The final post

Nel mio blog ho esposto il brevetto US2953782A, pubblicato da Byatt Dennis nel 1955. Il primo prototipo di antenna fu inventato da Heinrich Rudolf Hertz nel 1887. Il fisico tedesco se ne servì per dimostrare l'esistenza del campo elettromagnetico. Da quella data fino al 1960 le antenne prodotte presentavano sempre le stesse problematiche, ovvero la difficoltà di leggere tutte le onde polarizzate ad angolazioni diverse e la quasi impossibilità di trovare la giusta direzione delle onde in entrata. Dennis provò a dare una soluzione: propose di utilizzare due porzioni aeree (prima se ne utilizzava solo una) in grado di combinare tutti i piani di polarizzazione in entrata. Questo semplice sistema veniva poi unito con altri 3 in modo da formare un quadrato, in grado di definire con estrema precisione la direzione in entrata. La prima ditta a produrre l'antenna di Dennis fu la Marconi Wireless Telegraph nel 1960. A partire da quella data si ampliò notevolmente la produzione e la vendita di televisore, anche alle persone meno benestanti. Anche le pubblicità si espanserò, mirate sia alla vendita di nuovi apparecchi sia sotto forma di manuali di costruzione. Si iniziò poi ad utilizzare le onde elettromagnetiche in modi sempre diversi e più innovativi, come l'invenzione del cellulare o del forno microonde. Si può dire perciò che l'invenzione di Dennis facilitò la "rivoluzione" digitale moderna.

Rappresentazione schematica del brevetto di Dennis

Gli utilizzi moderni

Al giorno d'oggi esistono innumerevoli utilizzi per le antenne. La produzione di esse è diversificata in modo da effettuare al meglio il compito che spetta loro. In generale, l'utilizzo di onde elettromagnetiche non si limita più alla semplice trasmissione di dati e informazioni. Basti pensare al forno che "trasmette" calore al cibo attraverso microonde, oppure ai sensori a infrarossi, che tracciano i raggi infrarossi emessi dai corpi, ampiamente utilizzati come rilevatori di movimento per allarmi o l'accensione e lo spegnimento di alcune lampadine. In campo ludico, ampiamente utilizzati sono i sistemi wireless, sfruttati dai giocattoli dotati di comando a distanza, come macchinine, barche o droni, o dalle moderne console, come la Play Station 4. È difficile trovare ad oggi strumenti elettronici che non utilizzano onde elettromagnetiche. Perciò, alla base di questa "rivoluzione digitale" si può dire ci sia lo sviluppo dei sistemi di trasmissione, di cui Byatt Dennis fu un pioniere.

Abbecedario

Antenna
Byatt Dennis
Campo
Dipolo
Elettromagnetismo
Farad
Globalizzazione
Hertz
In fase
Lunghezza d'onda
Marconi
Nagoya
Onde radio
Polarizzazione
Quadrato
Ricezione
Stagno
Trasmissione
Unione Radiofonica Italiana
Viabilità
Zodiac

Le pubblicità

Negli anni '60 Si diffusero diversi annunci pubblicitari che lodavano le nuove potenzialità degli apparecchi televisivi. Alcune di esse erano dei veri e propri manuali per permettere alla gente comune di costruirsi la propria rudimentale antenna di ricezione del segnale.
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.introni.it/pdf/L%27antenna%25201960_01.pdf&ved=2ahUKEwj9kY7T-M3bAhWiYpoKHbiECsQQFjABegQIBhAB&usg=AOvVaw1IjlK9kqEZrcfH7-sfIy-8

La Marconi Wireless Telegraph

La prima impresa a produrre l'antenna brevettata da Dennis fu la Marconi Wireless Telegraph Co Ltd. Essa fu fondata dallo stesso Guglielmo Marconi nel 1897, in seguito al riconoscimento inglese del brevetto per la trasmissione senza fili. Lo scienziato italiano decise di aprire la prima fabbrica a Chelmsford nel 1898. La ditta potè così iniziare la ricerca e la produzione di vari dispositivi di trasmissione, concentrandosi nel frattempo ad una possibile espansione in Europa. In Italia, ad esempio, la Marconi fondò nel 1924 l'Unione Radiofonica Italiana (URI) che, sotto il regime fascista, ebbe il monopolio delle trasmissioni commerciali radiofoniche. Dopo la guerra, dall'URI nacque la RAI. Nel 1999 la Marconi fu fusa con la General Electric Company, venendo a creare la BAE System. Ad oggi, la BAE è la seconda più grande impresa di difesa al mondo, la più importante d'Europa.

Operaia al lavoro nella fabbrica della Marconi

Byatt Dennis

Della vita dell'autore del brevetto preso in esame si conosce molto poco. La firma di Byatt Dennis compare però in alcuni brevetti mirati al miglioramento della visibilità dei televisori a tubo catodico (https://patents.google.com/patent/US4281341A/en?inventor=Byatt+Dennis), miglioramenti inerenti i cristalli liquidi degli apparecchi più moderni (https://patents.google.com/patent/EP0291338A2/en?inventor=Byatt+Dennis) oppure ancora dei raccoglitori di dati per le variazioni di orientamento delle molecole polari (https://patents.google.com/patent/US4059827A/en?inventor=Byatt+Dennis). Si può dedurre che il lavoro di Dennis si sia concentrato soprattutto su una ricezione più ampia del segnale satellitare e sulla possibilità di migliorare gli apparecchi televisivi dell'epoca.

Esempio di televisore a tubo catodico degli anni '70

Gli sviluppi dell'invenzione

Dopo il brevetto di Dennis non vi furono notevoli miglioramenti nell'apparecchio in sè. La vera innovazione fu nel modo in cui si poteva utilizzare l'antenna, come per la telefonia mobile. L'invenzione del primo telefono senza fili viene attribuita a Martin Cooper, imprenditore statunitense che il 17 ottobre 1973 effettuò per la prima volta una telefonata in pubblico, di fronte ai giornalisti. Il dispositivo utilizzato si chiamava Dyna-Tac, pesava 1.5 kg e aveva una batteria con autonomia da 30 minuti, che si ricaricata in 10 ore circa (https://patents.google.com/patent/US3906166A/en).
Vennero poi progettate antenne in grado di ricevere segnali dallo spazio. Per fare ciòera necessario aumentare notevolmente le dimensioni dei dispositivi. Si iniziò ad utilizzare perciò l'alluminio, per alleggerire le strutture.

Martin Cooper intento a effettuare la prima telefonata mobile, 1973

I precedenti storici

Il primo utilizzo vero è proprio di antenna avvenne nel 1887, quando il fisico tedesco Heinrich Rudolf Hertz riuscì a dimostrare le equazioni del fisico scozzese James Clerk Maxwell. Per fare ciò utilizzò un sistema di dipolo elettrico, in grado di produrre un'onda elettromagnetica, data dall'unione di un campo magnetico ortogonale ad uno elettrico. In realtà, il primo utilizzo del termine "antenna" fu verso la metà del XIX secolo grazie a Guglielmo Marconi. Lo scienziato italiano ebbe l'intuizione di utilizzare il dipolo di Hertz per trasmettere dei veri e propri messaggi, utili soprattutto per la navigazione. Proprio per la sua posizione su di un alto palo, che in gergo marinaresco era chiamato "antenna", chiamò il dispositivo con il nome ancora oggi utilizzato.

Rappresentazione schematica del dipolo di Hertz

Word cloud

Bibliografia

(EISENMANN, 2000): Thomas R. EISENMANN, Cable TV:  Form Community Antennas to wired cities, senza luogo, https://hbswk.hbs.edu/item/cable-tv-from-community-antennas-to-wired-cities, 10 luglio 2000

(DE STASIO, 2010): Bruno DE STASIO, Design ottimo di un'antenna, Bari, Relatore: Luciano LAMBERTI, A.S. 2009/2010.

Contesti sociali e narrativi

I miglioramenti degli anni '60 permisero di ampliare e di migliorare i programmi televisivi e radiofonici, permettendo così di incrementare la diffusione di apparecchi televisivi anche nelle case di persone non del tutto benestanti. Proprio a questo proposito si iniziarono a produrre manuali sul funzionamento delle antenne, di cui mi soffermerò più tardi. I miglioramenti apportati nelle produzioni di antenne permise non solo di avere una più vasta gamma di canali, ma portò anche all'invenzione dei telefoni mobili, come sottolinea T.R. Eisenmann in un articolo del 2000. In più si iniziò a costruire antenne sempre più alte e moderne, che portarono alla rivoluzione dei materiali, come ha evidenziato De Stasio nella sua tesi di laurea del 2010.

Tipica famiglia che si raduna davanti alla televisione.

I contesti storici e materiali

Il brevetto di Dennis fu pubblicato nel 1955, ma solo nel 1960 furono prodotti i primi articoli dalla BAE Systems Electronics Ltd. A partire da quella data si osservarono notevoli miglioramenti sia nell'ambito delle telecomunicazioni che della produzione televisiva e radiofonica. Ad esempio, risale al gennaio del 1960 la prima puntata del programma radiofonico RAI "Tutto il calcio minuto per minuto", tutt'oggi ascoltato da migliaia di persone in tutt'Italia. A partire dal 1960, inoltre, vi fu un grande passo in avanti per quanto concerne i materiali utilizzati. Si passò dal ferro e dallo stagno, materiali relativamente leggeri, all'alluminio, utilizzato soprattutto quando le strutture si alzano in metraggio.

La Torre radio RAI di Caltanissetta, una delle più alte e funzionali d'Italia

Glossario

Polarization: polarizzazione
Electromagnetic field: campo elettromagnetico
Frequency: frequenza
Radio wawes: onde radio
Reciving aerial system: sistema di ricezione aerea
Plane of polarization: piano di polarizzazione
In-phase: in fase
Omnidirectional: omnidirezionale
Amplitude: ampiezza
Wawelenght: lunghezza d'onda
Dipole: dipolo
"Balun": dispositivo utilizzato per l'adattamento tra una linea bilanciata e una sbilanciata
Farad: unità di misura della capacità elettrica

Il brevetto di Byatt Dennis

Dennis propose un nuovo modello di antenna che riuscisse a leggere tutte le onde polarizzato in entrata di qualunque piano e riuscisse a definire tutte le direzioni di arrivo di queste onde radio senza errori. Perciò propose che il sistema aereo ricevente includesse una conbinazione di due porzioni aeree adattate per ricevere al massimo onde di un piano di polarizzazione, in modo che questi due piani siano perpendicolari tra loro. Così facendo era possibile produrre una combinazione del segnale in entrata per fornire così un'uscita definitiva. Fatto ciò, univa questo sistema con altri 3, posizionati in modo da formare un quadrato. Ciascun sistema deve possedere uno schema polare sostanzialmente omnidirezionale, in modo da campionare le uscite finali definitive. I risultati ottenuti vengono poi così confrontati con i campioni di un ricevitore comune, in modo da trovare una direzione definitiva del segnale in entrata.

Disegno del brevetto di Dennis

Alcune problematiche

Agli esordi le antenne erano in grado di ricevere e di analizzae onde radio in ingresso solo di un particolare piano di polarizzazione. In genere questo piano era o orizzontale o verticale. Perciò, tutte le componenti di onde radio in entrata con una diversa angolazione di polarizzazione rispetto all'antenna erano quasi del tutto sprecate. Inolte, quando venivano onde vaganti in entrata con una polarizzazione diversa, magari dovuta ad alcuni riflessi o a radiazioni proveniente da un trasmettitore forte, potevano dare origine a segnali di forza accettabile che causavano indicazioni di direzione errate.
Byatt Dennis, tra il 1955 e il 1960, tentò di dare una soluzione al problema, proponendo un particolare tipo di antenna.

Foto che ritrae Byatt Dennis

L'antenna

L'antenna è un dispositivo elettrico in grado di ricevere o di trasmettere onde elettromagnetiche. Rendono quindi possibili le telecomunicazioni.
Il termine antenna, così come lo intendiamo oggi, fu coniato da Guglielmo Marconi, e deriva dallo stesso termine marinaresco che indica il lungo palo, trasversale all'albero, che sostiene in alto la vela. In realtà le prime antenne rudimentali furono costruite nel 1888 da Heinrich Hertz durante i suoi esperimenti mirati a dimostrare l'esistenza delle onde elettromagnetiche. Marconi osservò che, apprendendo uno dei due terminali dell'antenna (all'epoca si utilizzavano cubi o sfere di ferro stagnato) su un alto palo (la famosa "antenna"), i segnali trasmessi e ricevuti potevano coprire distanze molto maggiori.

Esempio di antenna di Marconi