Onde Elettromagnetiche
Le onde EM vengono classificate secondo la frequenza o la lunghezza d’onda. La Figura mostra una panoramica dello spettro elettromagnetico in tutta la sua estensione, mentre la Tabella riporta la nomenclatura in uso per le onde radio e le microonde (di nostro interesse).
| Sigla | Denominazione | \(f\) | \(\lambda\) | Sorgente |
|---|---|---|---|---|
| ELF | f estremamente basse | \(< 3\,KHz\) | \(0\div100\,km\) | Elettrodomestici |
| VLF | frequenze bassissime | \(3\div30\,KHz\) | \(100\div10\,km\) | Telecomunicazioni |
| LF | onde lunghe | \(30\div300\,KHz\) | \(10\div1\,km\) | Telecomunicazioni |
| MF | onde medie | \(300\,KHz\div3\,MHz\) | \(1\,km\div100\,m\) | Ultrasuoni |
| HF | onde corte | \(3\div30\,MHz\) | \(100\div10\,m\) | Antenne televisive e radio |
| VHF | frequenze altissime | \(30\div300\,MHz\) | \(10\div1\,m\) | Televisione |
| UHF | onde decimetriche | \(300\,MHz\div3\,GHz\) | \(1\,m\div10\,cm\) | TV, Telefonia mobile |
| SHF | Onde centimetriche | \(3\div30\,GHz\) | \(10\div1\,cm\) | TV satellitare |
| EHF | Onde millimetriche | \(30\div300\,GHz\) | \(1\,cm\div1\,mm\) | Radar, Radioastronomia |
Con il termine microonde si intendono solitamente le frequenze da \(300\,MHz\) a \(30\,GHz\) (e talvolta, anche fino a \(300\,GHz)\); la gamma \(30\div300\,GHz\) è nota anche con il nome di onde millimetriche. Oltre alla nomenclatura riportata nella tabella, esistono altri termini di uso comune. Ad esempio, l’insieme delle VHF e parte delle UHF (solitamente fino ad \(1\,GHz)\) è indicato comunemente con il nome onde ultracorte.
Sorgenti di uso comune
Micro Onde - Onde radio
I campi elettrici sono prodotti da qualunque dispositivo collegato ad una presa elettrica, anche se non acceso, e che possono essere schermati facilmente da materiali come mattoni, legno, metalli. I campi magnetici, al contrario, sono prodotti solo da apparecchi elettrici in funzione e sono difficilmente schermabili.
Forno a Micro Onde
Un forno a microonde si compone sostanzialmente di: (1) un generatore di microonde detto magnetron, (2) una guida d'onda per microonde; (3) una cavità di cottura.
Il magnetron è un tubo a vuoto alimentato ad alta potenza, che genera microonde di frequenza \(2,45\, GHz\), corrispondenti ad una lunghezza d'onda di \(12,24\,cm\), e aventi una potenza di circa \(700 W\). Altri \(400 W\) sono dispersi in calore.
Smartphone
I cellulari odierni utilizzano per lo standard 4G diverse frequenze. Quella comune a tutti gli operatori (banda 7) e utilizzata nelle città, aeroporti, centri commerciali è \(f = 2,6\,GHz\) con una \(\lambda = 12\,cm\).
Ma allora anche il telefono cellulare scalda il mio orecchio mentre parlo? In definitiva sì, ma l'entità del riscaldamento non è paragonabile a quella di un forno per diverse ragioni: Un forno a microonde ha in genere una potenza di circa \(1000\) o \(1500\, Watt\), mentre un telefono cellulare emette in media una potenza di \(0,25\,Watt\) (il valore di picco è circa \(1\, Watt\) e, inoltre, il telefono disperde la sua già piccola potenza in tutto l'ambiente, e, in particolare, verso la stazione cellulare con cui comunica.
5G: bande messe all’asta (i valori indicati sono quelli centrali delle bande): \(700\, MHz\) (prima occupata per le trasmissioni TV, sarà liberata entro il 2022); \(3,7\,GHz\) (coperture urbane) con \(\lambda = 8\,cm\)
Il 5G delle bande di frequenze delle cosiddette “onde millimetriche”, intorno alla frequenza dei \(26\,GHz\), rappresenta inoltre la seconda fase di sviluppo del 5G che sarà quella che porterà i maggiori cambiamenti nella struttura fisica delle reti sul territorio. Tale comunicazione non sarà solo tra persone, ma fornirà interconnessione di sistemi automatizzati, e la comunicazione diretta di dispositivi wireless. Le denominate “onde millimetriche” che in specifico corrispondono alle frequenze comprese tra \(30\div300\,GHz\) (lunghezze d’onda comprese tra \(1\div10\,mm\)).
Wifi
Wi-Fi è una famiglia di tecnologie per reti locali senza fili (WLAN) che utilizza dispositivi basati sugli standard IEEE 802.11. I dispositivi compatibili Wi-Fi possono connettersi a Internet tramite una WLAN e un punto di accesso wireless (access point). Con la tecnologia disponibile al 2017, un access point (o un hotspot) all'interno di un edificio può avere una portata di circa \(20\,metri\) (il segnale ad onde radio è attenuato dai muri), mentre all'esterno può coprire un raggio di circa \(100\,metri\) e, usando più punti di accesso sovrapposti, anche di diversi chilometri quadrati. I paesi membri dell'Unione europea e il Giappone applicano una normativa che impone agli apparati radio Wi-Fi di non irradiare con una potenza superiore ai \(100\, milliwatt\); le radiazioni elettromagnetiche emesse a questa potenza sono considerate molto inferiori alla soglia di pericolosità, per esempio il livello di radiazioni emesse dai dispositivi Wi-Fi è assai più basso rispetto a quello dei telefoni cellulari.