Scientia

Antenele sunt dispozitivele folosite la emisia şi recepţia undelor radio prin/din aer şi/sau spaţiul cosmic. Sunt folosite pentru a transmite unde radio către locaţii distante, dar şi pentru a recepţiona semnale radio venite de la surse îndepărtate. Antenele sunt folosite nu doar la emisia şi recepţia semnalelor radio ale staţiilor publice de radio pe care le ascultăm zilnic în maşinile și casele noastre. Transmisiile de televiziune folosesc şi ele frecvenţe din spectrul undelor radio, ca şi radarele militare şi civile, telefonia mobilă sau sateliţii artificiali. Majoritatea aparatelor care au încorporate transmiţătoare sau receptoare radio (precum telefoanele mobile, aparatul de radio din mașina fiecăruia, antena clasică "de bulgari" pe care o foloseam înainte de 1989 pentru a vedea mai mult de 2 ore de program TV zilnic, sau mai noile antene satelit, etc.) dispun de o antenă.

Practic, antenele convertesc undele electromagnetice în curenţi electrici şi viceversa. Antenele constau în aranjamente de materiale conducătoare de electricitate (cum sunt cuprul şi aluminiul), care generează şi radiază un câmp electromagnetic drept răspuns la aplicarea unei tensiuni electrice (curent electric alternativ) la capetele sale, respectiv care pot fi plasate în mijlocul unui câmp electromagnetic pentru a induce în ele un curent electric, deci pentru a genera un voltaj între capetele lor.

Antenele sunt de diferite forme şi dimensiuni, în funcţie de frecvenţele pentru care sunt concepute şi pe care încearcă să le recepţioneze.  Antenele pot avea forme plecând de la un fir metalic lung şi destul de solid (asemenea antenelor de la aparatele de radio AM/FM din majoritatea maşinilor noastre), până la formele bizare asemănătoare accesoriilor din bucătărie ale antenelor satelit (vezi figura - wikimedia.org). Pentru sateliţii aflaţi la zeci de mii de kilometri depărtare, NASA foloseşte antene parabolice imense, de până la 60 de metri în diametru!

Dimensiunea optimă a unei antene radio este legată de frecvenţa undelor electromagnetice pe care antena trebuie să le recepţioneze. Această relaţie are de-a face cu viteza luminii şi distanţa pe care undele electromagnetice o pot parcurge într-un anume interval de timp. Viteza luminii este de 300,000 de kilometri pe secundă. Să presupunem că vrem să construim o antenă de telecomunicații pentru un post de radio care să emită în AM pe frecvenţa de 680 kHz. Trebuie să transmitem în atmosferă o undă electromagnetică sinusoidală cu această frecvenţă. Într-un ciclu complet, adică în intervalul de timp dintre două maximuri succesive ale amplitudinii (puterii) undelor emise, emiţătorul va muta electronii atomilor din antenă într-o direcţie, le va schimba apoi direcţia de deplasare şi va repeta acest ciclu. Cu alte cuvinte, electronii îşi vor schimba direcţia de deplasare de patru ori pe parcursul unui ciclu complet al undei electromagnetice sinusoidale. Dacă emiţătorul lucrează la frecvenţa de 680,000 herţi, acest lucru înseamnă că un ciclu durează (1/680,000)=0.00000147 secunde. Un sfert din această perioadă înseamnă 0.0000003675 secunde. Mişcându-se cu viteza luminii, câmpul electromagnetic indus în antenă de mişcarea alternantă a electronilor poate străbate 0.11 km în acest interval de 0.0000003675 secunde. Ceea ce înseamnă că dimensiunea optimă a antenei emiţătorului care va transmite pe 680 kHz este de aproximativ 110 metri. De aceea posturile de radio AM au nevoie de turnuri de transmisie foarte înalte. Pe de altă parte, în cazul unui telefon mobil care funcţionează la 900 MHz, dimensiunea optimă a antenei este de 8.3 cm. De aceea telefoanele mobile au antene foarte scurte, la modelele de dată relativ recentă acestea fiind chiar încorporate în aparatul propriu-zis.