La radio
Com’è fatta e come funziona
Della prof.ssa Luchetti Stefania
Come funziona la radio?
SEGNALI IN
INGRESSO
SEGNALI INTERMEDI
ACUSTICI
ELETTRICI
ELETTRO
MAGNETICI
SEGNALI IN
USCITA
ELETTRICI
ACUSTICI
Come si genera il suono?
Il suono si produce dalla vibrazione meccanica di un
corpo, sorgente di onde sonore.
Quando un corpo vibra (ad es. una corda di chitarra),
comprime e decomprime l’aria che si trova intorno ad
esso; si genera così un’onda elastica che propaga
nell’aria suoni, voci e rumori, nello stesso modo con cui
si propagano le onde sulla superficie di uno stagno,
quando vi si getta un sasso. A velocità diverse, le onde
sonore si propagano anche nei liquidi e nei solidi.
Rappresentazione di un’onda sonora
su un sistema di assi cartesiani
lunghezza d’onda λ
ampiezza
Ciclo o periodo T
L'ampiezza di un'onda sonora rappresenta il
massimo spostamento, rispetto alla posizione
di equilibrio, che le molecole del mezzo di
propagazione compiono al passaggio dell’onda.
Essa è dunque il valore massimo che l'onda
raggiunge nel tempo e si riferisce a metà della
distanza tra il punto più alto di un'onda e il suo
punto più basso.
Al crescere dell'ampiezza, aumenta la forza con
la quale viene colpito il timpano dell'orecchio e
quindi l'intensità con cui il suono è percepito.
La lunghezza d’onda è la distanza tra due punti
corrispondenti dell’onda sonora: nell’esempio in
figura è la distanza tra due picchi (creste)
successivi dell’onda, ma può anche essere tra due
punti più bassi (ventri) successivi, ecc.
f = T/s = frequenza = numero di cicli al secondo
o numero di oscillazioni nell’unità di tempo
Si misura in hertz
Poiché il suono è immateriale, come tale
non può essere catturato e trasmesso.
Per fare ciò, occorre cambiarne la natura:
lo si trasforma in segnali elettrici variabili
e poi in onde elettromagnetiche.
Le radioonde, diffuse da un’antenna, si
propagano in linea retta, se non ci sono
ostacoli.
Per trasmetterle a grande distanza, si
sfruttano le proprietà della ionosfera di
riflettere parzialmente le onde medie
(lunghezza d’onda da1 km a 100 m) e
corte (lunghezza d’onda da 100 m a 10
m). Tale trasmissione non è possibile per
le frequenze molto basse (lunghezza
d’onda da 10 m a 1 m).
Sfruttando le onde elettromagnetiche è
possibile comunicare senza cavi con
mezzi aerei e navali in movimento, con
satelliti artificiali, ecc.
L'onda radio emessa da un'antenna A può
raggiungere l'antenna B seguendo diversi
percorsi:
- l'onda diretta è quella che si propaga
lungo la congiungente delle due antenne;
- l'onda terrestre è quella riflessa dalla
superficie del terreno;
- poiché il suolo riflette soltanto in modo
parziale, sulla superficie «striscia» un'onda
superficiale;
- l'onda spaziale è quella riflessa dalla
ionosfera.
Amplificazione del suono
Per diffondere la musica in una sala concerti
occorre amplificare il suono da cui è formata.
Per fare ciò occorrono:
• Un microfono
• Un amplificatore
• un altoparlante.
Come è fatta la radio?
voce
Amplificatore
bassa frequenza
microfono
Circuito
c
oscillante
modulatore
Amplificatore
onda modulata
Antenna trasmittente
Amplificatore
Amplificato
alta
frequenza
radiotrasmittente
radioricevente
Amplificatore
s
alta frequenza
sintonizzatore
s
Demodulatore o
s
rivelatore
Amplificatore
s
bassa frequenza
voce
Antenna ricevente
altoparlante
Funzionamento del microfono
Il microfono è un trasduttore di
segnale: trasforma infatti l'energia
meccanica del suono in energia
elettrica.
Le onde sonore che entrano nel
microfono fanno vibrare una
membrana, sotto la quale si trovano
dei granuli di carbone che vengono
compressi.
La compressione produce variazioni
nella corrente continua, che passa nel
filo conduttore , perciò dal microfono
esce una corrente variabile che
riproduce fedelmente il suono.
Possiamo far coincidere la nascita della radio con gli eventi che portarono nel 1895 Guglielmo Marconi a
impiantare il primo sistema di telecomunicazioni ad onde Hertziane (si trasmettevano e ricevevano messaggi
via radio). Da quel momento il progresso dell'attività radiantistica ha avuto un costante sviluppo che, oggi,
permette di trasmettere a distanze enormi anche con apparecchi di ridotte dimensioni .
L'unità di misura della frequenza, il ciclo per secondo (hertz, Hz), prende nome dal tedesco Heinrich Hertz . 1
kilohertz (kHz) corrisponde a 1000 cicli/s, 1 megahertz (MHz) a 1 milione di cicli/s, mentre 1 gigahertz (GHz) a
1 miliardo di cicli/s.
Per poter trasmettere delle onde sonore via radio dobbiamo legarle a delle onde portanti in
radiofrequenza. Per fare questo si utilizza un procedimento detto di modulazione. La
modulazione può agire sulla frequenza e cioè sul numero di oscillazioni al secondo che l'onda
può avere (siamo nel caso dell' FM) oppure agire sull'ampiezza dell'onda (AM). Le
caratteristiche dei due segnali sono molto diverse, mentre le prime danno luogo a ricezioni più
nitide, meno sensibili ai temporali, ma su brevi distanze, le seconde raggiungono distanze
molto elevate, ma facilmente soggette ad interferenze.
Onde sonore di uguale frequenza e diversa
intensità
Onde sonore di uguale
intensità e diversa
frequenza
Parti e loro funzione
Microfono
trasforma le onde sonore in corrente elettrica variabile (onda
modulante)
Circuito oscillante
Produce un’onda sinusoidale , usata come vettore per la
trasmissione (onda portante)
Amplificatore a bassa frequenza
Amplifica l’ampiezza delle onde a bassa frequenza
Amplificatore ad alta frequenza
Amplifica l’ampiezza delle onde ad alta frequenza
Modulatore
Sovrappone l’onda modulante a quella portante, modificandole
l’ampiezza e la frequenza (onda modulata)
Amplificatore onda modulata
Amplifica l’onda modulata
Antenna trasmittente
Trasmette nello spazio le radioonde
Antenna ricevente
Raccoglie dallo spazio le radioonde
Sintonizzatore
Seleziona fra tutte le radioonde che arrivano, quelle della
frequenza desiderata
Demodulatore o rivelatore
Separa l’onda modulante da quella portante per consentirne
l’ascolto
altoparlante
Trasforma i segnali elettrici variabili in vibrazioni di un
diaframma metallico, che riproduce esattamente la voce di chi
parla
R.A.R.E.C.O.
Relazioni fra le parti e fasi sequenziali di funzionamento
Fasi di funzionamento
Parti
Voce
microfono
Circuito oscillante
Amplificatore bassa
frequenza
Amplificatore alta frequenza
Modulatore
Amplificatore onda modulata
Antenna trasmittente
Antenna ricevente
Sintonizzatore
Demodulatore
Altoparlante
spazio
A) Trasmissione radioonde
1 2 3 4 5 6 7 8
B) Ricezione radioonde
9 10 11 12 13 14
15
Comunicazione scritta delle sequenze di funzionamento della radio
A) Produzione delle onde elettromagnetiche e loro diffusione nello spazio
1. La voce di chi parla produce onde sonore, che fanno vibrare una sottile
membrana, posta sopra una capsula contenente granuli di carbone. La
membrana, comprimendo in modo maggiore o minore i granuli, causa
variazioni nella loro resistenza elettrica, perciò la corrente elettrica continua
che passa assume un andamento variabile (onda modulante).
2. I segnali elettrici che escono dal microfono sono molto deboli, vengono
perciò amplificati da un amplificatore a bassa frequenza.
3. Il circuito oscillante produce oscillazioni elettriche ad alta frequenza,
amplificate da un amplificatore ad alta frequenza (onda portante).
4. - 5. dagli amplificatori le onde, modulante e portante, giungono al modulatore,
che le sovrappone, dando al segnale che esce la possibilità di raggiungere
grandi distanze (onda modulata).
6. L’onda modulata viene amplificata da un amplificatore dell’onda modulata.
7. – 8. Dall’ amplificatore dell’onda modulata il segnale passa all’antenna che lo
irradia nello spazio sotto forma di onda elettromagnetica.
B) captazione delle onde elettromagnetiche e loro riconversione in
segnali acustici.
9.- 10. le radioonde vengono captate dallo spazio dall’antenna
ricevente e inviate al sintonizzatore.
11. Il sintonizzatore consente di selezionare fra tutte le onde che
arrivano, quelle della frequenza desiderata e poi le invia
all’amplificatore ad alta frequenza per potenziarle.
12.- 13. Dall’amplificatore ad alta frequenza le onde passano al
demodulatore che separa l’onda portante da quella modulante.
Quest’ultima è però troppo debole, allora viene mandata
all’amplificatore a bassa frequenza che la rinforza.
14. -15. Dall’amplificatore a bassa frequenza il segnale arriva infine
all’altoparlante, formata da una bobina e da una sottile membrana
metallica, che vibra per effetto della corrente variabile che passa
nell’avvolgimento della bobina, con una frequenza corrispondente a
quella del diaframma del microfono, emettendo così onde sonore
riproducenti esattamente la voce di che sta parlando al microfono.