Che cos'è un'antenna omnidirezionale?

Le antenne sono dispositivi utilizzati per gestire le comunicazioni wireless convertendo il segnale informativo richiesto in onde elettromagnetiche. Le antenne possono essere sia trasmittenti che riceventi e possono essere classificate in diversi tipi in base alla loro struttura fisica, alla gamma di frequenze operative o alle modalità di applicazione.

Le antenne omnidirezionali sono uno dei tipi più diffusi di antenne in grado di ricevere e trasmettere segnali in tutte le direzioni, il che le rende ideali per molte applicazioni come radio FM, router Wi-Fi, telefoni cellulari, ecc.

Questo articolo fornisce una panoramica completa su cos'è un'antenna omnidirezionale, come funziona, le sue applicazioni, i vantaggi e gli svantaggi, come scegliere un'antenna, ecc.  

Che cos'è un'antenna omnidirezionale?

Le antenne omnidirezionali sono uno dei tipi di antenne più importanti nelle comunicazioni wireless. A differenza di antenna direzionale che concentrano l'energia in un'unica direzione, le antenne omnidirezionali hanno uno schema di ricezione a 360 gradi e possono irradiare o intercettare campi elettromagnetici a radiofrequenza in tutte le direzioni orizzontali. Hanno un guadagno bilanciato su tutte le frequenze e possono fornire una copertura costante su un'ampia area, il che le rende ideali per le applicazioni in cui la direzione del segnale varia o non può essere predeterminata.

Le antenne omnidirezionali e direzionali differiscono tra loro in base alla direzione di irradiazione. Un'antenna direzionale non può ricevere e trasmettere segnali in tutte le direzioni come un'antenna omnidirezionale. Ha un diagramma di radiazione limitato a un raggio di circa 45-90 gradi. Un'antenna direzionale è focalizzata su una certa direzione e ha un'area di connettività limitata, ma ha una migliore tolleranza alle interferenze provenienti da altre direzioni e quindi può produrre un throughput più elevato per la direzione selezionata. Le antenne omnidirezionali, pur avendo un'area di connettività di 360 gradi, tendono ad avere un guadagno inferiore e richiedono una maggiore potenza per trasmettere i segnali su una distanza più lunga.

Come funzionano le antenne omnidirezionali?

Le antenne omnidirezionali hanno un diagramma di radiazione a forma di ciambella se viste dall'alto con l'antenna al centro. Irradiano la stessa potenza in tutte le direzioni perpendicolari all'asse, con una potenza che varia con l'angolo dell'asse e che si riduce a zero sull'asse. La portata dell'omnidirezionale può estendersi fino a qualche centinaio di metri, ma varia in base a diversi fattori come la frequenza utilizzata, la potenza di uscita del trasmettitore, l'altezza e il posizionamento dell'antenna e l'ambiente circostante.

Tipi di antenne omnidirezionali

Esistono diversi tipi di antenne omnidirezionali.

• Antenna a dipolo: Un'antenna a dipolo presenta due elementi conduttori, come fili metallici o aste, orientati in linea retta e al centro dell'antenna a dipolo i materiali conduttori sono separati da un isolante. La sorgente di tensione RF viene fornita al centro dell'antenna. La tensione e la corrente che passano attraverso questi due elementi conduttivi producono segnali elettromagnetici o radio che vengono irradiati in tutte le direzioni dall'antenna.
• Antenna a monopolo: Un'antenna monopolare è un conduttore a forma di asta rettilinea montato perpendicolarmente sopra un piano di terra. È la metà di un'antenna a dipolo. L'asta conduttrice funziona come un risonatore e irradia i segnali in arrivo in tutte le direzioni verticali rispetto alla lunghezza dell'antenna sopra il piano di massa.
• Antenna collinare: Un'antenna collineare è un tipo di antenna a dipolo a mezz'onda e presenta più dipoli impilati verticalmente l'uno sull'altro, aumentando il guadagno dell'antenna in direzione verticale.
• Antenna a frusta: Un'antenna a frusta è un filo metallico o un'asta flessibile. Sono utilizzate soprattutto nelle radio portatili, nei walkie-talkie, nelle antenne per auto, ecc.
• Antenna a piano terra: Le antenne con piano di massa utilizzano un piano di massa conduttivo montato sopra il terreno per migliorare le prestazioni dell'antenna.

Applicazioni delle antenne omnidirezionali

Le antenne omnidirezionali sono comunemente utilizzate in applicazioni in cui le direzioni del segnale non sono predeterminate o devono essere accessibili da un'area più ampia senza la necessità di regolare l'antenna.

• Reti cellulari: Le antenne omnidirezionali sono utilizzate nelle reti cellulari e consentono una copertura in tutte le direzioni, permettendo agli utenti di un'area più ampia di connettersi alla rete cellulare.
• Router Wi-Fi: Anche i router e gli access point Wi-Fi utilizzano antenne omnidirezionali. Ciò consente a più utenti e dispositivi di ottenere una copertura del segnale costante in tutta l'area designata.
• Trasmissione: Le antenne omnidirezionali svolgono un ruolo importante nelle trasmissioni radiofoniche e televisive, trasmettendo i segnali in tutte le direzioni in modo che chiunque si trovi nel raggio di trasmissione possa ricevere il segnale con una normale antenna.
• Marittimo e aeronautico: Le industrie marittime e aeronautiche utilizzano antenne omnidirezionali nei loro sistemi di comunicazione per fornire una copertura in tutte le direzioni, consentendo alle imbarcazioni e agli aeromobili di comunicare con le torri di segnalazione e con le altre imbarcazioni o aeromobili presenti nella regione, indipendentemente dal loro orientamento.

Oltre a queste applicazioni, le antenne omnidirezionali sono utilizzate in diversi altri settori e sistemi di comunicazione.

Vantaggi e svantaggi delle antenne omnidirezionali

L'utilizzo di antenne omnidirezionali presenta numerosi vantaggi.

• Copertura di un'ampia area: Uno dei vantaggi principali è la copertura a 360 gradi. La capacità di ricevere e trasmettere segnali in tutte le direzioni allo stesso modo offre un'ampia area di copertura che consente di comunicare con più dispositivi in tutte le direzioni senza bisogno di riorientarsi.
• Design semplice e facilità di installazione: Le antenne omnidirezionali hanno una struttura semplice e sono anche più facili da installare. Possono lavorare in modo efficiente senza bisogno di allineamenti o regolazioni precise.
• Efficiente dal punto di vista dei costi: Le antenne omnidirezionali sono anche economicamente vantaggiose rispetto alle antenne direzionali.
• Facile da installare: Le antenne omnidirezionali possono trasmettere e ricevere segnali in tutte le direzioni, quindi non devono essere puntate su un bersaglio durante l'installazione.

Le antenne omnidirezionali hanno un leggero svantaggio rispetto alle antenne direzionali in termini di guadagno dell'antenna. Le antenne direzionali, poiché il segnale è focalizzato e concentrato in una direzione specifica, tendono ad avere un guadagno maggiore e possono trasmettere a una distanza maggiore rispetto alle antenne omnidirezionali. Le antenne omnidirezionali sono soggette a una maggiore quantità di interferenze del segnale, poiché sono soggette a interferenze in tutte le direzioni.

Scelta di un'antenna omnidirezionale

Nella scelta di un'antenna omnidirezionale occorre considerare diversi fattori, come i requisiti specifici dell'applicazione, la gamma di frequenze operative, le caratteristiche elettriche, come il guadagno, la tensione di picco e il livello di interferenza, e le specifiche ambientali, come la forza del vento, la temperatura, la protezione dai fulmini e la larghezza di banda operativa.

Per installare un'antenna omnidirezionale è necessario scegliere una posizione centrale che presenti un minimo di ostacoli. Per ottimizzare le prestazioni dell'antenna omnidirezionale, collocarla in una posizione più elevata e regolarne l'angolo e la direzione per regolare con precisione la potenza del segnale e massimizzare la portata.

Millimeter Wave Product, Inc. con sede negli Stati Uniti, Tesswave in Cina, Synergy Telecom Pvt. Ltd. con sede in India e Hefei Maniron Electronic and Technology Co., Ltd. con sede in Cina sono tra i primi tre produttori di antenne omnidirezionali. Tra i diversi tipi di antenne omnidirezionali, le antenne a dipolo sono le più comuni e ampiamente utilizzate nelle applicazioni.

Conclusione

In sintesi, le antenne omnidirezionali sono antenne in grado di trasmettere e ricevere segnali in tutte le direzioni in modo uniforme, il che le rende una parte importante dei moderni sistemi di comunicazione. Sono ampiamente utilizzate nelle reti mobili, nei router Wi-Fi e nelle trasmissioni radiotelevisive. Sono disponibili vari tipi di antenne omnidirezionali e la scelta dell'antenna corretta per un'applicazione è fondamentale.

Il potenziale delle antenne omnidirezionali è enorme in futuro, grazie ai progressi tecnologici in settori come il 5G e l'IoT. Le opportunità nel mercato delle antenne omnidirezionali sono anche guidate dall'aumento del numero di dispositivi connessi, dall'incremento della domanda di trasmissione dati affidabile e coerente e da concetti come le smart city.