Radio

Messaggi senza fili

Data
c. 1895
Epoca
Era elettrica
Fase
V Era elettrica
Difficoltà

Tavola

Legenda
  1. 1Tasto telegrafico Morse
  2. 2Rocchetto di Ruhmkorff
  3. 3Spinterometro
  4. 4Antenna
  5. 5Coherer
  6. 6Martelletto

Anatomia

Spire in circuito, tra la presa sotto la leva di sinistra e quella sotto la leva di destraLeve del commutatore: quella di sinistra avanza di dieci spire, quella di destra di unaCristallo di galena con il baffo di gatto, accanto ai morsetti della cuffiaCuffia: due auricolari da 2000 a 3000 ohm, come raccomanda la circolareIl Bureau of Standards degli Stati Uniti descrisse questo ricevitore nell'aprile 1922, nella circolare 120, per chi voleva ascoltare le nuove trasmissioni con un apparecchio fatto in casa. La bobina è di filo di rame n. 24 ricoperto di cotone, avvolto a spire affiancate su un tubo di cartone di 10 cm di diametro, circa 34 spire per pollice. Ogni dieci spire esce una presa attorcigliata fino alla 70ª, poi una a ogni spira fino all'80ª. Il commutatore di sinistra sceglie una delle prime prese, quello di destra una delle ultime dieci, e solo le spire tra le due leve sono in circuito. Con l'antenna formano un circuito che risuona su una sola frequenza: più spire danno più induttanza e una frequenza più bassa. L'induttanza viene dalla formula di Wheeler per bobine di qualsiasi lunghezza. L'antenna, 23 m di filo a circa 9 m d'altezza con la sua discesa, è trattata come una linea di circa 600 ohm. Ben al di sotto della banda equivale a 180 pF verso terra, a qualcosa di più verso l'estremo alto; le frequenze sono quindi approssimate. Con tutte le 80 spire l'apparecchio si accorda intorno a 469 kHz, e copre i 500–1500 kHz promessi dalla circolare. Nel 1922 le stazioni americane trasmettevano notizie e musica su 360 metri, i bollettini dei raccolti e il meteo su 485 metri: qui, circa 35 e 54 spire. La galena lascia passare la corrente in un solo verso, e la cuffia trasforma in suono ciò che passa. I fili d'antenna e di terra e i collegamenti sotto la base non sono disegnati.

La radio trasmette segnali attraverso lo spazio sotto forma di onde elettromagnetiche, prodotte da una corrente che oscilla molto rapidamente in un filo e captate da un altro filo lontano. Guglielmo Marconi trasformò gli esperimenti di laboratorio in un telegrafo senza fili funzionante nel 1895, e all'inizio del Novecento seguì la radiodiffusione di voce e musica.

Che cos’è

Un trasmettitore radio fa oscillare molto rapidamente una corrente elettrica in un filo, l’antenna, che emette onde elettromagnetiche capaci di viaggiare alla velocità della luce. Quando incontrano un altro filo, le onde generano una copia minuscola della corrente originale, che un ricevitore trasforma in suono o in segni su una striscia di carta.

La tavola mostra il primo sistema utilizzabile, il telegrafo a scintilla di Marconi del 1896, che inviava solo i punti e le linee dell’alfabeto Morse. All’inizio degli anni Venti le stazioni trasmettevano già voce e musica agli apparecchi nelle case.

Come funziona

Un oscillatore di Hertz con due aste di ottone terminate da sfere, e un anello di filo aperto su un minuscolo spinterometro Quando una scintilla scoccava nell’oscillatore di Hertz, una scintilla minuscola saltava nell’anello dall’altra parte della stanza.

Nel trasmettitore una batteria alimenta attraverso il tasto telegrafico Morse un rocchetto di Ruhmkorff, cioè una bobina a induzione. La bobina eleva la tensione a migliaia di volt e carica due sfere di ottone separate da un piccolo intervallo, lo spinterometro. Quando la tensione è abbastanza alta, una scintilla attraversa l’intervallo e, finché dura, lascia che la carica corra avanti e indietro nell’antenna a frequenza altissima. Ogni scintilla emette un breve treno di onde. Una pressione breve sul tasto dà un punto al ricevitore, una più lunga una linea.

Marconi sollevò un lungo filo verticale su un palo e collegò l’altro lato dello spinterometro a una lastra di metallo sepolta. Con questa antenna collegata a terra la portata passò da poche centinaia di metri a diversi chilometri.

Un cristallo di galena in una coppetta di ottone, sfiorato da un filo sottile montato su un braccio regolabile Nel rivelatore a baffo di gatto, un filo sottile appoggiato su un cristallo di galena lascia passare la corrente in un solo verso.

Anche il ricevitore aveva antenna e terra, con in mezzo un coherer: un tubetto di vetro con limatura metallica sciolta tra due tappi d’argento. Di solito la limatura conduce male. Le onde in arrivo fanno aderire i granelli e li rendono conduttori: una pila locale può farvi passare corrente e azionare un relè, che comanda un campanello o una scrivente Morse. Un martelletto batte poi sul tubo e stacca la limatura prima del segnale successivo.

I trasmettitori a scintilla spargevano l’energia su un’ampia banda di frequenze e si disturbavano a vicenda. I circuiti accordati, fatti di bobina e condensatore, permisero a ogni stazione di restare sulla propria frequenza. I trasmettitori successivi emettevano un’onda continua con un’intensità che seguiva la voce: è la modulazione di ampiezza, o AM. Nel ricevitore un rivelatore, prima un cristallo e poi una valvola termoionica, elimina l’onda radio e lascia il suono.

Come costruirla

La radio funzionante più semplice è la radio a galena. Non ha bisogno di pile: tutta la sua energia arriva dalle onde della stazione. La bobina e il condensatore descritti qui sintonizzano gran parte della banda AM delle onde medie, a seconda dell’antenna, e l’apparecchio funziona meglio nel raggio di un trasmettitore potente.

Montare l’antenna. Tendere da 15 a 30 metri di filo di rame, il più alto e dritto possibile, tra due alberi o pali, con isolatori alle estremità, e portare un filo di discesa fino all’apparecchio.

Fare la presa di terra. Piantare per un metro un picchetto di rame o di acciaio zincato in un terreno umido e collegarlo con un filo corto e spesso. Non usare mai un tubo del gas.

Avvolgere la bobina. Su un tubo di cartone o di plastica di circa 8 cm di diametro, avvolgere da 60 a 90 spire affiancate di filo di rame smaltato da 0,3 a 0,5 mm. Fare una presa ogni dieci spire e raschiare lo smalto nei punti da collegare.

Aggiungere un condensatore di sintonia. Un condensatore variabile con un massimo di circa 350-500 picofarad, acquistato o recuperato da una vecchia radio a pile e collegato ai capi della bobina, sintonizza le stazioni. Non aprire vecchi apparecchi alimentati dalla rete: i loro condensatori possono conservare una carica pericolosa anche molto tempo dopo averli staccati dalla presa. Senza condensatore variabile si può comunque sintonizzare in modo approssimativo spostando l’antenna da una presa all’altra.

Montare un rivelatore. Il più semplice è un diodo al germanio. Funziona anche, con pazienza, un pezzetto di galena sfiorato da un filo sottile.

Collegare e ascoltare. Collegare la terra all’estremità inferiore della bobina e l’antenna a una delle prese: meno spire sintonizzano frequenze più alte, più spire frequenze più basse, e un’antenna lunga spesso funziona meglio su una presa intermedia. Mettere in serie rivelatore e auricolare, e collegare anche questa coppia ai capi della bobina. Usare un auricolare piezoelettrico ad alta impedenza con una resistenza da 50 a 100 kiloohm ai suoi capi, oppure una vecchia cuffia ad alta impedenza; gli auricolari moderni a bassa impedenza caricano troppo il circuito. Ruotare lentamente il condensatore.

Sicurezza. Un’antenna esterna attira i fulmini: scollegarla e collegarla a terra prima che arrivi un temporale, e non toccarla mai durante. Il picchetto di terra dell’apparecchio non protegge dai fulmini; un’antenna esterna permanente richiede uno scaricatore e una messa a terra adeguati, installati secondo le norme locali. Tenere ogni filo ben lontano dalle linee elettriche, perché il contatto può uccidere, e non salire sui tetti senza una scala sicura e una seconda persona. Non costruire un trasmettitore: quasi tutti richiedono una licenza, e i trasmettitori a scintilla sono vietati ovunque perché disturbano gli altri servizi. I rocchetti di Ruhmkorff producono migliaia di volt e danno scosse dolorose e pericolose.

Storia ed evoluzione

Nel 1865 James Clerk Maxwell previde che campi elettrici e magnetici potessero propagarsi insieme come onde. Tra il 1886 e il 1888, a Karlsruhe, Heinrich Hertz produsse queste onde con le scintille, le rilevò dall’altra parte del laboratorio con un anello di filo e mostrò che si comportavano come la luce. Édouard Branly (1890) e Oliver Lodge (1894) svilupparono il coherer, un tubo di limatura metallica che diventa conduttore all’arrivo delle onde. Il 7 maggio 1895 Aleksandr Popov presentò a San Pietroburgo un ricevitore con un coherer a scuotimento automatico, costruito per registrare i fulmini lontani.

Un antico triodo a vuoto con un filamento incandescente, una griglia di filo e una placca di metallo La valvola triodo amplificava i segnali deboli, migliorò la ricezione e favorì la diffusione delle trasmissioni radio.

Guglielmo Marconi, che lavorava a Villa Griffone, la casa di famiglia vicino a Bologna, puntò fin dall’inizio alla telegrafia. Nell’estate del 1895, con un’antenna verticale collegata a terra, inviò segnali a circa due chilometri, oltre il colle dei Celestini, e un aiutante dall’altra parte confermò la ricezione con un colpo di fucile. Nel 1896 si trasferì in Inghilterra e depositò il brevetto. Il 12 dicembre 1901, a Signal Hill, a Terranova, lui e George Kemp udirono i tre punti della lettera S trasmessi da Poldhu, in Cornovaglia, grazie a un filo sostenuto da un aquilone. Per alcuni storici sentirono solo disturbi, ma il servizio transatlantico regolare cominciò nel 1907.

Il 21 dicembre 1906 Reginald Fessenden trasmise via radio voce e musica da Brant Rock, nel Massachusetts, davanti a testimoni invitati. In seguito scrisse di aver diffuso la vigilia di Natale un programma per le navi in mare; quel racconto risale al 1932, e non è stato trovato alcun documento del 1906 che lo attesti. Il 2 novembre 1920 la stazione KDKA della Westinghouse, a Pittsburgh, diffuse i risultati delle elezioni presidenziali, e negli anni Cinquanta i transistor resero le radio tascabili.


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