occorrono piu' stadi
di amplificazione e selezione (con circuiti accordati: condensatore +
induttanza), ma sarebbe poco pratico avere 5 o 6 condensatori variabili che
si muovono insieme (qualche radio di un secolo fa li aveva, ma sono stati
abbandonati). Si preferisce di gran lunga operare una conversione di
frequenza. Oggi tutti i ricevitori di radio e TV funzionano a conversione di
frequenza (supereterodina).
In pratica il condensatore variabile (per i ricevitori che ancora lo usano)
in un circuito accordato di un oscillatore, o un sintetizzatore genera una
frequenza che sta un valore fisso al di sotto di quella che si vuole
ricevere. Se 
p.es
. si vuole ricevere una stazione che trasmette a 100 Mhz
l'oscillatore andra' a 90 Mhz e per una a 97 Mhz l'oscillatore andra' a 87
Mhz.
Facendo battere l'onda in arrivo con quella prodotta dall'oscillatore si
ottiene la frequenza differenza: 10 Mhz qualunque sia la stazione di
partenza. Questa frequenza (10 Mhz) e' detta media frequenza. Viene
amplificata e filtrata dagli stadi successivi e poi finalmente "rivelata"
(in ampiezza, frequenza, fase...)
Saluti
Mino Saccone

 dell'onda?
Mmmmmm. Un'onda elettromagnetica non varia la propria frequenza, non è
proprio esatto dire così. Il condensatore non è da solo, ma è un attore di
un filtro passa banda che permette solo ad una parte dello spettro dell'onda
di andare dove vogliamo noi.
Ti faccio un esempio semplice (con qualche omissione per capire meglio):
supponiamo che da un ponte radio (il ripetitore della RAI, per intenderci)
esca fuori un'onda che contenga RAI1, RAI2 e RAI3 su tre bande distinte (ma
sulla stessa onda, importante!). Come faccio a vedere solo una delle tre?
Metto il mio bel filtro passa banda di ampiezza tale da beccare il contenuto
spettrale sano di una delle emittenti televisive ed invio ai circuitini del
televisore che fanno il resto. Il filtro varia al variare del caro
condensatore e prima o poi vedremo apparire una delle tre.
Quindi dovrebbe essere chiaro che l'onda non varia la propria frequenza, lei
è sempre intera nel suo contenuto spettrale fino a che non arriva al
televisore che contiene il filtro.
Ciao ciao,
Luca

 frequenze non troppo ampio) occorre un'antenna diversa.
Mica tanto...
Un dipolo chiuso sulla sua impedenza caratteristica e' come un circuito
oscillante con smorzamento critico, quindi assai poco selettivo.
Inoltre le antenne TV, proprio perche' debbono ricevere su molti canali,
sono "a larga banda".
Mi pare che l'insieme della banda usata in TV vada da forse 200 a 800
MHz, e che non si usino piu' di due antenne. Ma non sono affatto
sicuro...
Certo che capire come funziona un televisore a partire da pochi e vaghi
principi generici (piuttosto che generali) mi sembra un'impresa
disperata...
La conversione di frequenza e' solo una delle molte cose che
bisognerebbe conoscere...
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Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
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si è chiaro, grazie di tutto e salutoni.
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