Radio

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

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.

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.

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.