linee di trasmissione; antenne e pareti pec;effetto pelle

[maxstu]

Guarda Isidoro io nn ho di certo cercato di confondere nessuno se no non avrei perso tempo a rispondergli.
Semplicemente dall' equazione che avevo scritto era ovvio di che cosa si parlava.
Tanto è vero che il ragazzo non mi ha chiesto cosa fosse(e lui qui sarebbe quello che le cose non le sa).

Tornando alla questione sulle onde elettromagnetiche nelle linee di trasmissione ho dei dubbi.
Molto probabilmente sono io che sbaglio ma colgo l' occasione per chiarire.

Per prima cosa chi è che genera questa onda TEM??
Infatti se la linea di tx è solo una guida d'onda, come tutte le guide d'onda, deve avere una antenna che generi l'onda E.M. che poi la struttura guiderà...
Non possiamo dire di certo che è il generatore di tensione alternata.

Allora forse il generatore di tensione eccita la linea(creando un d.d.p.) ma poi è la linea stessa a produrre l'onda E.M..

Bene allora ogni tratto dz della linea si trasforma in una antenna essendo percorsa da una corrente(infinitesima dI) che sarà sorgente di un' onda E.M. e, sovrapponendo gli effetti, si ha un campo E.M che trasversalmente è quasi-stazionario e “convoglia” la potenza lungo una sola direzione.
Tutto questo da 0 a circa 10 GHz(range per cui vale il modello TEM più o meno).

Alla faccia!!...abbiamo trovato una antenna il cui diagramma di irradiazione non varia in una banda di ben 10 GHz, inoltre abbiamo trovato una antenna che irradia anche a bassissime frequenze.
Questo è il mio primo dubbio.

Inoltre mi chiedo: Caricando la linea con un carico infinito(che equivale a dire non metterci niente) in un mezzo omogeneo l'onda, arrivando al carico, semplicemente si irradierà verso l'esterno, infatti(essendo il mezzo omogeneo) non ha motivo per riflettersi!!!
Ma allora perché viene completamente riflessa?

Questi sono parte dei miei dubbi.
Spero di essere stato chiaro.
Ti ringrazio.

[EdmondDantes]

@maxstu
L'argomento "linee di trasmissione" è già di per sè abbastanza ostico.
Ogni volta trovo sempre cose nuove...

maxstu dice: Io sono uno studente e posso anche sbagliare però almeno la persona che mi fa notare l'errore deve essere almeno almeno preparata!!

Hai ragione scusa...(qualcuno ti avrebbe risposto...io sono solo un idraulico).

ma uno studente dovrebbe sapere che...

allora vuol dire che in una linea di trasmissione ordinaria esiste un' onda elettromagnetica

l'elettrone che si fa il giro nell'avvolgimento dell'alternatore, viaggia lungo la linea, arriva a casa, esce dalla presa, si infila nella spina di una console e ti fa battere il record e poi ritorna dal papà generatore...è solo una favola!
I conduttori svolgono il ruolo di guide d'onda e la trasmissione di potenza avviene nel dielettrico che circorconda i conduttori stessi. Tutto questo, trascurando con buona approssimazione i fenomeni dissipativi. A tal proposito ti consiglio di ripassare il vettore di Poynting.

Il tuo ultimo messaggio è molto confuso, provo a rispondere (se sono in grado).
La tensione v(t) applicata all'origine di una linea si propaga insieme a una corrente i(t) sotto forma di onde migranti.
Ogni volta che si presenta una discontinuità nasce un'onda riflessa: il coefficiente di riflessione per una linea a vuoto (cioè il tuo carico z=infinito) vale 1.
Cerca da qualche parte nei tuoi appunti l'espressione del fattore di riflessione, sostituiscigli il valore z=infinito (e dopo qualche passaggio) troverai 1.

Alla faccia!!...abbiamo trovato una antenna il cui diagramma di irradiazione non varia in una banda di ben 10 GHz

Abbiamo trovato? Dov'è la dimostrazione?

@giottino
Riferiamoci ad una linea di trasmissione eccitata da un sistema di tensioni sinusoidali simmetrico.
La costante di propagazione di una linea è un numero complesso:

nella quale indico con:
- r,l,g,c le costanti fondamentali della linea (per unità di lunghezza);
-la loro composizione z e y l'impedenza e ammettenza per unità di lunghezza;
In una linea senza perdita abbiamo r=g=0, quindi avremmo solo la parte immaginaria, cioè non esistono attenuazioni.

[IsidoroKZ]

Guarda Isidoro io nn ho di certo cercato di confondere nessuno se no non avrei perso tempo a rispondergli.
Semplicemente dall' equazione che avevo scritto era ovvio di che cosa si parlava.

Mica pensavo che lo avessi fatto apposta. I lapsus e gli errori capitano, ma la scusa "tanto si capiva" secondo me non va mai bene.

Per prima cosa chi è che genera questa onda TEM??
Infatti se la linea di tx è solo una guida d'onda, come tutte le guide d'onda, deve avere una antenna che generi l'onda E.M. che poi la struttura guiderà...
Non possiamo dire di certo che è il generatore di tensione alternata.

Perche' non si puo` dire? Certo che lo si puo` dire, sempre se si considerano valide le equazioni di Maxwell.

Anche i due conduttori che portano potenza elettrica a 50Hz in casa possono essere analizzati in termini di tensione e corrente, oppure in termini di campo elettromagnetico guidato. E` solo la convenienza a dire quale dei due approcci sia piu` comodo, ma sono entrambi ugualmente corretti.

Giusto per fare un altro esempio in cui probabilmente l'intuizione fa sbagliare, in questo trasformatore:
che percorso segue la potenza quando va dal primario al secondario? C'era stato un po' di tempo fa un thread su quest'argomento.

Bene allora ogni tratto dz della linea si trasforma in una antenna essendo percorsa da una corrente(infinitesima dI) che sarà sorgente di un' onda E.M. e, sovrapponendo gli effetti, si ha un campo E.M che trasversalmente è quasi-stazionario e “convoglia” la potenza lungo una sola direzione.
Tutto questo da 0 a circa 10 GHz(range per cui vale il modello TEM più o meno).

Questo non l'ho capito bene. In un tratto di linea dz non passa una corrente infinitesima, passa la corrente I della linea. La corrente genera un campo magnetico, non un'onda elettromagnetica, siamo in campo vicino. Non capisco cosa vuol dire che il campo EM e` trasversalmente quasi stazionario. Se e` TEM ci sono solo le componenti trasversali e non sono stazionarie. Il range di validita` del modo TEM non arriva fino a 10GHz, dipende dalle dimensioni del conduttore. Non imparare numeri "magici" a memoria, impara il limite generale del modello.

Alla faccia!!...abbiamo trovato una antenna il cui diagramma di irradiazione non varia in una banda di ben 10 GHz, inoltre abbiamo trovato una antenna che irradia anche a bassissime frequenze.
Questo è il mio primo dubbio.

Non ho mica capito il tuo dubbio. Probabilmente stai mettendo insieme propagazione libera e propagazione guidata. Che corso stai seguendo, in che universita`? Che libro di testo usate? Cosi` vedo se riesco a calibrare meglio le risposte e ad usare lo stesso linguaggio.

Inoltre mi chiedo: Caricando la linea con un carico infinito(che equivale a dire non metterci niente) in un mezzo omogeneo l'onda, arrivando al carico, semplicemente si irradierà verso l'esterno, infatti(essendo il mezzo omogeneo) non ha motivo per riflettersi!!!
Ma allora perché viene completamente riflessa?

Questo dubbio invece e` chiaro. La risposta e` che l'onda em dentro al conduttore, quando arriva su un circuito aperto non viene totalmente riflessa. Se ti hanno insegnato cosi`, ti hanno detto una cosa sbagliata. Una parte dell'energia viene irradiata, una parte riflessa. Chiunque lavora a radiofrequenza sa che un cavo lasciato aperto non puo` essere considerato un "aperto". Sulla carta di smith la sua impedenza non e` a modulo unitario, e` un po' spostata verso il centro.
Per determinare quanto irradia un cavo coassiale lasciato aperto puoi prendere la distribuzione di campo sulla bocca e integrare con fourier, oppure proiettare le autofunzioni del campo guidato sull'onda piana (?) esterna e vedere i coeffcienti di accoppiamento. In tutti i casi e` facile dire che l'accoppiamento non e` molto buono perche' le dimensioni del cavo sono piccole rispetto alla lunghezza d'onda.

[maxstu]

Come al solito non mi sono spiegato bene!

comunque stavo cercando di spiegare come possa esistere un' onda TEM(come dicono tutti)su una linea di trasmissione, perché per me in realtà il campo è quasi-stazionario e non c'è onda.

Infatti io la vedo in questo modo:
Un campo elettrostatico è per natura confinato intorno alle sue sorgenti(decade come ), inoltre non produce perdita di energia perché all'occorenza c'è la restituisce tutta.

Un campo elettromagnetico non è mai confinato vicino alle sorgenti e non decade come , inoltre produce perdita di energia diffondendola nello spazio.
Corregetemi se sbaglio.

Inoltre un campo elettromagnetico può convogliare la sua potenza lungo una sola direzione(a mio avviso poi mi corregerete anche su questo se sbaglio)in due modi:
-Mediante interferenza costruttiva/distruttiva(come le schiere di antenne)
-Mediante schermatura completa(come le guide d'onda)

Ora il problema è che la linea di tx non è una struttura chiusa che scherma completamente il campo(infatti è una struttura aperta) , allora ho ipotizzato che l'onda TEM, che per natura è confinata e convoglia la potenza lungo una sola direzione, sia dovuta a una sovrapposizione degli effetti che produce interferenza costruttiva e distruttiva.
un po' come le antenne che possono essere viste come somma del campo prodotto da correnti infinitesime(per cui vale la funzione di green dell'equazione di helmoltz non omogenea), e generano un certo diagramma di irradiazione.

Questo se ci pensate è l'unico modo per dire che l'onda TEM sia sempre guidata anche se la struttura è aperta.
Se ne trovate un altro fatemelo sapere!!

La mia versione(che ovviamente non va d'accordo con quello scritto in tutti i libri) è che la linea in realtà sia percorsa da corrente(essendo alimentata da un generatore) e così facendo produce campi elettrostatici e megnetostatici che sono completamente trasversali e confinati nell'intorno dei conduttori.
Nelle normali antenne questi campi statici(che sono sempre generati dalla corrente e tensione)variando generano il campo elettromagnetico che si propaga nello spazio.
Nella linea di tx, essendo i fili paralleli , i campi magnetici ed elettrici prodotti dai singoli fili sovrapponendosi fanno si che le derivate nel tempo dei campi che compaiono nelle eq. di Maxwell siano circa nulli(ovviamente per il modulo non per la variazione).

A questo punto rimane il campo quasi-stazionario.....(Lo so che può sembrare una cavolata ma spiega molte cose!)
Questo spiega perché il modo TEM ha i campi trasversali che soddisfano le equazioni di Maxwell per i campi statici(per questo isidoro avavo detto che trasversalmente era quasi-statico l'onda TEM)inoltre spiega perhè si attenua trasversalmente come (La dimostrazione di questa affermazione la trovate sul libro di rizzoli "propagazione elettromagnetica guiadata").

In pratica sto cercando di capire i meccanismo fisico che permette di avere un'onda TEM (se esiste veramente) che sia confinata nell'intorno dei conduttori e propaghi la potenza in una sola direzione avendo una struttura aperta.

Un'altra cosa che mi premeva chiedere a isidoro è perché parte della potenza viene riflessa??
Infatti da quello che so io un'onda per essere riflessa deve incontrare un mezzo con velocità di fase diversa ma nell'esempio fatto da me il mezzo era tutto omogeneo!Allora quale è il motivo della riflessione??


Aspetto le vostre risposte.
Grazie per la pazienza!

Un'ultima nota per isidoro infatti hai ragione io faccio confusione tra propagazione libera e guidata.
Io di solito(poi mi dirai se secondo te è corretto) divido i sistemi in statici, quasi-statici e dinamici.
Poi mi studio le proprietà dei campi in questi tre casi e le interazioni tra campo e materia sempre nei tre casi.

Allora quando studio(parola grossa per me ma non ne ho trovate altre) una struttura e so che questa è di tipo dinamico applico le leggi imparate per i sistemi dinamici sia che la propagazione è guidata che libera.
Quello che cambia nei due casi sono i meccanismi fisici ma non le leggi fisiche.

Spero di essere stato più chiaro.

comunque faccio la specialistica in telecomunicazioni a bologna(pensate è?faccio la specialistica e neanche le linee di tx ho capito!) e i libri sull'elettromagnetismo sono tutti dello stesso autore(Vittorio Rizzoli) e sono quello già citato sopra e "lezioni di sistemi d'antenne".

[EdmondDantes]

Differenza tra statico e stazionario?

[IsidoroKZ]

Un'altra cosa che mi premeva chiedere a isidoro è perché parte della potenza viene riflessa??
Infatti da quello che so io un'onda per essere riflessa deve incontrare un mezzo con velocità di fase diversa ma nell'esempio fatto da me il mezzo era tutto omogeneo!Allora quale è il motivo della riflessione??

La riflessione e` causata da una discontinuita` di impedenza non di velocita` di fase.

Per quanto dicevi prima, suggerirei un ripasso profondo non sempre riesco a capire quanto dici.

[RenzoDF]

@ maxstu : Per un ripasso, puoi usare

viewtopic.php?f=10&t=16278

le prime lezioni magari sono troppo semplici per te, ma andando avanti le successive possono essere utili.

[maxstu]

Benissimo!!!
Tutto in Inglese!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Se ci fossero i sottotitoli......

comunque Dai adesso provo a guardarmelo magari riesco a capire qualcosa in più...

Grazie mille per i consigli!

Ciao e Buone Feste a tutti.

[IsidoroKZ]

Benissimo!!!
Tutto in Inglese!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Se ci fossero i sottotitoli......

E` in inglese? non me n'ero accorto. Credevo fosse in hindi .

Una delle tante caratteristiche della pronuncia indiana e` che manca la semivocale [w] che viene sostutuita con [v]. Qualche volta l'accento tonico va un po' a spasso, il ritmo e` tutto scoppiettante, il dittongo ei non e` molto presente le p, t e k non sono esplose... Comunque lo si capisce perfettamente

[maxstu]

Video visto!
Ho capito la metà delle cose(non ho l'orecchio allenato come isidoro ).
comunque mi sembra che non dica niente di più di quello che si trova nei normali libri di testo....

Però mi ha dato lo spunto per riformulare la domanda in maniera che si capisca:
La guida d'onda rettangolre guida l'onda prodotta dall'antenna mediante riflessioni successive, questo perché è completamente chiusa nei quatro lati.
Nella linea di tx qual è il meccanismo che permette di guidare l'onda del generatore?
infatti ci sono solo due fili e quindi la struttura è aperta.

Questo era in pratica quello che chiedevo nei precedenti post.