
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.
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.
In 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.
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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La modulazione è una tecnica che forse non si tiene tanto in considerazione, ma permette per esempio di ridurre in primis la dimensione dell’antenna evitando lunghezze esagerate. Hai pensato di valutare altri condensatori di differente dielettrico per migliorare la stabilità ?
Si, più che stabilità, con questi schemi semplici, si parla di efficenza, selettività e sensibilità.
La ricezione delle FM è complicata, rispetto l’AM e, a volte, basta davvero un niente per non ricevere nulla.
Per esempio, in un esperimento con un piccolo rx FM, molto semplice, mi ero accorto che non riuscivo ad ascoltare nulla in cuffia. Motivo: l’angolazione di una bobina: l’ho ruotata di circa 10° e il segnale è magicamente apparso.
Dal titolo pensavo ad un ricevitore con filtro a cristallo, a mio parere il titolo andrebbe modificato usando la parola diodo e minimale come aggettivo di ricevitore.
Consiglio un condensatore in serie all’uscita audio con valore intorno a 10-47nF e tensione di lavoro di almeno 100V per separare la continua:
– tutti i rivelatori sono accoppiati in continua per cui se vi fossero stazioni di elevata potenza nei dintorni, anche non sulla stessa frequenza, la tensione in uscita potrebbe essere non trascurabile,
– la banda radioamatoriale dei 2m e’ troppo vicina.
Il terzo circuito con le due bobine, si potrebbe trasformare in rivelatore a prodotto che soffre molto meno della modulazione incrociata, tutti questi rivelano anche la modulazione AM e di conseguenza di fase che e’ legata alla frequenza.
Come supporto una vetronite delle basette millefori e’ sufficiente senza scomodare ceramica o berillio.
A mio parere l’articolo potrebbe essere rivolto ad appasionati alle prime armi, forse qualche foto della realizzazione potrebbe essere d’aiuto.
Maurizio cosa intendi con la frase “permette per esempio di ridurre in primis la dimensione dell’antenna evitando lunghezze esagerate”?
Niente di particolare. Ho messo in luce la nozione classica della modulazione dal punto di vista della lunghezza dell’antenna in funzione della frequenza. Interessanti considersazioni 😉
Maurizio, chiedo scusa ma continuo a non capire, ultimamante uso poco la lingua italiana in campo tecnico, cerchero’ di usare per quanto possibile parole semplici restando lontano dalla teoria dei campi EM.
Intanto aprofitto per commentare anche un errore che ho visto nel mio testo, va letto come o discriminatore, circuiiti degli albori delle radiocomunicazioni.
Lunghezza d’onda: questa e’ legata in condizioni normali alla velocita’ della luce nel vuoto che e’ il limite massimo del sistema isolato, nel mezzo la luce ha velocita’ limitata dal mezzo in cui propaga regolata dalle permeabilita’ magnetica e la costante dielettrica che a loro volta insieme alla forma determinano anche l’impedenza del mezzo. Da qui l’impedenza del vuoto pari a 120 pigreco Ohm.
Da questo si definisce la lunghezza del radiatore o antenna, quando le dimensioni non lo permettono si riduce la misura di conseguenza l’efficienza -> lunghezza equivalente, dalle formule di propagazione delle onde EM si ricava in funzione della geometria la quantita’ di radiazione captata.
https://it.wikipedia.org/wiki/Lunghezza_d'onda
Qui sulle antenne senza dilungarmi, a mio parere ne parla abbastanza bene senza entrare troppo nella teoria.
https://it.wikipedia.org/wiki/Antenna
infine modulazione ovvero cambiare il metodo del “trasporto” dell’informazione:
https://it.wikipedia.org/wiki/Modulazione
alcuni termini sempre degli albori:
OL Onde Lunghe AM LW
OM onde medie AM MW
OC onde corte AM SW
infine la parte in MF o FM ove viene modulata in frequenza in VHF cioe’ circa tre metri o cortissime da cui poi la tassonomia internazionale, la parte riservata alle trasmissioni commerciali nota come banda FM tra 86/87 e 108MHz, dopo comincia la banda areonautica con modulazioni sia AM che FM .
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_transmission_sites
VIsto il periodo che si vuol ricordare anche l’alternatore di Alexanderson puo’ stare in tema come tributo, le stazioni ad alta potenza in onde medie lunghe tendono ad essere spente, il prossimo evento sara’ il 3 luglio:
https://en.wikipedia.org/wiki/Alexanderson_alternator
http://alexander.n.se/?lang=en
Il primo discriminatore FM serviva proprio per regolare la velocita’ della macchina e quindi la sua frequenza, data la massa del rotore e le tecnologie dell’epoca non era possibile modulare in frequenza ma solo sintonizzarlo.
Le tecnologie del 1800 primi 900 lasciano sempre nostalgia ed ammirazione, le vecchie radio a cristallo o a galena spero raggiungano nei musei il futuro del dove sono nati molti dispositivi moderni come le prime radio a valvole.
A presto
Roberto
va letto come o discriminatore
deve diventare
va letto come rivelatore a rapporto o discriminatore.
se possibile correggere e poi eliminare questo messaggio ringrazio anticipatamente.
Roberto