Radio ricevitori e radio trasmettitori

Il  trasmettitore radio è una apparecchiatura elettronica utilizzata per la generazione di radioonde per mezzo delle quali è possibile la trasmissione a distanza , senza fili, dei suoni.

fig.1
fig.1

Per far ciò le radioonde che viaggiano nello spazio a velocità della luce, vengono modulate da suoni udibili aventi frequenze  comprese fra i 20 ed i 15.000 Hz.
Il radio ricevitore è in grado di raccogliere i segnali inviati dal radio trasmettitore e convertirli in vibrazioni sonore udibili all' orecchio umano.
Nello shema a blocchi di fig.1 sono indicate le parti essenziali costituenti il radio trasmettitore ed il radio ricevitore. 

Radio trasmettitore

 Le onde radio, prodotte da un generatore di radio frequenza, viaggiano nello spazio ad una velocità pari a quella della luce e non sono udibili.

Le onde sonore, udibili, invece viaggiano ad una velocità molto inferiore e possono percorrere distande limitatissime.

Ciò dipende dalla diversa natura delle onde sonore e delle onde radio.
Se voglio trasmettere il suono a grandi distanze devo servirmi delle onde radio; ma come faccio se queste non sono udibili?

Utilizzo le onde radio come supporto per il trasporto a distanza delle onde sonore.
Basta modulare in ampiezza o frequenza l'onda radio utilizzando come modulante l'onda sonora.
Fissiamo per ora la nostra attenzione alla modulazione d'ampiezza.
esistono delle tecniche elettroniche che permettono di far variare l'ampiezza della portante, che mantiene inalterata la sua frequenza radio, seguendo le variazioni d'ampiezza dell'onda sonora.

Dopo la modulazione l'onda radio viene amplificata e trasmessa nello spazio dall'antenna trasmittente.

fig.2
fig.2

La  parte alta della fig.2 ci  da un'idea di come avviene la modulazione d'ampiezza.

Radio ricevitore

Le onde radio modulate, captate dall'antenna ricevente, dopo essere state  amplificate (non sempre la radio frequenza viene amplificata) vengono rivelate.

Con la rivelazione "estraggo"  dall'onda modulata, che è radio frequenza nel caso delle radio ad amplificazione diretta o a  media frequenza nel caso di radio a conversione di frequenza, l'onda modulante  a bassa frequenza.

L'onda rivelata viene poi amplificata e riprodotta in altoparlante.

Nella  parte bassa del disegno di fig.2 è schemattizzato questo processo.

fig.3
fig.3

In fig.3 è rappresentato un RX  che è collegato all'antenna tramite una linea di trasmissione (cavo coassiale) .

Perchè il tutto funzioni a dovere occorre che l'impedenza d'uscita dell'RX sia adattata a quella della linea, che quella della linea sia adattata a quella dell'antenna  e che quella dell'antenna lo sia a quella dello spazio pari a 377Ω.

Relativamente all'impedenza d'uscita dell'RX ho letto da qualche parte che non è necessario che ci sia adattamento fra RX ed antenna ...... ma non capisco cosa si intendesse dire..........per forza dico io l'adattamento è con la linea.................sarà poi la linea ad adattarsi all'antenna........................o si voleva dire che non è necessario che ci sia adattamento fra RX e linea......................strano,.........poi dalla stessa fonte ho letto che gli RX hanno impedenza pari a 50 .........................Tutti??  non so;..................... se comunque hanno impedenza d'uscita pari a 50 Ω e facile adattarli ad una linea coassiale che ha prorio 50 Ω anzi non c'è proprio bisogno di alcun adattamento, sono già adattati.

Per quanto riguarda l'adattamento fra linea ed antenna ne ho parlato da qualche altra parte e le cose mi sembrano più chiare.

Per quanto riguarda invece l'adattamento dell'impedenza dell'antenna con quella  dello spazio che è pari a 377Ω ...devo cercare di capire meglio, ho letto tante cose ma non se ne parla mai in modo esplicito.

Perchè mi sto fissando tanto sull'adattamento di impedeza?....perchè la trasmissione di potenza al carico è massima quando l'impedenza del generatore  è pari a quella del carico.

fig.4
fig.4

prendiamo infatti il circuito di fig.4

Possiamo scrivere:

E = I Zi + I Z;  moltiplicandoù il primo ed il secondo membro per I otteniamo: 

EI - I2Zi  = I2Z; ma I2Z è la potenza assorbita dal carico cioè:

EI - I2Z = P; facendo la derivata di P rispetto ad I ed annullandola otteniamo le condizioni per cui la potenza trasmessa al carico è massima:

dP/dI = E - 2IZi = 0 sostituendo ad E la sua espressione otteniamo:

 I Zi + I Zc = 2IZi dividendo per I si ottiene: Zi + Z= 2Zi  da cui  Zi = Zc

cioè quando l'impedenza  del generatore è uguale a quella del carico la potenza è massima.

All'ingresso della radio ho un circuito come in fig. 5. che ha la funzione di sintonizzare la banda voluta;  data dalla differenza fra fra la frequenza minima e quella massima..

Per le onde onde lunghe  ho :

  • fM   = 300.000 Hz;
  • fm  = 150.000  Hz.;

per le medie 

  • fM   = 1.500.000 Hz;
  • fm   = 500.000 Hz.;

per le corte 

  •  f = 16,6MHz Hz;
  •  fm  = 6 MHzHz.;

Sappiamo che in risonanza f = 1/2π √LC ; per ottenere la sintonia ad una data frequenza f posso fissare L e far variare C oppure fissare C e far variare L.

Supponiamo di fissare il valore di L ( come di solito avviene) dalla formula posso ricavare C che risulta pari a:

C= 1/ (4π 2Lf2) ; introducendo in questa il valore della frequenza minima ottengo il valore della capacità (massima) necessaria ; introducendo il valore della frequenza massima ottengo il valore della capacita (minima) necessaria.

Come si calcola l'induttanza L ?

Si procede in questo modo:

IL circuito di fig. 5 quando il condensatore variabile C è impostato per il valore minimo ha una capacita minima pari a

Cm = Cr + Co dove Cr è la capacita residua del variabile fornita dal costruttore (tutto aperto)  e  Co è la capacita residua  del circuito  da calcolare (la capacità residua totale del circuito è pari a Co+Cr)..

La capacità massima del circuito è pari a CMΔC + Cr +Co dove ΔC è l'escursione del variabile.. 

Sappiamo che a Cm corrisponde la frequenza fM  e che a CM la frequenza fm

Sappiamo inoltre che  Cm/CM = (fm/f)2

fig.5
fig.5

da questa formula si ricava Co ( il calcolo è riportato in fig.5).

A questo punto  conosco Ce CM  e posso quindi calcolare il valore di L.

L= 1/ (4πC f2) = 1/ (4πCM f2

fig.6
fig.6

Prendiamo in esame il trasformatore d'aereo di fig.6.

Abbiamo visto come si calcola L, vediamo ora di calcolare L.

La bobina La può essere collegata direttamente all'antenna oppure alla placca della eventuale prima valvola amplificatrice  di radio frequenza.

nel primo caso si ipotizza che la capacità d'aereo non sia mai inferiore di 100pF e si fa in modo che risuoni ad una frequenza esterna alla banda ricevuta (o maggiore o minore); nel secondo caso si considera una capacità anodo-catodo intorno ai 15pF; anche in questo caso si deve far in modo che la risonanza avvenga ad una frequenza esterna alla banda di lavoro.