Ricevitori FM a cristallo

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La ricezione della gamma FM (88-108 Mhz) è abbastanza complicata, se paragonata a quella delle onde medie e corte. Ancor di più se si utilizza un cristallo per la rivelazione. Intraprendiamo alcuni esperimenti per ricevere le emittenti broadcast commerciali e per ascoltare la nostra musica preferita, a patto di seguire scrupolosamente alcuni accorgimenti tecnici e pratici. Senza un'opportuna amplificazione, infatti, è possibile ricevere le stazioni trasmittenti distanti non più di 5-6 Km circa. Si può effettuare l'audizione in cuffia ad alta impedenza o, meglio ancora, con casse amplificate. Intraprendiamo, dunque, questa emozionante esperienza, a dir di molti impossibile, per accrescere il bagaglio tecnico e culturale nella ricezione delle onde radio.

La realizzazione di un ricevitore in Onde Medie a cristallo, a modulazione di ampiezza e alla frequenza compresa tra 500 Khz e 1600 Khz, è cosa assai semplice. Basta realizzare un circuito accordato composto da una bobina tarata e da un condensatore variabile, rivelare il segnale con un diodo, applicarlo ad una cuffia ad alta impedenza e il gioco è fatto. In questi casi è obbligatorio disporre di un'ottima antenna e una presa di terra, ma l'operazione di ricezione, a queste "basse" frequenze, è realmente alla portata di tutti. La modulazione avviene in senso verticale e la voce modifica l'ampiezza della portante.

Trattare e rivelare i segnali in modulazione di frequenza (FM), a frequenze notevolmente più alte, è un'operazione quasi impossibile, utilizzando pochi componenti elettronici e circuitazioni poco adeguate. In questo caso la modulazione avviene in senso orizzontale e la voce modifica la frequenza della portante mentre la sua ampiezza resta immutata. Siamo in mezzo alle onde ultracorte, in piena banda VHF, e gli ostacoli cui ci si deve imbattere, sono i seguenti:

  • Alta frequenza (88-108 Mhz): nella banda VHF
    (Very high frequency) operano radio commerciali, forze dell'ordine, televisione, ecc. E' complicato realizzare il detector a queste frequenze, in quanto occorrono componenti di prima scelta. E' come scattare una foto ad una macchina a forte velocità;
  • Ampiezza limitata: tali segnali, si dice, sono "piccoli piccoli". Una trasmissione AM presenta ampiezze ben più elevate e facilmente trattabili;
  • Rivelazione più complicata: la modulazione di frequenza, infatti, accelera e decelera l'onda portante, seguendo il segnale modulato. L'estrazione dell'audio è molto più elaborato;
  • Ricezione locale: le onde radio FM non sono ricevibili a grande distanza. Il loro raggio d'azione ha una portata ridotta, solitamente una breve propagazione ottica, con zone d'ombra variabili anche spostandosi di pochi centimetri. Criticità abbastanza elevata;
  • Antenna adatta: per la ricezione occorre utilizzare un'apposita antenna, visti i bassi segnali ricevuti;
  • Poco amplificabili: l'amplificazione del segnale FM, a tali frequenze, è critica e occorrono strategie circuitali particolari per raggiungere lo scopo;
  • Miniaturizzazione: il trattamento di tali frequenze esige un'accurata sensibilità da parte del costruttore. Si devono utilizzare collegamenti cortissimi, fili dritti e non piegati, che darebbero luogo a induttanze e capacità parassite indesiderate. Con la pratica tale aspetto sarà, sicuramente, quello che ne gioverà maggiormente.

Per fortuna, anche se pochi, vi sono alcuni vantaggi che giustificano l'investimento di tempo nella realizzazione di tale ricevitore sperimentale:

  • La costruzione di un RX FM è, sicuramente una sfida ai massimi livelli. Se si riesce a realizzare, le soddisfazioni saranno tante e la fatica ben ricompensata da altrettanta fierezza;
  • La larghezza di banda è elevata, per cui una stazione può essere ricevuta con relativa semplicità. Le trasmissioni delle forze dell'ordine, per esempio, occupano una fetta piccolissima dello spettro elettromagnetico, per cui esse non possono assolutamente essere effettuate con l'autocostruzione di ricevitori di questa tipologia;
  • Il canale FM è immune alle interferenze elettromagnetiche (fulmini, radiofrequenze, spurie, ecc) e statiche per cui l'audizione è ottima;
  • Grazie alla grande larghezza di banda, la qualità audio è ottima e la musica che si ascolta è, realmente, ad alta fedeltà.

Si tratta, dunque, di piccoli pretesti che spingono e motivano l'hobbista a intraprendere, magari nel week end, tale bella esperienza.

Principio della FM

A differenza della modulazione AM (ampiezza modulata o modulazione d'ampiezza), che varia la forza della portante (la sua ampiezza, appunto) per trasportare la voce e i suoni, la FM, come detto prima, effettua rapide variazione di frequenza della portante per poter far transitare l'informazione. La portante radio è continuamente rallentata o accelerata, la sua frequenza cambia in relazione alle variazioni del segnale audio. Tale cambiamento dell'onda portante si chiama modulazione.

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Lo Slope Detector

Uno dei più semplici rivelatori del segnale FM, facilmente realizzabile, è lo slope detector (rivelatore di pendenza). La sua uscita dovrebbe variare linearmente, in proporzione alla frequenza istantanea applicata all'ingresso del circuito.

Solitamente esso è accordato leggermente al di sopra o al di sotto della frequenza da ricevere. Dal momento che il Q intrinseco del circuito è molto buono, una sintonizzazione esatta sulla frequenza da ricevere produrrebbe solo una portante "muta", azzerando anche i segnali vicini. E', dunque, il lieve spostamento della sintonia che contribuisce a decodificare il segnale audio. Per questi motivi tale demulatore è definito anche "rivelatore a fianco". Sostanzialmente esso trasforma una variazione di frequenza in una di tensione.

In uscita ci sarà sempre una lieve variazione della frequenza, ma il circuito sarà in grado di trasformarli in variazione di ampiezza, il cui segnale può essere applicato ad un diodo rilevatore. La qualità in riproduzione non è eccezionale ma è più che sufficiente, tenendo conto che stiamo realizzando un circuito interamente passivo e sprovvisto di qualsiasi tipo di amplificazione.

slope-detectorIn questa configurazione è di estrema importanza, praticamente decisivo, l'accoppiamento tra le due induttanze. Esso deve risultare estremamente efficiente e ciò si può ottenere variando la posizione e la distanza tra le due bobine, in modo che il segnale passi nel migliore dei modi. Tali manovre consentono di ottenere un ricevitore abbastanza sensibile e selettivo.

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Primo schema elettrico

Questa configurazione è un po' particolare perché la rivelazione del segnale è affidata a quattro diodi montati a ponte, allo scopo di trasferire tanto le semionde positive quanto le negative. I diodi utilizzabili [...]

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6 Comments

  1. Maurizio Maurizio 10 marzo 2016
    • Giovanni Di Maria Giovanni Di Maria 10 marzo 2016
  2. rromano001 11 aprile 2016
    • Maurizio Maurizio 15 aprile 2016
      • rromano001 17 aprile 2016
  3. rromano001 17 aprile 2016

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