Facciamo chiarezza sul concetto di terra

Da un po' di tempo mi capita di ricevere domande da parte di radioamatori circa la massa o la terra per un'antenna o per le apparecchiature radio in stazione.

Una domanda tipica è questa:

"Ma per un'antenna long wire posso far arrivare in terrazzo una cordina elettrica collegata ad un paletto dispersore messo in giardino? Oppure collego la cordina all'impianto di terra della casa?"

Da questo genere di domande si intuisce che fra il popolo degli OM autocostruttori c'è una enorme confusione sul concetto di terra per le antenne e quello di terra per le apparecchiature radio e la confusione nasce fra quella che è la terra dell'impianto elettrico e quella che deve essere la "terra" per un'antenna, perché a tutti gli effetti sono due cose ben diverse soprattutto sotto l’aspetto “radio” e solo in un caso possono essere intese allo stesso modo, ossia quando entrambe sono nello stesso posto.

Terra dell'impianto elettrico.

Quando si parla della terra dell'impianto elettrico, si tratta di un conduttore di guardia che circola per tutto l'impianto elettrico che è connesso ai vari carichi di casa (elettrodomestici, caldaie, climatizzatori, ecc.) e che fa capo ad un sistema di dispersione nel terreno o equipollente.

Tale sistema di dispersione nel terreno può avere caratteristiche diverse in base alle necessità dell'impianto, perché se si tratta di un sito di tipo residenziale, deve avere caratteristiche sufficienti a permettere l’intervento dei dispositivi salvavita in caso di presenza di “corrente di guasto”, in altri casi invece si richiedono specifiche più rigide.

Questo significa che il sistema di dispersione di terra dell’impianto elettrico domestico può avere valori ohmici dell’ordine di alcune decine di ohm, quindi non bisogna dimenticare che il sistema di terra di un impianto elettrico in uno stabile residenziale, è concepito per la protezione delle apparecchiature e delle persone da sovratensioni e da dispersioni elettriche da guasto, mentre nel caso di utilizzo per un sistema di antenna non bisogna trascurare quel valore ohmico che andrà a interagire con i valori di impedenza dell'antenna.

Terra per le antenne.

Per quanto riguarda le antenne invece, quando si parla di terra da collegare a un sistema radiante, si intende che abbia un effetto "locale", cioè non una cordina elettrica collegata alla terra dell'impianto elettrico, ma proprio una terra che si trovi proprio lì, nel punto esatto dove l'antenna deve essere collegata, quindi una terra che faccia "sentire" al sistema radiante il potenziale e la resistenza del terreno.

Per questo se si parla di una terra da collegare a una long wire, ha senso solo se il sistema di dispersione è a "distanza zero" dal punto di connessione dell'antenna, perché in quel punto ci deve essere un'impedenza minima tendente a zero e potenziale zero.

E perché deve essere a "distanza zero" e non ha senso collegarlo con una o più cordine elettriche?

Perché le cordine elettriche sono dei conduttori che quando vengono percorsi dalla radiofrequenza, lungo la loro lunghezza si creano ventri e nodi di tensione e di corrente che fanno assumere un'impedenza variabile in base alla loro lunghezza, visto che si vanno a comportare come linee di trasmissione con un proprio coefficiente di velocità, perciò per questo è facile immaginare che il valore di impedenza potrà essere molto lontano dallo "zero ideale" nel punto di connessione e che si andrà a sommare al valore ohmico del sistema di dispersione.

Piani di terra artificiali.

Tornando alla terra per le antenne bisogna citare alcune varianti particolari in base al sistema radiante adottato; spesso in certe antenne verticali si usa mettere un certo numero di radiali di varie lunghezze stesi appoggiati al suolo costituiti da cordina elettrica.

Questo costituisce un buon sistema di terra per un’antenna, dal momento che lo scopo è quello di creare un accoppiamento capacitivo con terreno, quindi più alto è il numero dei radiali e migliore sarà l'accoppiamento.

Per finire poi, visto che si è accennato alla terra per le antenne, bisogna spendere anche due parole per il famoso piano di massa (o di terra) artificiale per le antenne verticali con radiatore risonante.

Questo consiste in un numero di radiali filari "risonanti" sulla frequenza di funzionamento della verticale (ground plane), dove l'impedenza di ogni singolo radiale si andrà a mettere in parallelo a quelle degli altri radiali.

Questo sistema sostituisce la connessione con il sistema di dispersione di terra quando non se ne ha uno veramente efficiente a disposizione vicino all'antenna verticale, ma ancora più importante è il fatto che consente di sollevare l'antenna verticale dal suolo.

Il suo funzionamento è abbastanza semplice; i radiali risonanti a 1/4 d'onda non devono essere troppo vicini al terreno e debbono essere isolati alle estremità dove ci sarà un'alta impedenza, quindi nel punto opposto, vicino alla connessione al polo freddo dell'antenna, garantiscono una bassa impedenza e un punto a potenziale pressoché fermo che non permette la circolazione della corrente di modo comune lungo la calza del cavo coassiale.

Per concludere con una considerazione e far comprendere la differenza fra una terra elettrica ottenuta collegando un conduttore a tubazioni idrauliche poste sul terrazzo e un piano di terra artificiale costituito da radiali risonanti, si può dire che per il primo sistema il valore ohmico sarà un’incognita determinata anche dalle condizioni meteorologiche e stagionali, mentre per il secondo, mettendo per esempio 3 radiali risonanti, si otterrà un impedenza di circa 18 ohm che rimarrano tali a prescindere dalle condizioni meteorologiche e stagionali.