Cosa sono le antenne FM? Guida completa

Le antenne FM che operano tra le frequenze 88 e 108 MHz sono in grado di stabilire una communicazione vocale affidabile per una varietà di applicazioni. Questo articolo esplora il principio di funzionamento delle antenne FM, evidenziandone i tipi principali e il loro utilizzo in contesti personali, commerciali e di emergenza. Inoltre, si sofferma sui fattori che influenzano la scelta dell'antenna e delinea alcune considerazioni essenziali che l'utente deve fare per ottenere prestazioni ottimali delle antenne FM, garantendo al contempo l'integrità del segnale.

Introduzione alle antenne FM

Le antenne FM sono antenne ad altissima frequenza (VHF) appositamente progettate per funzionare nella gamma di frequenze radio FM 88-108 MHz. Le antenne FM fungono da interfaccia per la trasmissione e la ricezione dei segnali FM. Tuttavia, l'antenna non è esclusiva per i segnali FM; è ricettiva a qualsiasi segnale che si trovi all'interno della sua gamma VHF. Tuttavia, l'effetto dovuto ai segnali FM è che le antenne sono relativamente compatte a causa della breve lunghezza d'onda dei segnali FM.

Le antenne FM facilitano la trasmissione e la ricezione efficiente dei segnali FM. Grazie al loro design e posizionamento, queste antenne influenzano la portata, la chiarezza e la potenza del segnale per mantenere una trasmissione e una ricezione di alta qualità, migliorando la portata e l'affidabilità delle trasmissioni radiofoniche FM.

Come funzionano le antenne FM?

I segnali radio FM sono un tipo di onda elettromagnetica che si propaga nello spazio utilizzando oscillazioni elettriche e magnetiche. Oltre ai segnali radio FM, lo spettro elettromagnetico comprende anche le microonde, gli infrarossi, la luce visibile, gli ultravioletti, i raggi X e i raggi gamma. I segnali radio FM, essendo segnali elettromagnetici VHF, sono adatti per trasmissioni a breve e medio raggio grazie alla loro propagazione in linea d'aria.

Le antenne FM consentono di convertire i segnali elettrici in onde elettromagnetiche, rispettivamente in trasmissione e ricezione del segnale. Nella trasmissione del segnale, l'antenna riceve un segnale elettrico dal trasmettitore, che viene utilizzato per creare campi elettrici e magnetici oscillanti, producendo onde radio. Durante la ricezione, l'antenna intercetta le onde elettromagnetiche in arrivo, provocando l'induzione di una corrente elettrica corrispondente, che viene elaborata dal ricevitore per ricreare il segnale trasmesso.

Tipi di antenne FM

Le antenne FM comprendono una varietà di tipi di antenne, ciascuna progettata per migliorare la trasmissione e la ricezione del segnale nella gamma di frequenza 88 -108 Mhz. Alcuni dei tipi di antenne FM più diffusi sono i seguenti:

Antenne a dipolo

È il tipo di antenna FM più commonicamente utilizzato e più elementare. Composta da due conduttori di uguale lunghezza a forma di "T" e da una linea di alimentazione al centro, questa antenna è utilizzata esclusivamente per le stazioni radio e i trasmettitori FM grazie alle sue prestazioni equilibrate. Inoltre, queste antenne vengono utilizzate anche per formare array di antenne, in cui vengono installate antenne a dipolo dello stesso design e della stessa gamma di frequenze per ridurre le possibilità di interferenze di multipath.

Antenne Yagi

Le antenne Yagi sono antenne direzionali composte da un dipolo come elemento guidato, un riflettore e diversi direttori. Questo design unico garantisce la capacità di aumentare il guadagno del segnale in una direzione specifica, rendendo le antenne Yagi molto adatte alle applicazioni che richiedono la connettività in una direzione nota. In particolare nelle trasmissioni FM, le antenne Yagi sono utilizzate per fornire connettività in aree mirate e per garantire la connettività tra stazioni distanti.

Antenne verticali

Queste antenne sono note anche come antenne monopolari, in quanto il loro design assomiglia a un'antenna a dipolo con metà della lunghezza interrata. Queste antenne sono omnidirezionali e sono quindi adatte a soddisfare le esigenze di trasmissione FM quando è richiesta una copertura più ampia. Essendo semplice e compatta nel design, l'antenna verticale è facile da installare, il che la rende un'ottima scelta per le operazioni radioamatoriali.

Antenne a loop

Le antenne a loop sono loop o bobine di filo metallico di forma circolare o rettangolare, a seconda della destinazione d'uso. Anche se queste antenne sono in grado di funzionare sia in modo direzionale che omnidirezionale, la maggior parte delle volte vengono utilizzate come antenne direzionali. Inoltre, queste antenne si distinguono per essere meno sensibili ai disturbi di origine antropica e sono quindi utilizzate soprattutto per migliorare la ricezione del segnale.   

Antenne a frusta

L'antenna a frusta è un'antenna monopolare di natura flessibile. Per questo motivo è un'ottima opzione per i ricevitori radio FM portatili nelle radio FM, nei telefoni cordless e nei walkie-talkie. Queste antenne sono spesso rivestite con uno strato protettivo che le rende un'opzione durevole e flessibile in vari ambienti e una scelta popolare per le autoradio.

La gamma di frequenze delle antenne FM

Secondo la definizione della Federal Communications Commission (FCC), la banda di trasmissione FM negli Stati Uniti occupa la gamma di frequenze da 88 MHz a 108 MHz. Tuttavia, questa gamma può avere leggere variazioni in altre parti del mondo, ma rientra comunque nella gamma VHF.

La gamma FM degli Stati Uniti è suddivisa in 100 canali, ciascuno con un'ampiezza di 0,2 MHz, con la frequenza centrale situata a 0,1 MHz dall'estremità inferiore del canale; di conseguenza, ogni frequenza centrale FM termina con un'estensione decimale dispari di .1, .3, .5, .7 o .9.

Poiché la banda FM è utilizzata esclusivamente per le trasmissioni radiofoniche FM, ciò garantisce la minima interferenza possibile da parte di altre prese di comunicazione co1TP15. Inoltre, la gamma di frequenze elevate è un fattore chiave per ottenere una maggiore fedeltà audio e un migliore rapporto segnale/rumore (SNR) rispetto alle bande di frequenza inferiori.

Se si considerano le differenze tra le gamme di frequenza FM e AM, ognuna di esse presenta caratteristiche uniche. La radio AM utilizza la gamma a media frequenza (MF) da 535 kHz a 1605 kHz, che è ottima per percorrere lunghe distanze; inoltre, durante le ore notturne l'AM può coprire diverse centinaia di chilometri grazie alla riflessione della ionosfera attraverso un fenomeno chiamato propagazione "skywave".

Considerando la propagazione dell'FM, le sue capacità rimangono costanti indipendentemente dal giorno e dalla notte e sono più resistenti al rumore e alle interferenze rispetto all'AM, grazie alla sua gamma di frequenze più elevata. Tuttavia, se si considera la copertura, i segnali FM hanno un raggio d'azione molto più ridotto, poiché il loro mezzo di propagazione si basa principalmente su un approccio in linea d'aria.

Queste differenze di frequenza si riflettono ulteriormente nella progettazione e nell'applicazione delle antenne FM e AM. Le antenne FM sono solitamente più corte rispetto alle antenne AM a causa delle lunghezze d'onda più corte (frequenze più alte) che sono progettate per supportare, mentre le antenne AM sono molto più lunghe per supportare le lunghezze d'onda maggiori corrispondenti alle loro frequenze relativamente basse.

Applicazioni dell'antenna FM

Le antenne FM rivestono un ruolo importante in varie applicazioni di diversi settori. Alcune delle sue applicazioni più note sono:

Trasmissione radiofonica FM

La trasmissione radiofonica è forse l'uso più popolare della modulazione di frequenza, tanto da essere sinonimo di FM. Pertanto, le antenne FM svolgono un ruolo importante nella trasmissione di contenuti audio dalle stazioni radio agli ascoltatori. Le antenne FM ad alta potenza e gli array di antenne FM sono utilizzati in combinazione dalle emittenti per fornire una copertura più ampia, mantenendo una ricezione chiara e costante per gli utenti.

Come radio portatili personali

Le antenne a frusta FM sono solitamente utilizzate nelle autoradio e nei dispositivi portatili per fornire agli utenti la connettività alle trasmissioni FM. Essendo in grado di fornire una connessione diretta ai segnali FM senza la necessità di un dispositivo intermedio, le antenne FM si distinguono come un componente prezioso della tecnologia audio wireless.

Dispositivi di ascolto assistito

Nei sistemi di apprendimento assistito, le antenne FM operano su frequenze vicine o all'interno della banda FM standard per facilitare esperienze audio chiare per le persone con problemi di udito in ambienti come teatri, aule e luoghi di culto.

Sistemi di trasmissione di emergenza

Le antenne FM rappresentano un'opzione affidabile per mantenere l'integrità dell'audio in caso di disturbi, il che le rende un elemento vitale per la condivisione di informazioni durante disastri naturali, condizioni meteorologiche avverse e altre emergenze. Per questo motivo, queste antenne vengono solitamente impiegate per fornire communicazione di pubblica sicurezza nei momenti di emergenza.

Guadagno e direttività dell'antenna: Aumentare la potenza del segnale

Le prestazioni di un'antenna FM o di qualsiasi altra antenna possono essere determinate dal guadagno e dalla direttività che essa mostra.

Considerando il guadagno dell'antenna, si tratta di una misura dell'efficacia dell'antenna nel dirigere la sua energia a radiofrequenza in una direzione specifica rispetto a un radiatore isotropo. Nel contesto delle antenne FM, il guadagno è la capacità dell'antenna di aumentare la potenza del segnale nella banda di frequenza FM. In genere, l'antenna FM a dipolo a mezz'onda più utilizzata ha un guadagno moderato di 2,15 dBi, ma le antenne FM specializzate, come le antenne Yagi, sono in grado di raggiungere guadagni molto più elevati, compresi tra 7 e 12 dBi.

La direttività di un'antenna misura la concentrazione della sua radiazione in una direzione specifica. A differenza del guadagno, è una misura adimensionale che confronta un'antenna rispetto a una sorgente isotropa. Le antenne FM sono di vari tipi: alcune sono omnidirezionali, mentre altre sono direzionali nel loro modello di radiazione. Le antenne Yagi FM sono altamente direzionali e sono quindi utilizzate per fornire connettività a regioni mirate e geograficamente difficili. Le antenne FM verticali o a frusta sono omnidirezionali, il che le rende ideali per scopi di trasmissione generali.

È inoltre importante notare che, sebbene un guadagno e una direttività maggiori possano contribuire a migliorare la potenza del segnale nella direzione prevista, riducono la radiazione in altre direzioni. Pertanto, nel decidere il guadagno e la direttività dell'antenna, è meglio considerare anche i requisiti di copertura.

Antenne FM e antenne AM: Differenze principali

Le antenne FM e AM sono progettate per operare all'interno delle proprie gamme di frequenza utilizzando tecniche di modulazione diverse, il che comporta differenze nel design, nelle dimensioni e nella funzionalità. Di seguito sono elencate le principali differenze tra le antenne FM e AM.

Scegliere la giusta antenna FM

Per scegliere l'antenna FM giusta, è necessario esaminare in modo approfondito e dettagliato i propri requisiti e le proprie condizioni. La posizione, il caso d'uso e il budget sono fondamentali per determinare la scelta giusta. Di seguito è riportata una guida che vi aiuterà a fare la scelta giusta.

Posizione

La posizione dell'utente influisce sull'efficienza complessiva dell'antenna. Nella maggior parte dei casi, le aree urbane presentano interferenze di segnale causate da riflessioni da parte di ostacoli come edifici alti, quindi in questi casi è efficace utilizzare antenne direzionali che ricevono i segnali da un'unica direzione esclusiva. Nelle regioni rurali, invece, è più probabile che si utilizzino antenne omnidirezionali, in quanto sono in grado di ricevere tutti i segnali necessari indipendentemente dalla direzione. Inoltre, è necessario considerare anche la distanza dai trasmettitori FM. Se si è vicini a un trasmettitore, funzionerà un'antenna interna, mentre se si è più lontani sarà più efficace un'antenna esterna.

Utilizzo

Si potrebbe iniziare riflettendo sullo scopo dell'antenna. Ad esempio, se siete ascoltatori abituali, un'antenna da interno, ad esempio un modello da tavolo facile da installare e da usare, sarà adatta alle vostre esigenze. D'altro canto, le antenne da esterno, il cui modello esatto dipende dal guadagno desiderato, sono più adatte agli appassionati o ai professionisti che cercano un'elevata qualità del segnale. Per le emittenti radiotelevisive, è necessario scegliere un'antenna di trasmissione forte, in grado di gestire una grande potenza di trasmissione e di funzionare bene in un'ampia gamma di condizioni.

Bilancio

Si può trovare di tutto, come antenne per interni a prezzi accessibili e antenne professionali costose. Mentre la ricerca di antenne economiche è accettabile per un utente casuale, qualsiasi professionista inizierà a cercare antenne di alta qualità che costeranno molto di più ma garantiranno una qualità superiore. Quindi, in summary, determinare quanto si è disposti a spendere e in quale fascia garantirà antenne dal funzionamento perfetto per l'utente.

Interferenze di segnale

Altri dispositivi elettronici, come telefoni o router Wi-Fi, le linee elettriche possono causare interferenze FM, che possono influire negativamente sulla qualità del segnale radio. In queste situazioni, è spesso ideale acquistare un'antenna adatta che blocchi le interferenze; una soluzione popolare è un'antenna schermata o filtrata. Anche il posizionamento dell'antenna è una considerazione essenziale per evitare interferenze incrociate.

Facilità di installazione

Considerate se l'antenna deve essere installata da un professionista o se può essere configurata dall'utente. Le antenne per interni sono generalmente plug-and-play, mentre i modelli per esterni possono richiedere un posizionamento accurato, hardware di montaggio e protezione dalle intemperie. La complessità dell'installazione deve corrispondere alle vostre competenze tecniche e alle vostre risorse.

Recommendenze basate su esigenze e requisiti specifici

Per requisiti interni

Un'antenna a dipolo o a frusta offre generalmente una ricezione del segnale sufficiente nelle aree urbane, anche se le interferenze da edifici e dispositivi elettronici possono influire sulle prestazioni. Questa potrebbe essere la soluzione ideale per la maggior parte delle installazioni domestiche, poiché queste antenne sono economiche e facili da installare. Inoltre, le antenne telescopiche funzionano benissimo in spazi compatti e sono anche piuttosto economiche.

Per esigenze esterne

Le antenne da esterno sono più adatte alle aree con segnali deboli o incoerenti. Le antenne Yagi, ad esempio, sono piuttosto direzionali e sono perfette se si desidera ricevere direttamente i segnali FM da una certa distanza. Se è necessario ricevere i segnali da più direzioni, sarà adatta un'antenna omnidirezionale da esterno. Quanto più l'antenna è installata in alto, tanto migliore è la ricezione, poiché l'ostruzione è minore.

Per i requisiti professionali

Le antenne, come quelle a polarizzazione circolare, che sono in grado di coprire un'ampia area e di lavorare su terreni diversi senza che il segnale si affievolisca, sono più adatte agli utenti professionali. È inoltre essenziale che la potenza nominale dell'antenna corrisponda all'uscita del trasmettitore, per proteggere il sistema da sollecitazioni eccessive.

Conclusione

Le antenne FM sono un elemento fondamentale nell'attuale mondo delle radiocomunicazioni, senza contare che servono anche per le funzionalità che vanno dalla trasmissione personale a quella professionale. Comprendere le differenze tra i tipi di antenna e la loro idoneità per ambienti specifici è fondamentale per ottenere una ricezione chiara e affidabile. Valutando fattori come la potenza del segnale, le interferenze e i requisiti di installazione, gli utenti possono scegliere un'antenna FM che soddisfi le loro esigenze e che garantisca prestazioni efficienti e durature. Un'antenna FM ben scelta garantisce prestazioni ottimali, rendendola uno strumento essenziale per applicazioni personali e professionali.