Un’antenna coassiale viene utilizzata per condurre onde a radiofrequenza (RF) a una frequenza specifica tra dispositivi elettronici, come sistemi di posizionamento globale (GPS), telefoni cordless, sistemi di rete locale wireless (WLAN) e sistemi di comunicazione in edifici, tunnel, unità di trasporto pubblico e per i servizi di emergenza. Lo scopo dell’antenna è sia schermare che dirigere un segnale RF specifico in modo che raggiunga la sua destinazione con la massima forza e la minima distorsione o interferenza da altri segnali. Il primo brevetto per un’antenna coassiale negli Stati Uniti (USA) è stato depositato nel 1937 da Arnold B. Bailey mentre lavorava per i Bell Telephone Laboratories.
Le caratteristiche primarie delle antenne coassiali sono che hanno una bassa attenuazione o perdita di segnale dovuta all’accoppiamento; sono entrambi forti e stabili; e sono facili da installare. I requisiti di installazione includono tenere l’antenna ad almeno 4 pollici (circa 10 cm) di distanza dalle pareti, utilizzare morsetti non metallici e non conduttori per tenere l’antenna in posizione, evitare strutture metalliche nelle vicinanze dell’antenna e fornire protezione contro la polvere e sporco. Tutto ciò che si deposita sulla guaina dell’antenna coassiale può causare distorsione o perdita del segnale.
L’antenna tubolare più comunemente in uso è costituita da un conduttore interno, un dielettrico concentrico, un conduttore esterno, un nastro barriera di mica e una guaina esterna. I conduttori interni sono realizzati in rame solido o filo di alluminio ramato, mentre i conduttori esterni sono generalmente tubi di rame o nastri di rame sovrapposti, fresati e scanalati. Tra i conduttori interno ed esterno, il dielettrico concentrico è un nucleo in schiuma che fornisce protezione contro gli incidenti che potrebbero influenzare la ricezione e la trasmissione del segnale. I segnali RF condotti attraverso il rame provocano il riscaldamento del rame, quindi il nastro barriera di mica protegge l’antenna dal surriscaldamento che può causare la distorsione del segnale. La guaina esterna è costituita da un materiale termoplastico flessibile in polietilene che agisce come ignifugo.
Poiché la costruzione è molto simile, i cavi coassiali possono essere utilizzati anche come antenne coassiali. Le antenne coassiali, tuttavia, presentano alcune differenze rispetto alle caratteristiche di base del cavo coassiale. L’onda di modalità magnetica elettrica trasversale (TEM) che si crea e cresce all’interno dell’antenna si irradia verso l’esterno, a differenza dei cavi coassiali standard. Piccoli spazi o aperture nel conduttore di rame esterno dell’antenna possono creare il meccanismo di accoppiamento tra l’interno dell’antenna e l’ambiente esterno all’antenna coassiale.
Le antenne possono essere configurate sia come modalità accoppiata che come modalità radiante. La dimensione, la posizione, la forma e la distanza delle aperture del conduttore determinano i meccanismi di accoppiamento dell’antenna coassiale e le caratteristiche di radiazione. La modalità accoppiata significa che le aperture sono più vicine tra loro rispetto alla frequenza operativa e che l’antenna funziona su un’ampia gamma di frequenze. La modalità radiante significa che le aperture sono distanziate all’incirca alla stessa frequenza operativa e irradiano con la frequenza richiesta.