Antenne di
microfoni
Per introdurre il tema delle antenne di microfoni, iniziamo dal caso più semplice: un dipolo. Immaginiamo due microfoni perfettamente omnidirezionali (e dalle caratteristiche in ampiezza e frequenza perfettamente piatta) situati in due punti distinti dello spazio.
Immaginiamo ora una sorgente puntiforme (e perfettamente sferica) s situata in un punto qualunque dello spazio.
Il segnale proveniente da s arriverà con un ritardo differente sui due microfoni. La differenza di ritardo (l'unica misurabile dal punto di vista del dipolo) sarà data dalla differenza di cammino r e dalla velocità del suono.
Supponiamo ora di ritardare il segnale proveniente da m1 esattamente della differenza di ritardo, e di sommarlo a quello proveniente da m2. Otterremo semplicemente la somma del segnale proveniente da s: le due componenti (in m1 e m2) sono state infatti rimesse in fase. Non così succederebbe per il segnale proveniente da s', le cui componenti in m1 e m2 hanno un differente ritardo relativo. Di esso, facendo la somma, eseguiremmo:
segnale(t) = fs'(t)+fs'(t+t')
dove t' indica la differenza tra il ritardo applicato e quello intrinseco alla posizione della sorgente, dovuta alla differenza di cammino r'. E' facile convincersi che questa operazione (lineare) equivale a filtrare il segnale con un filtro a pettine periodico (comb).
Naturalmente s non è l'unico punto dello spazio ad avere quella specifica relazione di ritardo tra le due componenti: tutti i punti che giacciono su un iperboloide di rotazione avente come asse di simmetria la congiungente i due microfoni e fuoco nel punto medio tra questi, avrebbero la stessa differenza di cammino.
Dunque, un dipolo è in grado, applicando tra i due segnali un opportuno ritardo e sommando, di lasciare intatto il segnale giacente sul corrispondente iperboloide, e di filtrare tutti gli altri secondo un filtro comb.
Il filtro comb naturalmente attenua l'energia del segnale, ma nei picchi l'energia è esattamente quella del segnale desiderato. Inoltre, non individua un punto, ma una superficie (iperboloide). Quindi, un dipolo ha sì una capacità selettiva spaziale, ma limitata.
Se si combinano più dipoli, com'è facile intuire, le cose migliorano notevolmente. Con tre dipoli orientati ortogonalmente (il che significa quattro microfoni, non sei, dato che uno può essere comune), il luogo dei punti con la corretta combinazione di differenze di cammino diventa l'intersezione dei tre iperboloidi,e quindi è un punto (o non esiste). Inoltre, i comb applicati agli altri punti sono, in generale, differenti (come spaziatura in frequenza), e quindi interferiscono distruttivamente.
Come il lettore avrà compreso, tutto ciò è controllato dai ritardi applicati ai segnali dei vari microfoni. Con tecniche DSP è relativamente semplice governare e variare questi ritardi. Il punto di presa, quindi, può essere pilotato elettronicamente.
Conclusa questa breve esposizione, la seguente pagina di link può essere utile a chi voglia approfondire il tema. La pagina è in inglese, perché i siti citati sono tutti in lingua inglese.
