Autore Topic: Che cos'è esattamente l'impedenza?  (Letto 8020 volte)

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Offline IZ8XOV

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Che cos'è esattamente l'impedenza?
« il: 18 Febbraio 2016, 13:46:40 »
Oggi ragionando me lo sono chiesto più volte: che cos'è esattamente l'Impedenza? E perché è così importante? Mi sono risposto che l'Impedenza sta ai circuiti in corrente alternata come la resistenza sta ai circuiti in continua quindi se volessi tradurre Impedenza con "impedire" potrei rispondermi che l'Impedenza (anzi il disadattamento d'Impedenza), è quella grandezza che si oppone al trasferimento di potenza fra generatore (radio) e carico (antenna) e quindi impedisce il totale trasferimento di potenza all'antenna che ottengo solo in totale assenza di disadattamento. Ragionando quindi in termini di circuiti elettrici possiamo dire che l'Impedenza si oppone al passaggio delle correnti differenziali?

Come sappiamo l'Impedenza è il rapporto tra Tensione e Corrente ma qualcuno potrebbe rispondermi che l'Impedenza è una grandezza più complessa infatti Z = R + jX (dove X rappresenta la Reattanza che può essere sia capacitiva che induttiva).

La domanda che mi sono posto (e alla quale non so dare risposta certa), è in che misura la Reattanza varia con l'Impedenza. Io so che la Reattanza Induttiva aumenta col l'aumentare del radiatore rispetto alla risonanza e che quella Capacitiva aumenta al ridimensionarsi del radiatore.

Pertanto tutte le volte che avrò un'Impedenza non puramente resistiva mi troverò davanti ad una X diversa da zero ma so anche che la Reattanza è quella grandezza che altresì determina le fasi delle tensioni e delle correnti quindi mi verrebbe da chiedermi quanto questa benedetta X influisce nel punto di alimentazione della mia antenna a farlo cascare rispettivamente su un nodo di tensione o su un ventre di corrente.

Un'altra domanda che potrei infine farmi è come queste correnti che viaggiano nella mia antenna determinano la forma dei lobi di radiazione. Insomma come sempre molta carne a cuocere, una carne appetitosa ma a volte un po indigesta!

Io ho sempre ragionato in termini molto pratici su questi temi, considerando fondamentalmente il disadattamento e i lobi di radiazione come elementi di bontà di un'antenna ma più vado avanti più mi accorgo che la radiotecnica applicata alle antenne è un argomento quanto mai vasto.

Chiedo pertanto ai più ferrati in materia di dire le loro opinioni facendo un sunto di ciò che ho scritto, ovvero rispondendo a queste 4 domande ed aggiungendo eventualmente delle loro considerazioni:

1) Possiamo valutare l'Impedenza come un impedimento ragionando in termini di correnti differenziali?

2) Come varia l'Impedenza al variare della Reattanza?

3) Come influisce la Reattanza su Nodi e Ventri?

4) Come influisce il disadattamento sulla forma dei lobi di radiazione?

73's - Mike





 



Il radioamatore è una persona affascinata dal comportamento delle onde radio e da tutto ciò che serve ad esplorarle. E' uno sperimentatore che opera nel rispetto delle leggi e che ama condividere con gli altri le proprie conoscenze, Michele IZ8XOV

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Offline Pieschy

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #1 il: 18 Febbraio 2016, 15:09:02 »
Azz Mike ma tu fai domandoni da prof. universitari. Spero ci sia qualcuno più bravo di noi perchè le domande poste non sono alla portata di tutti :-)

Offline Pieschy

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #2 il: 18 Febbraio 2016, 15:12:11 »
https://it.wikipedia.org/wiki/Impedenza

In due parole (mi sono ricordato) impedenza=resistenza ma applicata alla Corrente Alternata. Il concetto e' simile... resistenza=DC ...impedenza=AC comunque il buon google ha tomi in materia :-P


Offline IZ8XOV

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #3 il: 18 Febbraio 2016, 15:13:02 »
Azz Mike ma tu fai domandoni da prof. universitari. Spero ci sia qualcuno più bravo di noi perchè le domande poste non sono alla portata di tutti :-)

Ciao Pietro, forse non sono domande alla portata di tutti però sono interrogativi affascinanti. E' così giusto per discutere ed è sempre l'occasione per apprendere qualcosa di più.

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #4 il: 18 Febbraio 2016, 16:48:28 »
Oggi ragionando me lo sono chiesto più volte: che cos'è esattamente l'Impedenza? E perché è così importante? Mi sono risposto che l'Impedenza sta ai circuiti in corrente alternata come la resistenza sta ai circuiti in continua quindi se volessi tradurre Impedenza con "impedire" potrei rispondermi che l'Impedenza (anzi il disadattamento d'Impedenza), è quella grandezza che si oppone al trasferimento di potenza fra generatore (radio) e carico (antenna) e quindi impedisce il totale trasferimento di potenza all'antenna che ottengo solo in totale assenza di disadattamento. Ragionando quindi in termini di circuiti elettrici possiamo dire che l'Impedenza si oppone al passaggio delle correnti differenziali?

Come sappiamo l'Impedenza è il rapporto tra Tensione e Corrente ma qualcuno potrebbe rispondermi che l'Impedenza è una grandezza più complessa infatti Z = R + jX (dove X rappresenta la Reattanza che può essere sia capacitiva che induttiva).

La domanda che mi sono posto (e alla quale non so dare risposta certa), è in che misura la Reattanza varia con l'Impedenza. Io so che la Reattanza Induttiva aumenta col l'aumentare del radiatore rispetto alla risonanza e che quella Capacitiva aumenta al ridimensionarsi del radiatore.

Pertanto tutte le volte che avrò un'Impedenza non puramente resistiva mi troverò davanti ad una X diversa da zero ma so anche che la Reattanza è quella grandezza che altresì determina le fasi delle tensioni e delle correnti quindi mi verrebbe da chiedermi quanto questa benedetta X influisce nel punto di alimentazione della mia antenna a farlo cascare rispettivamente su un nodo di tensione o su un ventre di corrente.

Un'altra domanda che potrei infine farmi è come queste correnti che viaggiano nella mia antenna determinano la forma dei lobi di radiazione. Insomma come sempre molta carne a cuocere, una carne appetitosa ma a volte un po indigesta!

Io ho sempre ragionato in termini molto pratici su questi temi, considerando fondamentalmente il disadattamento e i lobi di radiazione come elementi di bontà di un'antenna ma più vado avanti più mi accorgo che la radiotecnica applicata alle antenne è un argomento quanto mai vasto.

Chiedo pertanto ai più ferrati in materia di dire le loro opinioni facendo un sunto di ciò che ho scritto, ovvero rispondendo a queste 4 domande ed aggiungendo eventualmente delle loro considerazioni:

1) Possiamo valutare l'Impedenza come un impedimento ragionando in termini di correnti differenziali?

2) Come varia l'Impedenza al variare della Reattanza?

3) Come influisce la Reattanza su Nodi e Ventri?

4) Come influisce il disadattamento sulla forma dei lobi di radiazione?

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REATTANZA INDUTTIVA , REATTANZA CAPACITIVA .

Per reattanza si intende la resistenza opposta al passaggio di una corrente alternata, o meglio una semplice resistenza è tale anche se percorsa da correnti alternate ma alcuni componenti mostrano un comportamento totalmente differente se attraversati da queste.

Un semplice filo elettrico arrotolato a spirale è “trasparente” alla corrente continua ma se percorso da corrente alternata questa genera un campo magnetico che si oppone al passaggio stesso della corrente. Questo valore cresce al crescere della frequenza. La bobina sul quale scorre questa corrente prende il nome di induttanza. Al passaggio della corrente alternata quindi questa bobina offre una resistenza che si misura in ohm reattivi chiamata appunto reattanza e che come già detto è direttamente legata alla frequenza.

La resistenza opposta da un induttore prede il nome di REATTANZA INDUTTIVA e segue la seguente formula:  XL =  2 f L
Dove f è la frequenza espressa in Hertz e L il valore induttivo espresso in Henry.
Viceversa come è noto un condensatore , che è formato da due facce metalliche isolate poste frontalmente, è totalmente insensibile al passaggio di correnti continue nei confronti delle quali si comporta come un circuito aperto (interrotto) mentre riesce ad essere percorso da correnti alternate  offrendo una resistenza sempre minore in funzione dell’aumentare della frequenza. La resistenza che offre un condensatore al passaggio della corrente alternata è detta REATTANZA CAPACITIVA ed è espressa dalla seguente formula:   XC=1 / ( 2  f  C)

dove f è sempre la frequenza di lavoro in Hertz e C la capacità espressa in Farad.
E’ facile intuire come si possano usare induttanze e condensatori, l’una oppone una resistenza sempre maggiore al crescere della frequenza ( quindi si oppone alle alte  frequenze) mentre il condensatore al contrario si oppone alle frequenze più basse, bloccando addirittura le correnti continue.

FREQUENZA DI RISONANZA

Se costruissimo un circuito fatto da un condensatore ed una induttanza (in serie o in parallelo) questi lavorerebbero in coppia  ma per una data induttanza ed una data capacità esiste una frequenza alla quale entrambi i componenti offrirebbero la stessa reattanza dove quindi X c = X l

Questa  frequenza prende il nome di 
FREQUENZA DI RISONANZA,ed il suo valore è regolato dalla  formula seguente: F0  = 1 / (2   * √LC)

Graficamente viene rappresentata in nero l’andamento dell’impedenza di un induttore (induttiva) che come notiamo aumenta all’aumentare della frequenza , in rosso l’andamento dell’impedenza di un condensatore (capacitiva) che , al contrario diminuisce all’aumentare della frequenza.

L’incrocio delle due curve rappresenta la frequenza di risonanza , cioè come già detto quella frequenza per la quale un determinato induttore ed un determinato condensatore offrono la stessa impedenza.
 Quindi    X c = X l
« Ultima modifica: 18 Febbraio 2016, 16:51:49 da calindro »
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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #5 il: 18 Febbraio 2016, 18:11:20 »
Ciao Alessandro è grazie per la replica anche se per me un po troppo tecnica come spiegazione. Desidererei che qualcuno replicasse alle mie 4 domande come le ho poste perché mi sarebbe di più facile interpretazione e farmi comprendere se ho commesso errori nel formularle.

Benché ti abbia seguito fino al concetto di Induttanza, infatti l'esempio da te riportato combacia proprio con il Balun he lascia passare le correnti differenziali ma blocca quelle di modo comune (oltre chiaramente ad agire da simmetrizzatore a vantaggio della pulizia dei lobi di radiazione).

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Offline giorgiofolle

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #6 il: 18 Febbraio 2016, 19:09:19 »
Ciao Michele, quanto alla prima, terza e quarta domanda non saprei darti una risposta, o meglio, forse quella riguardante ai ventri e ai nodi sì, ma dovrei rispolverare il manuale delle antenne, magari stasera se ho un attimo di tempo gli do uno sguardo.

Ma per quanto riguarda al 2 domanda:
Citazione
2) Come varia l'Impedenza al variare della Reattanza?

Ti sei risposto da solo, la reattanza induttiva verrà misurata in ohm, e risulterà in ritardo di un quarto di fase.
Quindi maggiore sarà la tua jX maggiore sarà la tua Z

Magari ho sbagliato a interpretare la tua domanda, ma mi sembra che, appunto la risposta tu te la sia già data
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Offline IZ8XOV

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #7 il: 18 Febbraio 2016, 19:53:08 »
Ciao Giorgio, ti ringrazio per la replica. Trovo che la reattanza sia un valore interessante perché esso rappresenta una variabile che gestisce la potenza erogata dalla ns radio (un vecchio radioamatore la definiva come la potenza "palleggiata" fra generatore e carico), quindi la reattanza è legata a dei fenomeni di accumulo di energia. 

Con Davide avevamo già discusso della "R" cioè di quella ben nota resistenza (meglio usare il plurale), che vediamo comparire nella formula Z= R + jx (anche se tutti vorremmo sempre avere solo Z=R), cioè quando tensione e corrente sono in fase tra loro e qindi l'antenna è puramente resistiva.

Quindi la risposta alla 1 domanda dovrebbe essere SI ma alla domanda 2 tu mi rispondi: la reattanza induttiva verrà misurata in ohm, e risulterà in ritardo di un quarto di fase. Quindi maggiore sarà la tua jX maggiore sarà la tua Z. (Io ci aggiungo per completare il quadro che la reattanza varia con la frequenza!).

Alla risposta 3 riflettendoci su direi che la relazione c'è ma è relativa: tensione e corrente sono sempre sfasate quindi ad un massimo di corrente corrisponderà sempre un minimo di tensione. Il punto è saper trovare una tensione bassa per limitare l'impedenza o in alternativa usare un circuito di trasformazione.

Alla 4 non so onestamente rispondere!

Ma uno dei nodi essenziali a mio avviso è quanto il disadattamento cioè il Ros influisce sulla perdita di potenza. Molti parlano di "Return Loss" a ragion veduta collegandolo esclusivamente all'attenuazione dei cavi coassiali. Infatti come si sa la potenza riflessa non viene persa ma restituita all'antenna facendo il ballo di S. vito tra antenna e radio. Il punto è che più è alta l'attenuazione del cavo più dB entrano in gioco (con 3 dB c'è un dimezzamento della potenza quindi 100 watt erogati diventano 50 watt).

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #8 il: 18 Febbraio 2016, 20:09:09 »

1) Possiamo valutare l'Impedenza come un impedimento ragionando in termini di correnti differenziali?
Citazione
La resistenza offerta al passaggio di qualunque corrente variabile, per cui le correnti differenziali  non ne dovrebbero essere immuni
2) Come varia l'Impedenza al variare della Reattanza?
Citazione

La reattanza varia modificando la fase creando quindi sfasamenti tra tensione e corrente ma è la parte immaginaria dell'impedenza, comunque se variano gli Ohm reattivi varia anche l'impedenza perchè sono collegati tra loro.
3) Come influisce la Reattanza su Nodi e Ventri?
Citazione
Suppongo che sfasando la corrente/tensione faccia spostare nodi e ventri.
4) Come influisce il disadattamento sulla forma dei lobi di radiazione?
Citazione
Bella domanda.....il buon Davj2500 ha la risposta !!!!

PS grazie per l 'applauso !!!
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« Ultima modifica: 18 Febbraio 2016, 20:17:33 da calindro »
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Offline Vincenzo IZ2WMW (Brian)

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #9 il: 18 Febbraio 2016, 20:28:23 »
Piccolo suggerimento sul punto 4:
l'adattamento o il disadattamento dell'impedenza è un concetto legato non solo alle antenne.

Banalmente anche in un segnale audio (quindi BF) ho bisogno di adattare il carico (le casse audio) al mio generatore di segnale o al mio amplificatore.

Non penso che le casse audio abbiano a che fare con i lobi di radiazione.

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #10 il: 18 Febbraio 2016, 21:01:23 »
4) Come influisce il disadattamento sulla forma dei lobi di radiazione?

Ciao a tutti.

Sfrutto il poco tempo che ho per rispondere a questa domanda, che mi sembra gettonata.
Il "disadattamento" o "adattamento di impedenza" è un contratto siglato tra un circuito consumatore di energia (in questo caso l'antenna) e un altro produttore (la radio con il suo coassiale).
Possiamo fare un paragone con una automobile ed il suo bocchettone del carburante. Non importa che il suo bocchettone sia largo, stretto, rotondo o triangolare: quel che importa è che l'erogatore sia compatibile con esso. Se l'erogatore non ha la stessa forma, potremo ugualmente tentare di rifornire ma poca o molta benzina andrà per terra e per fare un pieno ne occorrerà di più. Oppure possiamo dotarci di un "adattatore di impedenza" che converta la forma dell'erogatore in quella del bocchettone.
In ogni caso, il fatto di essersi riforniti ad un distributore con una pompa disadattata, non farà diventare a trazione posteriore un'auto a trazione anteriore. Al limite dovremo andare più piano per non finire prima la benzina vista la difficoltà di rifornimento.

Ciaoo
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Offline IZØYES (Calindro)

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #11 il: 18 Febbraio 2016, 21:06:59 »
4) Come influisce il disadattamento sulla forma dei lobi di radiazione?

Ciao a tutti.

Sfrutto il poco tempo che ho per rispondere a questa domanda, che mi sembra gettonata.
Il "disadattamento" o "adattamento di impedenza" è un contratto siglato tra un circuito consumatore di energia (in questo caso l'antenna) e un altro produttore (la radio con il suo coassiale).
Possiamo fare un paragone con una automobile ed il suo bocchettone del carburante. Non importa che il suo bocchettone sia largo, stretto, rotondo o triangolare: quel che importa è che l'erogatore sia compatibile con esso. Se l'erogatore non ha la stessa forma, potremo ugualmente tentare di rifornire ma poca o molta benzina andrà per terra e per fare un pieno ne occorrerà di più. Oppure possiamo dotarci di un "adattatore di impedenza" che converta la forma dell'erogatore in quella del bocchettone.
In ogni caso, il fatto di essersi riforniti ad un distributore con una pompa disadattata, non farà diventare a trazione posteriore un'auto a trazione anteriore. Al limite dovremo andare più piano per non finire prima la benzina vista la difficoltà di rifornimento.

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Davide ..hai superato te stesso con questo esempio........fortissimo !!!!!
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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #12 il: 18 Febbraio 2016, 23:28:30 »



Il "disadattamento" o "adattamento di impedenza" è un contratto siglato tra un circuito consumatore di energia (in questo caso l'antenna) e un altro produttore (la radio con il suo coassiale).

Possiamo fare un paragone con una automobile ed il suo bocchettone del carburante. Non importa che il suo bocchettone sia largo, stretto, rotondo o triangolare: quel che importa è che l'erogatore sia compatibile con esso. Se l'erogatore non ha la stessa forma, potremo ugualmente tentare di rifornire ma poca o molta benzina andrà per terra e per fare un pieno ne occorrerà di più. Oppure possiamo dotarci di un "adattatore di impedenza" che converta la forma dell'erogatore in quella del bocchettone.

In ogni caso, il fatto di essersi riforniti ad un distributore con una pompa disadattata, non farà diventare a trazione posteriore un'auto a trazione anteriore. Al limite dovremo andare più piano per non finire prima la benzina vista la difficoltà di rifornimento.

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Ciao Davide, da come ho capito impedenza e lobi non hanno relazioni!

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #13 il: 18 Febbraio 2016, 23:51:25 »

Ciao Davide, da come ho capito impedenza e lobi non hanno relazioni!

Diciamo che l'impedenza è l'espressione nel punto di alimentazione della distribuzione delle correnti dell'antenna. Per cui se hai una antenna la cui forma e ambiente sono noti (es. un dipolo nello spazio vuoto) puoi indovinare, leggendo l'impedenza che presenta, quante lunghezze d'onda è lungo il dipolo e di conseguenza che lobi avrà.
Peccato che tutte le interazioni con elementi reali (terra, oggetti, accoppiamenti, ecc.) vadano a cambiare l'impedenza presentata per cui, anche conoscendo le distribuzioni teoriche di corrente sull'antenna, l'effetto reale sia radicalmente falsato.

Ma si sta comunque parlando di utilizzare come informazione l'impedenza E ALTRI DATI integrativi, come geometria dell'antenna, ecc.. Se si parte dalla sola impedenza non avendo a disposizione altri dati, i lobi possibili sono infiniti. Per questa ragione l'impedenza è di per sé scorrelata dalla forma dei lobi.

Ciaoo
Davide
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Offline IZ8XOV

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #14 il: 19 Febbraio 2016, 00:26:06 »
Ciao Davide
E' corretto il tuo discorso e la mia domanda è nata ragionando su 2 cose fondamentali:

1) Mi ero fatto per un attimo ingannare dalle reattanze che agendo sulla fase tra tensione e corrente avrebbero potuto nella mia mente agire anche sui lobi di radiazione poiché ho sempre messo in relazione ciò che l'antenna irradia con ciò che circola nei rami (il campo elettromagnetico non dipende dalle correnti che lo generano?!), da qui il primo intoppo.

2) Il secondo ragionamento mi ha portato invece a mescolare impedenza e correnti di modo comune, mi sono detto: se il Balun simmetrizza sopprimendo le correnti di modo comune allora il lobo non si altera perché il cavo non irradia...ma il Balun in questo caso non trasforma l'impedenza! (secondo intoppo).

Va da se che come scrivi, tutte le interazioni con gli elementi reali possano influenzare lobi e impedenze.  Immagino tu ti riferisca al "Near Field" cioè al campo ravvicinato che rispetto al "Far Field" non è influenzabile da ciò che abbiamo in prossimità della ns antenna.

Probabilmente ho fatto un po di fritto misto ma converrai che gli argomenti sono tanti e per alcuni aspetti un po complessi.

Sempre grazie per le tue repliche,
73's - Mike




 
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Offline rosco

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #15 il: 20 Febbraio 2016, 09:56:38 »
Ciao a tutti,
premetto che mi sto avvicinando al mondo radioamatore da poco ( a marzo/aprile dovrei fare il corso per la patente)
 e complice l'età che avanza probabilmente sto "facendo indigestione" leggendo vari post dei forum e tentando di ricordare nozioni ( senza riferimento specifico alla radiofrequenza) imparate circa 30 anni fa e più usate da allora,
ma non resisto dal porre anche i miei dubbi. 

Scusate "l'ignoranza" , ma visto che dovrò fare il corso tra poco, non riprendo ora i libri in quanto preferisco prima vedere come andranno le cose
quindi vado a "memoria", correggetemi ( e compatitemi ) se scrivo baggianate.

Da quello che ricordo l'impedenza è una grandezza complessa ( nel senso a 2 dimensioni)
e si indica come avere ricordato qui Z= R + jx
ma dovrebbe esserci anche un'altra rappresentazione, ovvero il valore assoluto ( in ohm )
ed uno  sfasamento o angolo ( cos fi ?!) che è 0 per carichi puramente resistivi,
( quindi in condizioni di risonanza ?)

L'impedenza (tipica) delle antenne è  indicata in ohm, ma non si tratta di resistenza alla radiazione ?
quindi diversa da quella dei resistori, per intenderci.
E' corretto indicarla con 50+j0 ?
o sarebbe meglio x+jy tale che il valore assoluto sia 50?

L' irradiazione avviene per la corrente che transita nell'antenna,
il fatto che ci siano sfasamenti tra la tensione indotta dal trasmettitore
e la corrente generata nell'antenna non dovrebbe influire sulla prestazione della radio,
 contrariamente ai circuiti normali ( 50 Hz ) in cui se c'è sfasamento
si rischia di avere tensione 0, ma corrente elevata,
quindi nei conduttori ci sono perdite dovute al passaggio di corrente, ma la  potenza istantanea VxI è zero.
Per questo si "rifasa" il circuito quando ci sono carichi fortemente induttivi.

Sperando di non aver detto troppe "castronerie", aggiungo carne al fuoco;

mi sembra di aver letto ( e mi fido) che l'accoppiamento serve anche in ricezione
mi domandavo se fosse possibile un accordatore automatico d'antenna anche per un SWL
che quindi non può trasmettere.

La mia idea sarebbe ( più facile a dirsi che a farsi, ma vorrei sapere se almeno è corretta):
 - misurare l'impedenza dell'antenna ad una frequenza che si vuole ascoltare
 - calcolare i parametri per l'accordatura
 - impostare tali , o quelli più vicini possibile

Non so se con i vari arduino e raspberry sia possibile, ma questo è un problema successivo
mi piacerebbe sapere se l'idea è corretta e/o magari qualcuno la ha già usata,
dopotutto chiedere non costa niente ( hi )

Grazie per la pazienza,
73, Mauro


 
73

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #16 il: 20 Febbraio 2016, 10:19:36 »
Scusate l'immensa ignoranza ma mi piace a volte cercare di semplificare le cose per quelli meno tecnici (come me). Impedenze/reattanze&Co. inficiano sulla parte RF che arriva all'antenna. In due parole se sparo 50W ed ho tutto "disadattato" probabilmente in antenna ne arrivano 5 o meno per il resto, come detto da Davide, i lobi di irradiazione non differiscono e dipendono da altri fattori. In pratica se monto un'antenna l'attacco all'RTX fregandomene di tutti questi parametri probabilmente avro' tutto disadattato quindi perdero' la potenza  ma quel poco che arriva all'antenna viene irradiato nell'etere con gli stessi lobi o chiamiamole modalità dell'impianto perfettamente adattato. Se ho detto una scemenza chiedo venia ma x farla semplice penso sia cosi'.


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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #17 il: 20 Febbraio 2016, 10:51:31 »
Ciao Rosco.

Da quello che ricordo l'impedenza è una grandezza complessa ( nel senso a 2 dimensioni)
e si indica come avere ricordato qui Z= R + jx
ma dovrebbe esserci anche un'altra rappresentazione, ovvero il valore assoluto ( in ohm )
ed uno  sfasamento o angolo ( cos fi ?!) che è 0 per carichi puramente resistivi,
( quindi in condizioni di risonanza ?)

Tutte le grandezze complesse possono essere rappresentate in forma cartesiana (R+Jx) che in forma vettoriale (|Z] e angolo di fase). Per cui la risposta è sì.

L'impedenza (tipica) delle antenne è  indicata in ohm, ma non si tratta di resistenza alla radiazione ?
quindi diversa da quella dei resistori, per intenderci.
E' corretto indicarla con 50+j0 ?
o sarebbe meglio x+jy tale che il valore assoluto sia 50?

L'impedenza delle antenne è espressa in ohm (es. 50 ohm) perché si intente 50+j0. Questo deriva dal fatto che gli apparati hanno impedenza d'uscita 50+j0 e le linee di trasmissioni comunemente usate dai radioamatori (cavi coassiali) hanno impedenza caratteristica 50+j0. Per questo si tende ad offrire antenne adatte a questa catena. Ma una antenna, in base a come è costruita, può presentare qualunque impedenza R+jX.
Secondo me il fatto di dire brevemente "50 ohm" è una delle maggiori fonti di confusione per i meno esperti, che deducono che l'impedenza sia costituita da un solo valore e quando compare la reattanza non sanno più che posto darle.
Quel valore rappresenta il carico totale e chi fornisce energia (la radio) non può capire quanta energia venga trasformata in radiofrequenza e quanta in calore.
L'impedenza al punto di alimentazione corrisponde con la resistenza di radiazione solo se l'antenna è perfetta (cioè non ha dissipazioni diverse dalla generazione di radiofrequenza).

il fatto che ci siano sfasamenti tra la tensione indotta dal trasmettitore
e la corrente generata nell'antenna non dovrebbe influire sulla prestazione della radio,

Il problema di "fasare" il circuito esiste anche in radiofrequenza, dato che i principi sono gli stessi. Infatti si tarano le antenne e se necessario si inseriscono circuiti reattivi di compensazione (accordatori e simili).

mi sembra di aver letto ( e mi fido) che l'accoppiamento serve anche in ricezione
mi domandavo se fosse possibile un accordatore automatico d'antenna anche per un SWL
che quindi non può trasmettere.

L'antenna è un circuito bidirezionale: la stessa capacità che ha di trasferire energia dalla radio all'aria si riflette nella capacità di trasferire energia dall'aria alla radio.
Per cui anche in ricezione, se correttamente accordato, tenderà a rigettare le frequenze non interessanti e a privilegiare quelle che si intendono ricevere, migliorando l'esperienza di ascolto.

La mia idea sarebbe ( più facile a dirsi che a farsi, ma vorrei sapere se almeno è corretta):
 - misurare l'impedenza dell'antenna ad una frequenza che si vuole ascoltare
 - calcolare i parametri per l'accordatura
 - impostare tali , o quelli più vicini possibile

E' quello che si fa normalmente con apparecchi chiamati "analizzatori di antenna", che, al di là del nome altisonante, non sono altro che misuratori di impedenza.
Si trovano da molto economici e capaci di misurare il disadattamento senza indicare le componenti complessi (es. il ROSmetro), fino a prodotti capaci di indicare entrambe le componenti complesse (VNA - Vector Network Analyzer).
Vi sono anche economici progetti basati su Arduino, cerca Arduino VNA.

Ciaoo
Davide
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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #18 il: 20 Febbraio 2016, 10:52:25 »
Scusate l'immensa ignoranza ma mi piace a volte cercare di semplificare le cose per quelli meno tecnici (come me). Impedenze/reattanze&Co. inficiano sulla parte RF che arriva all'antenna. In due parole se sparo 50W ed ho tutto "disadattato" probabilmente in antenna ne arrivano 5 o meno per il resto, come detto da Davide, i lobi di irradiazione non differiscono e dipendono da altri fattori. In pratica se monto un'antenna l'attacco all'RTX fregandomene di tutti questi parametri probabilmente avro' tutto disadattato quindi perdero' la potenza  ma quel poco che arriva all'antenna viene irradiato nell'etere con gli stessi lobi o chiamiamole modalità dell'impianto perfettamente adattato. Se ho detto una scemenza chiedo venia ma x farla semplice penso sia cosi'.

Sì è giusto.

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #19 il: 20 Febbraio 2016, 10:54:59 »
Scusate l'immensa ignoranza ma mi piace a volte cercare di semplificare le cose per quelli meno tecnici (come me). Impedenze/reattanze&Co. inficiano sulla parte RF che arriva all'antenna. In due parole se sparo 50W ed ho tutto "disadattato" probabilmente in antenna ne arrivano 5 o meno per il resto, come detto da Davide, i lobi di irradiazione non differiscono e dipendono da altri fattori. In pratica se monto un'antenna l'attacco all'RTX fregandomene di tutti questi parametri probabilmente avro' tutto disadattato quindi perdero' la potenza  ma quel poco che arriva all'antenna viene irradiato nell'etere con gli stessi lobi o chiamiamole modalità dell'impianto perfettamente adattato. Se ho detto una scemenza chiedo venia ma x farla semplice penso sia cosi'.

Sì è giusto.

Ciaoo
Davide

Ciao Davide spero di ascoltarti presto on air. Non sto' facendo troppa radio. Ti sei meritato l'applauso non perche' hai spiegato il tutto in modo ineccepibile :-)
73,
Pietro.

Offline rosco

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #20 il: 20 Febbraio 2016, 13:54:29 »

L'impedenza (tipica) delle antenne è  indicata in ohm, ma non si tratta di resistenza alla radiazione ?
quindi diversa da quella dei resistori, per intenderci.
E' corretto indicarla con 50+j0 ?
o sarebbe meglio x+jy tale che il valore assoluto sia 50?
L'impedenza delle antenne è espressa in ohm (es. 50 ohm) perché si intente 50+j0. Questo deriva dal fatto che gli apparati hanno impedenza d'uscita 50+j0 e le linee di trasmissioni comunemente usate dai radioamatori (cavi coassiali) hanno impedenza caratteristica 50+j0.


Continuo a non capire, probabilmente mi manca qualche base che spero il corso colmerà, ma nel frattempo scusa se approfitto,;
io faccio l'equivalenza Z=50+j0 ( ad una specifica frequenza)  e R=50
e non mi sembra la stessa cosa di un cavo con impedenza 50 ohm.

Immagino il cavo come un normale cavo con resistenza ( puramente resistiva) trascurabile rispetto ai 50 ohm
e la "famigerata" ( perchè non ho mai approfondito cosa sia, ma immagino abbia a che fare con la sua capacità distribuita) impedenza caratteristica di 50 ohm che riguarda solo il segnale in frequenza.

Per semplificare, ho sempre immaginato che dire che un cavo ha impedenza 50 o 75 ohm,
non voglia dire che se attacco il tester ( per indicare lo strumento idoneo) leggo 50,
ma che per una gamma di frequenze, ha lo stesso  comportamento o meglio permette il trasferimento di energia senza ulteriori perdite ( oltre all'effetto joule ) da un generatore con impedenza 50 ohm ad un carico con impedenza 50 ohm.
Ipotizzo cioè che l'impedenza reale vari con la frequenza, ma allo stesso modo in tutte le parti del circuito
che quindi rimane "accordato".

Ho semplificato troppo ( e male) ?

L'impedenza al punto di alimentazione corrisponde con la resistenza di radiazione solo se l'antenna è perfetta (cioè non ha dissipazioni diverse dalla generazione di radiofrequenza).

A parte l'effetto joule che dipende dalla resistenza del conduttore, ci sono altri motivi di dissipazione?
Si parla "al punto di alimentazione", quindi ROS e perdite sulla linea non vengono considerate.

E' quello che si fa normalmente con apparecchi chiamati "analizzatori di antenna", che, al di là del nome altisonante, non sono altro che misuratori di impedenza.
.......
Vi sono anche economici progetti basati su Arduino, cerca Arduino VNA.

basta dare il giusto nome alle cose.... mi hai aperto un mondo,
così farò ancora più confusione  ;-)

Già che hai fatto 30 puoi fare 31 ed indicarmi dove cercare per delle formule,
se ci sono, che data una "analisi" dell'antenna, indichino i valori di capacità ed induttanze per l'accordo?

Spero sia l'ultima richiesta, altrimenti mi arriva il conto a casa,

con un VNA è possibile analizzare anche il ricevitore ?
e se si, suppongo vada acceso, ma la frequenza cui è sintonizzato non vari.

Nel mio caso ho un tecsun pl660 ( con Loop gasato , tubo flessibile del gas non più a norma, ma questa è un'altra storia)
e credo che lo spinotto sostituisca lo stilo, e comunque sia fatto per collegarci un filo
quindi l'impedenza di una altra eventuale antenna debba essere alta, ma non ne sono sicuro.

Non è che invece dell'rg58 ( a 50 ohm)  è meglio che usi del doppino telefonico ?

Spero di non aver approfittato troppo,
73, Mauro


73

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #21 il: 20 Febbraio 2016, 15:53:35 »
Scusa rosco se scrivo un po' a spizzichi e bocconi, ma non è per fare il prezioso. Sono da solo con il bambino piccolo di 20 mesi che mi sale sul tavolo e devo sbrigarmi a scrivere prima che arrivi lui con i suoi interventi!  :-)

Continuo a non capire, probabilmente mi manca qualche base che spero il corso colmerà, ma nel frattempo scusa se approfitto,;
io faccio l'equivalenza Z=50+j0 ( ad una specifica frequenza)  e R=50
e non mi sembra la stessa cosa di un cavo con impedenza 50 ohm.

Per capire il concetto di impedenza caratteristica bisogna fare un attimo una digressione su come funziona una linea di trasmissione.
Per spiegarne la logica, userò componenti ideali nei quali solo gli elementi rilevanti sono presenti.

Prendiamo un generatore ideale (CASO A):



Se lo si accende, il generatore comincerà a imporre una differenza di potenziale tra il polo verde e quello rosso. Però nessuna corrente scorrerà: ovvio, il circuito è aperto (mancano del tutto i fili) e non c'è un percorso che consenta alla corrente di scorrere.

Ora supponiamo di collegare due fili molto lunghi e un qualche genere di carico (rappresentato da un punto di domanda) al nostro generatore (CASO B).



Ora noi sappiamo che non appena il generatore presenta una differenza di potenziale sui due morsetti verde e rosso, immediatamente si sviluppa una corrente che esce da uno ed entra dall'altro. E se il carico "?" in realtà fosse stato un circuito aperto, come ad esempo un coassiale scollegato? Semplice, saremmo nelle condizioni del CASO A e non comincerebbe nemmeno a scorrerebbe corrente.

Tutto sembra filare liscio, tranne un dettaglio: immediatamente. Come è possibile che in presenza di carico, immediatamente la corrente si metta a scorrere e in assenza di carico, non cominci nemmeno a scorrere? Come è possibile che un circuito reagisca in tempo zero ad una condizione (il cavo è collegato, il cavo è scollegato) che si verifica magari a centinaia di metri di distanza? Saremmo di fronte ad una comunicazione a velocità infinita contro ogni legge della fisica.
Infatti non è così che avviene.

In una linea di trasmissione nel momento che si ai suoi capi si sviluppa una differenza di potenziale variabile, al suo interno si sviluppa un campo elettrico variabile, che induce una corrente, che induce un campo magnetico variabile, che induce una differenza di potenziale... eccetera via via propagandosi lungo la linea.

L'effetto che si ottiene è quello equivalente a questo circuito:



Una linea di trasmissione può essere rappresentata come una sequenza infinita di infinitamente piccoli circuiti costituiti da un carico Z0 che alimenta un generatore in coda.
La corrente scorre subito dal verde al rosso perché il primo carico è immediatamente lì, a distanza nulla. L'energia consumata dal primo carico viene reimmessa nella catena dal primo pseudo-generatore dopo un certo ritardo. La velocità a cui si muove questo trasferimento è detta "velocità di propagazione".

Cosa succede quando il nostro impulso iniziale arriva al carico? Se il carico è adattato (ZL=Z0) allora consumerà totalmente l'energia come hanno fatto tutti gli Z0 prima di lui e la impiegherà per quello che vuole (calore, RF, ecc.).
Se invece il carico sarà disadattato (ZL != Z0), non sarà in grado di recepire tutta l'energia.
L'effetto risultante sarà come se in parallelo al carico ci fosse un altro generatore che rimanda indietro la potenza per la stessa catena.

Una volta arrivata fino al generatore, questa potenza riflessa si presenterà come tensione/corrente che si somma a quelle già presenti. Il generatore, che fino ad un attimo prima metteva 50V e vedeva scorrere 1A (come si ci fosse una resistenza da 50 ohm), improvvisamente si accorge che impone 50V e magari di ampere ne scorrono 2 o 0.5, come se la resistenza non fosse più la stessa.
Quello che è successo è che le la linea di trasmissione, lavorando con un carico disadattato, ha operato una trasformazione di impedenza.

Questo comportamento della linea di trasmissione viene utilizzato nella misura TDM (Time Domain Reflectometry) realizzata dai VNA più potenti.
Viene immesso un impulso RF in una linea e per i primi istanti non si hanno riflessioni (cioè una linea da 50 ohm sembra proprio una resistenza da 50 ohm). Poi, non appena l'impulso raggiunge delle imperfezioni (es. la linea termina bruscamente, è in corto, è deformata, c'è collegata una antenna starata, passa in un connettore marcio), si svilppano delle riflessione che tornano verso il VNA che le rileva.
Misurando ciascuna riflessione e il tempo impiegato, il VNA può dire con precisione che variazione di impedenza c'è stata e il punto esatto in cui è avvenuta.

Spero tu abbia qualche altro input per continuare le tue ricerche.
Devi cercare "linee di trasmissione", è una materia molto documentata.

Ciaoo
Davide
« Ultima modifica: 20 Febbraio 2016, 16:13:44 da davj2500 »
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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #22 il: 20 Febbraio 2016, 16:12:19 »
Scusate l'immensa ignoranza ma mi piace a volte cercare di semplificare le cose per quelli meno tecnici (come me). Impedenze/reattanze&Co. inficiano sulla parte RF che arriva all'antenna. In due parole se sparo 50W ed ho tutto "disadattato" probabilmente in antenna ne arrivano 5 o meno per il resto, come detto da Davide, i lobi di irradiazione non differiscono e dipendono da altri fattori. In pratica se monto un'antenna l'attacco all'RTX fregandomene di tutti questi parametri probabilmente avro' tutto disadattato quindi perdero' la potenza  ma quel poco che arriva all'antenna viene irradiato nell'etere con gli stessi lobi o chiamiamole modalità dell'impianto perfettamente adattato. Se ho detto una scemenza chiedo venia ma x farla semplice penso sia cosi'.

Ciao Pietro, il concetto è questo ma in linea generale la potenza non irradiata non è tutta perduta e ciò dipende molto dalla linea di alimentazione o meglio dalle sue perdite in attenuazione e in calore. Quando si lavora con i cavi coassiali (linee sbilanciate), questi hanno un fattore di attenuazione che viene misurato sempre con Ros 1:1, al contrario quando vi è un forte disadattamento il valore dell'attenuazione comunicato dal costruttore non è più quello indicato ma incrementa e come sai già con un'attenuazione di 3dB la potenza si dimezza (logicamente l'attenuazione non vale solo in trasmissione ma anche in ricezione).

Quando il tuo sistema è fortemente disadattato l'Rf va avanti e indietro (onde riflesse), tra generatore (radio) e carico (antenna), una parte viene irradiata, il resto facendo su e giù viene stemperato dall'attenuazione e dalle perdite in calore.

Questo è il motivo alla base della scelta da parte di parecchi radioamatore di antenne come la mia (Levy, G5rv, etc.), le quali usano la piattina bifilare al posto del cavo coassiale e la piattina non ha le perdite dei cavi coassiali quindi consente di lavorare anche con parecchio Ros senza avere perdite elevate.

C'è poi la questione dei lobi che dipendono molto dalle dimensioni del radiatore. Un'antenna che generalmente supera i 3/4 lambda tende ad avere lobi via via sempre più elevati quindi inutili ai fini del Dx, al contrario un radiatore troppo corto rispetto alla lunghezza d'onda manifesta una resistenza di radiazione molto bassa e ciò ne pregiudica la resa finale (generalmente la RR scende al di sotto del 1/4 lambda).

Per questi motivi quando non si possono usare antenne risonanti (o multi risonanti), si preferisce usare radiatori di dimensioni idonee a coprire bene più bande in modo da non avere un disadattamento eccessivo riducibile nel caso delle Canne da Pesca e delle Longwire col classico trasformatore alla base o alimentando nel caso dei Dipoli con linee bifilari comunemente dette piattine.

73's - Mike

Il radioamatore è una persona affascinata dal comportamento delle onde radio e da tutto ciò che serve ad esplorarle. E' uno sperimentatore che opera nel rispetto delle leggi e che ama condividere con gli altri le proprie conoscenze, Michele IZ8XOV

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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #23 il: 20 Febbraio 2016, 16:45:15 »
Scusa rosco se scrivo un po' a spizzichi e bocconi,

ci mancherebbe altro, dopotutto sono io che potrei/dovrei documentarmi , soprattutto quando si parla di questioni teoriche che sono documentate, ma la pigrizia vince sempre ;-)

Per capire il concetto di impedenza caratteristica bisogna fare un attimo una digressione su come funziona una linea di trasmissione.

Ho capito che , non ci sono pasti gratis, mi tocca ricominciare a studiare ....
o rimanere ignorante, vedremo dopo il corso.

Per ora ti ringrazio dell'esempio e verdrò di rifletterci con più calma,
te lo devo dopo il tempo che hai "rubato" al figlio.

Tra poco però giocano le zebre ed il mio neurone pensa solo ad una cosa  :birra:


Ciao, Mauro
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Re:Che cos'è esattamente l'impedenza?
« Risposta #24 il: 20 Febbraio 2016, 21:26:52 »
Ciao davj2500

seguendo il tuo consiglio sono andato a cercare e siccome sono pigro mi sono fermato a https://it.wikipedia.org/wiki/Linea_di_trasmissione
A parte un sacco di formule che il mio neurone ubriaco ha ignorato, mi è saltato all'occhio

"R0 = radice quadrata di L/C si chiama impedenza caratteristica della linea"

Questo "quadra" con la mia "intuizione"  che l'impedenza di 50 ohm dei cavi NON fosse legata alla resistenza, ma alla capacità ( dimenticavo SOLO l'induttanza, che per un cavo diritto avrei immaginato irrilevante).

Sono andato allora a cercare  l'impedenza caratteristica di un'antenna  e trovo ( sempre su wikipedia)

"L'impedenza caratteristica di un'antenna (o impedenza in ingresso all'antenna) è l'impedenza che un'antenna presenta ai suoi terminali vista come circuito elettrico equivalente. La parte reale di tale impedenza cioè la parte reale resistiva è pari alla somma della resistenza di radiazione e della resistenza di dissipazione, mentre la parte reattiva è pari alla reattanza dell'antenna stessa"

Anche questo mi torna, ma mi vengono altri dubbi......
per alcuni devo far sedimentare le nozioni e dormirci su
( tipo la catena rig<>-[accordatore<->]linea<->balun( che ora ha più senso)<->antenna ),
 ma altri  .....

Ad esempio la minor attenuazione dell'rg8 rispetto all'rg58, alle alte frequenze è dovuta solo all'effetto pelle ed a sole perdite per effetto joule?
Se l'impedenza è per entrambi 50 ohm e la capacità di 100 pF ( circa ), anche l'induttanza sarà la stessa
circa 250 nH ( se non ho sbagliato i calcoli) ( al metro naturalmente) quindi il comportamento in frequenza dovrebbe essere lo stesso.

Comunque è meglio che mi fermi qui, non vorrei andare troppo off topic.

Saluti, Mauro
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