La radio ed il suo impatto sulla società degli anni '20


Le scoperte in campo elettrotecnico ed elettronico fatte tra la fine del XIX ° secolo (Maxwell, "Trattato dell'elettricità e dell'elettromagnetismo"-1873-)e l'inizio del XX° secolo(Marconi, invio del primo messaggio radio attraverso l'Oceano Atlantico-1901-)portarono alla costituzione dei primi apparecchi radiofonici ovviamente molto rudimentali e costosi. L'eccessiva onerosità dei costi e gestione rendevano l'apparecchio alla portata di poche e ricche persone. La radio divenne forse il primo status-simbol che identificava "il ricco tra i ricchi" E' per questo che all'inizio la radio trova le sue applicazioni più salienti in campo militare e per esperimenti su larga scala. Significativo è l'esempio di utilizzo dell'apparecchio radiofonico per il salvataggio de naufraghi del Titanic (1912). Ma già dagli anni venti i progressi in campo tecnologico associano la diffusione dell'apparecchio ad una fascia più ampia di popolazione.


Memorandum sulla collisione del Titanic, la più grande nave varata all'inizio del XX° secolo, e l'iceberg che la fece affondare il 14 Aprile del 1912.

Per quanto riguarda la modificazione dello scopo d'uso dell'apparecchio nel nostro secolo possiamo ricondurla alle seguenti tappe fondamentali: la prima stazione radio commerciale inizió regolarmente le trasmissioni nel 1920, ma generalmente si considera epoca d'oro delle stazioni radio quella che va dal 1925 al 1950. La H3C fu la prima rete nazionale americana che trasmetteva permanentemente; essa fu realizzata negli anni venti dalla RADIO - CORPORATION - OF - AMERCAN. Negli anni trenta la radio divenne poi comunemente usata sugli aerei, dalla polizia e dal personale militare.

L'elemento che influenzò principalmente la società americana degli anni venti fu sicuramente il ricevitore radio piuttosto del trasmettitorre. In particolare l'invenzione del circuito "eterodina", nel 1906, ma soprattutto del "supereterodina", nel 1930, ful'elemento che consentì lo sviluppo su vasta scala del ricevitore radio in quanto questa nuova tecnologia permise di realizzare apparecchi radiofonici di prestazioni superiori ai precedenti (ricevitori a larga banda) pur riducendo drasticamente gli ingombri e i costi. Questo circuito permette di trasformare un sistema a sintonia variabile caratterizzato da una amplificazione diretta del segnale captato dall' antenna, in un sistema a sintonia fissa in cui la suddetta amplificazione avviene a una frequenza costante chiamata Fi. La restrizione della banda di amplificazione, ottenuta tramite questo circuito, permette di ridurre notevolmente l'influenza del rumore termico nel ricevitore e di migliorare quindi la qualità del segnale.

Struttura a blocchi di un Radio-ricevitore Supereterodina AM:

Antenna: l'antenna è il dispositivo che permette di captare ed emettere nell'etere le onde elettromagnetiche che trasportano le informazioni, in genere nell'ordine delle decine di pW, per trasferirle al circuito. L'antenna è solitamente a ferrite (ricevitori portatili, installazioni fisse) o a stilo (ricevitori per auto); la più usata è la prima, costituita da una bobina avvolta su un nucleo di ferrite.
Considerando l'equazione della lunghezza d'onda:
Dove la lunghezza d'onda è data dalla velocità della luce (300'000 Km/s) fratto la frequenza della mia onda. Esistono così antenne di diverse di dimensioni fisiche direttamente proporzionali al segnale da trasmettere, ad esempio ad onda intere, mezz'onda, un quarto d'onda ecc.., rimanendo comunque di dimensioni multiple di due.
Preselettore d'ingresso: il segnale captato dall'natenna viene poi passato al preselettore d'ingresso che ha prevalentementente tre funzioni:
1) amplificare il segnale proveniente dall'antenna, il quale avendo una potenza minima non riuscirebbe a pilotare gli stadi successivi, ottenendo così un aumento della sensibilità del radioricevitore. Questa amplificazione non dovrà essere però troppo elevata in quanto comporterebbe un sensibile aumento del rumore negli stadi successivi;
2) operare un filtraggio, cioè scarta le frequenze non desiderate;
3) essendo un blocco unidirezionale, evita che le oscillazioni prodotte dall'oscillatore locale vengano inviate, tramite l'antenna, nell'etere.
Convertitore di frequenza (mixer up) e oscillatore locale: questo dispositivo, componente principale del circuito supereterodina, esegue una conversione di frequenza, più precisamente permette di centrare il segnale di frequenza F, che si desidera ricevere, in corrispondenza di una certa frequenza fissa detta intermedia (Fi). A tale scopo, a questo tripolo (due ingressi, una uscita) vengono applicati due segnali: un segnale di frequenza F, proveniente dal preselettore di ingresso, corrispondente al segnale da ricevere, e uno proveniente dal cosidetto oscillaotre locale o tuning di frequenza Fl. Tale frequenza è strettamente dipendente alla frequenza del segnale che si desidera ricevere e precisamente:
Dove Fi è la frequenza intermedia che, nel caso della trasmissione in modulazione di ampiezza (AM) è uguale a 470 KHz. Nel convertitore di frequenza si produce, per battimento tra il segnale portante modulato e il segnale prodotto dall'oscillatore locale, un segnale, ancora modulato, composto da un corteo di armoniche, la più importante delle quali risulta essere quella con frequenza pari a:
Come si vede dalla formula di cui sopra, questa differenza è uguale alla frequenza intermedia al cui valore viene portato il segnale modulato. Il vantaggio del sistema supereterodina consiste proprio in questo: modificando la sintonia di ingresso, è possibile modificare parallelamente la frequenza dell'oscillatore locale, in modo che il segnale modulato risultante dal battimento, abbia sempre la medesima frequenza portante (Fi). Si osservi che, nell'operazione di miscelazione dalla quale ha luogo il battimento, la larghezza delle bande laterali si mantiene inalterata (cioè di 9KHz) conservando così l'informazione della modulante.
Uno dei problemi principali del sistema ricevitore è la presenza nell'etere di un disturbo avente frequenza F + 2Fi chiamata frequenza immagine : se infatti il segnale portato da tale frequenza entrasse nel miscelatore dal battimento risulta | F + 2Fi - Fl | = | F + 2Fi - F - Fi | = Fi perciò si sovrapporrebbe al segnale da noi desiderato. Siamo in grado di ovviare a questo inconveniente grazie al preselettore d'ingresso il quale amplifica una banda, di 9 KHz, centrata sulla frequenza della portante modulata tagliando la frequenza immagine che si trova in banda oscura (fuori dai 9 KHz). Ad esempio : F = frequenza della stazione radio = 600 KHz Fl = frequenza dell' oscillatore locale = F + Fi = 600 + 470 = 1070 KHz Fimm = frequenza immagine = F + 2Fi = 600 + 2*470 = 1540 KHz La Fimm viene reiettata dal preselettore d' ingresso in quanto risulta essere all' esterno della sua banda passante come si vede dal grafico sottostante.
Filtro Fi: come detto in precedenza, a valle del convertitore di frequenza troviamo un corteo di armoniche; il FILTRO ha il compito di selezionare l' armonica di frequenza Fi trasportante il segnale modulato e di tagliando tutte le altre.
Amplificatori: dopo essere passato per il filtro, il segnale viene amplificato da una serie di amplificatori a frequenza intermedia il cui numero e il cui guadagno devono essere sufficienti affinchè il segnale in ingresso al demodulatore raggiunga le caratteristiche ottimali per poter essere demodulato. Gli amplificatori a Fi devono avere le seguenti carateristiche:
1) guadagno: deve essere sufficiente perchè il demodulatore lavori in buona linearità
2) larghezza di banda: determina il rapporto segnale/rumore
3) risposta in ampiezza e fase: la condizione che le componenti significative dello spettro del segnale ricevuto non devono subire alterazioni sia in ampiezza che in fase.
Demodulatore: per modulazione si intende una variazione dei parametri tipici dei segnali periodici di base secondo le esigenze dell'informazione da trasmettere. L'operazione inversa, cioè riottenere il segnale orginario dopo che questo è stato modulato, si definisce demodulazione. Il demodulatore ha quindi la funzione di fornire il segnale originario,quello che contiene le informazioni che ci interessano,all'amplificatore a bassa frequenza, nel ricevitore AM, di deve effettuare una demodulazione secondo l'ampiezza del segnale da demodulare, mentre nel ricevitore FM la domodulazione andrà effettuata sulla frequenza.
Controllo Automatico del Guadagno(AGC): Per mantenere ottimale il livello del segnale, in modo tale che il successivo amplificatore audio non comporti distorsione, l 'AGC preleva la componente continua del segnale in uscita del demodulatore confrontandola con un livello prestabilito dal progettista; eventualmente, se da tale confronto risultasse una disugualianza, questo sistema agirebbe direttamente sul guadagno degli amplificatori a frequenza intermedia, tramite la modifica dell' hFE dei transistor.
Amplificatore a bassa frequenza: L' amplificatore audio ha il compito di elevare il livello di potenza del segnale, da valori dell'ordine del mW a valori dal centinaio di mW per i ricevitori portatili ed al centinaio di watt per i ricevitori alimentati alla tensione di rete. Generalmente è costituito da uno stadio di preamplificazione e da un amplificatore di potenza. L'amplificatore è solitamente collegato direttamente con l'altoparlante che trasforma gli impulsi elettrici in onde sonore udibili dall'utente.

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