ATTENUAZIONE  RIFLESSIONE  DIFFRAZIONE  DIFFUSIONE   FADING

ATTENUAZIONE

L'attenuazione in oggetto, non è quella naturale dovuta alla distribuzione dell'energia in un ventaglio sempre più ampio, man mano che ci si allontana dalla sorgente immaginata puntiforme, come avviene con un'antenna isotropa e chiamata in gergo attenuazione dello spazio libero:

Questa attenuazione è dovuta, invece, all'assorbimento di una parte dell'energia dell'onda da parte del mezzo in cui essa transita, cioè l'aria che contiene sempre polvere, molecole d'acqua in sospensione nelle nuvole, atomi ionizzati, ozono.

Gli atomi stessi dell'aria in taluni casi determinano di per sé un'attenuazione, basti pensare all'effetto schermante, a tutti noto oggi, dell'ozono nell'alta atmosfera, che ci protegge dai raggi ultravioletti del sole.

Questi raggi, che sono onde elettromagnetiche come tutte le altre,  entrando nell'atmosfera urtano contro le molecole dell'ozono presenti nell'aria e si attenuano fortemente cedendo loro quell'energia che per noi potrebbe essere dannosa.

Questo tipo di attenuazione varia molto con la lunghezza d'onda.

Basti pensare che quando il cielo è coperto, la radio e la televisione si ricevono lo stesso, cioè le lunghezze d'onda usate per la radio e per la TV sono indifferenti alquanto all'umidità dell'aria, mentre non lo è per niente la luce visibile, tanto é vero che noi vediamo le nuvole, cioè queste sono opache ai raggi luminosi, anch'essi onde elettromagnetiche, ma di lunghezza d'onda diversa.

Esistono poi dei radar che bucano le nubi, e radar che vedono le nubi, come quelli meteorologici, cioè al variare della frequenza usata, l'assorbimento delle onde elettromagnetiche causato dalle nuvole è molto diverso.

RIFLESSIONE

La riflessione delle onde elettromagnetiche si studia come quella della luce secondo le leggi di Snell e si manifesta in presenza di un ostacolo lungo il percorso dell'onda.

La luce si propaga nel vuoto alla velocità costante di:

 c = 3 x 10⁸ m/sec

In qualunque altro mezzo trasparente, la velocità della luce è sempre di poco inferiore a questo valore.

Nell'acqua  è di circa:

v = 2,25 x 10⁸ m/sec

 nel vetro, invece, è di circa:

v = 2 x 10⁸ m/sec

Si definisce indice di rifrazione n  il rapporto fra la velocità della luce nel vuoto c, e la velocità della luce v, in un altro mezzo.

Esistono quindi tanti indici di rifrazione n quanti sono i mezzi trasparenti.

Un raggio luminoso, che si propaga in un mezzo trasparente, ad esempio il vetro, con indice di rifrazione n₁ ed incontra un altro mezzo pure trasparente, con indice di rifrazione n₂ diverso, ad esempio minore, come l'aria, viene in parte riflesso ed in parte rifratto come indicato in figura.

La prima legge di Snell riguarda la riflessione e dice che il raggio incidente ed il raggio riflesso formano lo stesso angolo con la normale e sono tutti e tre complanari.

Cioè, in formula, con riferimento alla figura di sopra:

La seconda legge di Snell, invece, riguarda il fenomeno della rifrazione, e lega l' angolo di incidenza e l'angolo di riflessione, con gli indici di rifrazione, secondo la formula:

Poiché   n₁ > n_{2 ,}  di conseguenza, F₂ > F₁, ma senF₂,  può assumere al massimo il valore di 1, cui corrisponde un angolo di rifrazione di 90°, cioè praticamente l'assenza di rifrazione.

Si deduce, come conseguenza che, al crescere dell'angolo di incidenza, anche l'angolo di rifrazione cresce, ma più rapidamente, fino a che, quando il primo raggiunge il valore detto angolo limite, il secondo raggiunge il valore di 90°, non dando più luogo a rifrazione, come si vede dall'animazione seguente.

DIFFRAZIONE

La diffrazione è un fenomeno fisico  in base al quale l'onda può propagarsi al di là di un ostacolo delle dimensioni della propria lunghezza d'onda.

In altri termini un'onda ignora  un ostacolo molto più piccolo della propria lunghezza d'onda, scavalca un ostacolo della stessa dimensione dell'onda,  viene bloccata da un ostacolo molto più grande.

Questo comportamento diversificato al variare della lunghezza d'onda  è dovuto al postulato di Fresnel in base al quale ogni fronte d'onda si può considerare come una sorgente puntiforme d'onda stessa.

DIFFUSIONE

La diffusione è un fenomeno fisico  in base al quale le disomogeneità dell'aria, dovute a diversità di pressione, di temperatura, di umidità, e le turbolenze meteorologiche, determinano variazioni dell'indice di rifrazione e quindi la ritrasmissione del segnale in una direzione diversa da quella di provenienza, come indicato nell'animazione seguente, che descrive i ponti radio a diffusione troposferica.

In questo tipo di trasmissione, però, che consente collegamenti a distanze dell'ordine di 400 Km, a causa del fading alquanto discontinuo, è necessario, per avere una continuità di esercizio, trasmettere con potenze dell'ordine dei KW .

FADING

Il FADING è un fenomeno in base al quale un segnale di tipo elettromagnetico, viaggiando via etere lungo percorsi continuamente variabili, giunge al ricevitore con intensità e fase discontinua.

Questo fatto può essere determinato, per esempio, nel caso delle trasmissioni tra cellulari, dal fatto che il trasmettitore/ricevitore si sposta continuamente costringendo le onde elettromagnetiche ad effettuare percorsi continuamente variabili  con attenuazioni quindi diverse.

Lo stesso può essere determinato dal continuo e lento variare delle condizioni di temperatura, umidità, pressione, pulviscolo dell'atmosfera, entro la quale avviene la propagazione, fatto questo che determina attraverso fenomeni di riflessione, rifrazione, diffusione, delle onde, la ricezione di un segnale con ampiezza e fase continuamente variabile.