Radio (elettronica)

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Antenna per le trasmissioni radio

La radio è la tecnologia elettronica che utilizza le onde elettromagnetiche, la cui frequenza è al di sotto di quella della luce visibile, per le telecomunicazioni o alcuni altri scopi come la localizzazione di oggetti (radaristica) e lo studio di fenomeni celesti (radioastronomia).

Indice

[modifica] Terminologia

Le onde elettromagnetiche utilizzate per la radio sono chiamate onde radio.

L'apparecchio elettronico che permette di trasmettere e/o ricevere onde radio, è chiamato radio. In particolare, se è in grado solo di trasmettere è chiamato radiotrasmettitore o radiotrasmittente; se è in grado solo di ricevere è chiamato radioricevitore, o radioricevente; se è in grado sia di ricevere che di trasmettere è chiamato ricetrasmettitore o ricetrasmittente.

[modifica] Applicazioni della radio

Nikola Tesla e altri scienziati e inventori mostrarono l'utilità della telegrafia senza fili, radiotelegrafia, o radio, fin dal 1890. Inventata e realizzata prima da Nikola Tesla nel 1891 e poi[1] da Guglielmo Marconi nel 1895[2]. È la comunicazione tra due o più persone in codice Morse per mezzo di onde radio. Oggi è in disuso, sebbene venga ancora parecchio utilizzata dai radioamatori, per le lunghe distanze a cui si può trasmettere utilizzando poca potenza. La radiotelegrafia è stata la prima applicazione della radio: è la prima volta che le onde elettromagnetiche vengono utilizzate per trasportare un'informazione.
Inventata da Reginald Fessenden nel 1900. È la trasmissione e ricezione di contenuti sonori per mezzo di onde radio. Nei primi decenni si distingueva in radiotelefonia e radioaudizione circolare. La radiotelefonia ha sostituito la radiotelegrafia nella comunicazione tra due o più persone per mezzo di onde radio, la radioaudizione circolare è stata invece il primo sistema di diffusione del mezzo di comunicazione di massa che chiamiamo radio. Oggi il termine "radioaudizione circolare" è completamente in disuso. Oggi esistono le emittenti radiofoniche che diffondono onde radio per mezzo di un enorme antenna.
È una tipologia di radiofonia. È la comunicazione sonora (tipicamente vocale) tra due o più persone per mezzo di onde radio.
È la localizzazione di oggetti fissi o mobili per mezzo di onde radio.
Inventata da John Logie Baird nel 1925. È la diffusione alle masse di contenuti visivi e sonori per mezzo di onde radio emesse da trasmettitori posti sulla superficie terrestre.
È la diffusione alle masse di contenuti visivi e sonori per mezzo di onde radio emesse da trasmettitori posti su satelliti per telecomunicazioni geostazionari.
È lo studio di fenomeni celesti attraverso l'analisi delle onde radio che essi emettono naturalmente.
È l'accesso alla Rete Telefonica Generale per mezzo di onde radio e dispositivi mobili utilizzabili in ampie aree geografiche.
È una tipologia di telefonia mobile. È l'accesso alla Rete Telefonica Generale per mezzo di onde radio emesse e ricevute da trasmettitori posti sulla superficie terrestre e dispositivi mobili utilizzabili in ampie aree geografiche.
È una tipologia di telefonia mobile. È l'accesso alla Rete Telefonica Generale per mezzo di onde radio emesse e ricevute da trasmettitori posti su satelliti per telecomunicazioni e dispositivi mobili utilizzabili in ampie aree geografiche.

[modifica] Funzionamento

Per poter coprire la distanza tra la radio trasmittente e la radio ricevente, è necessario usare l'antenna: un dispositivo (trasduttore) in grado di trasformare una grandezza elettrica in segnali elettromagnetici.

La lunghezza e la forma delle antenne (trasmittenti e riceventi) sono proporzionali alla lunghezza d'onda della frequenza usata.

Nelle comunicazioni professionali o amatoriali, le antenne sono particolarmente curate, mentre nelle comunicazioni broadcast, generalmente l'antenna trasmittente emette una grande potenza. In questo modo le radio riceventi possono usare antenne anche di piccole dimensioni.

Per poter trasmettere informazioni da una trasmittente ad una ricevente, è necessario definire una frequenza ed una modulazione.

Ad esempio, per poter ricevere le emittenti radiofoniche private, è necessario usare un semplice apparato che riesca a sintonizzare le frequenze tra gli 87,5 e i 108 MHz in modulazione di frequenza (FM). Tali frequenze corrispondono ad una lunghezza d'onda di circa 3 o 4 metri.

[modifica] Le onde radio

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi la voce Onde radio.

Le onde radio sono una forma di radiazione elettromagnetica, creata grazie ad un elemento carico (nella classica trasmissione radio si tratta di un elettrone) accelerato con una frequenza legata alla porzione di radio frequenza (RF) dello spettro elettromagnetico. Nella radio, questa accelerazione è causata da una corrente alternata in un antenna. Le frequenze radio vanno da poche decine di hertz ad alcune centinaia di gigahertz.

Spettro elettromagnetico radio
ELF SLF ULF/VF VLF LF/LW MW HF/SW VHF UHF SHF/MW EHF

Altri tipi di radiazioni elettromagnetiche, con frequenze superiori allo spazio RF, sono l'infrarosso, la luce visibile, l'ultravioletto, i raggi x e i raggi gamma.

Quando l'energia di un singolo fotone associato a radiazioni elettromagnetiche di una data frequenza è troppo bassa per rimuovere un elettrone da un atomo, le onde aventi quella frequenza sono classificate radiazioni non ionizzanti; le onde radio sono sempre non ionizzanti.

Spettro elettromagnetico e diagramma di trasmissione radio di un segnale audio.

La radiazione elettromagnetica esiste grazie al fatto che campi elettrici oscillanti generano campi magnetici oscillanti, che a loro volta generano campi elettrici oscillanti e così via; le onde elettromagnetiche si propagano dunque nell'aria e nel vuoto dello spazio e non richiedono un mezzo di trasporto (a differenza di quanto accade con le onde acustiche). Quando le onde radio incontrano un conduttore elettrico (l'antenna), l'oscillazione elettrica o il campo magnetico (dipende dalla forma del conduttore) induce una corrente alternata nel conduttore. Questa può essere trasformata in audio o altri segnali che trasportano informazioni.

La parola radio è usata per descrivere questo fenomeno e le trasmissioni di televisione, radio, radar e telefoni cellulari sono tutte classificate come emissioni in radio frequenze.

[modifica] Storia

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi la voce Cronologia della radio.

Maxwell scrisse la teoria per la descrizione del fenomeno delle onde elettromagnetiche, nel suo "Trattato di elettricità e magnetismo (1873)". Hertz mise in pratica la teoria e generò onde elettromagnetiche usando dei semplici circuiti elettrici nei quali venivano create delle scariche elettriche ad alta frequenza (rocchetto di Ruhmkorff). Mediante dei circuiti risonanti riusciva a rivelare queste onde elettromagnetiche. Hertz realizzò così il primo oscillatore in grado di irradiare onde elettromagnetiche rilevabili a breve distanza.

Questo rudimentale sistema fu perfezionato nel tempo, passando dai semplici circuiti elettrici, ai sistemi coherer, molto più sensibili dei precedenti.

Ecco alcune tappe:

  • Nel 1887, David E. Hughes trasmise segnali radio usando un Trasmettitore di scintille comandato da orologio, raggiungendo una distanza di circa 500 metri.
  • Nel 1888, Heinrich Hertz produsse e misurò la distanza dell' Ultra Alta Frequenza (tramite transmettitore a scintilla).
  • Nel 1891, Nikola Tesla cominciò la ricerca wireless (senza fili). Sviluppò mezzi per la realizzazione di produzione di frequenze radio, dimostrò pubblicamente i principi della radio e trasmise segnali a lunga distanza.
  • Fra il 1893 e il 1894, Roberto Landell de Moura, un prete e scienziato brasiliano, condusse esperimenti. Non pubblicò le sue scoperte fino al 1900 ma più tardi ottenne un brevetto brasiliano.
  • Nel 1894 a Kolkata (Calcutta), Sir Jagadish Chandra Bose (J. C. Bose) inventò il coesore a mercurio, insieme al ricevitore telefonico, e fece esplodere una carica esplosiva a distanza tramite un segnale radio.
  • Nel 1894, Aleksandr Stepanovič Popov costruì il suo primo ricevitore radio, che conteneva un coesore, ma in effetti il coesore fu inventato per la prima volta da Édouard Branly. Popov mostrò il coesore, dopo tramutato in un analizzatore di segnale lampeggiante, alla Società Russa di Fisica e Chimica il 7 maggio, 1895.
  • Nel 1894, Guglielmo Marconi lesse il lavoro di Hertz e Tesla sulla telegrafia senza fili, e cominciò i suoi esperimenti. Un anno dopo fu fatto l'esperimento realizzato a Pontecchio (BO), durante il quale fu trasmesso un segnale morse oltre i 2 km di distanza. Nello stesso anno Tesla comunicava a più di 50 km dal suo laboratorio di New York a West Point.
  • Nel Dicembre del 1901 Guglielmo Marconi usò le invenzioni di J.C. Bose per ricevere il segnale radio nella sua prima comunicazione radio transatlantica su una distanza di 2,000 miglia (3,200 km) da Poldhu, UK, a St. Johns, Newfoundland. Marconi fu celebrato nel mondo per la sua trasmissione. Poco dopo gli fu dato il brevetto e ricevette così anche il Nobel insieme a Braun.
  • Nel 1935 Edwin H. Armstrong inventò la radio a frequenza-modulated (FM) , così un segnale audio può essere "statico," che è, interferenza da un apparato elettrico e atmosferico.
  • In 1943, la U.S. Corte Suprema degli Stati Uniti D'america scoprì che il lavoro di Marconi non era originale, e i diritti del brevetto furono restituiti a Nikola Tesla. Comunque, Tesla morì poco prima della sentenza.[1]


Gli ultimi anni del secolo, vedono un notevole incremento delle prestazioni, tanto che furono attivate le prime stazioni radio commerciali.


Le prime trasmissioni erano effettuate usando il codice Morse, quindi un semplice sistema di comunicazione, basato su punti e linee, lo stesso usato sulle linee telegrafiche.

Intorno agli anni 1910 vennero realizzati i primi tentativi di trasmissione della voce umana, e di li a pochi anni vennero effettuate le prime trasmissioni transoceaniche.

Marconi dopo aver letto le pubblicazioni di Tesla che teorizzavano e provavano l'esistenza della ionosfera venne a conoscenza della propagazione delle onde corte, e scoprì che le trasmissioni radio su queste frequenze potevano essere udite a distanze grandissime.

Il 30 maggio 1924 Marconi realizza la prima trasmissione della voce umana fra Poldhu e Sydney (Australia).

Il 15 aprile 1912 il Titanic affonda nell'Atlantico e lancia il segnale Morse di soccorso SOS. Marconi, in quel periodo a New York, sentendo del disastro, si fa trasportare sulla nave che ha raccolto i superstiti per incontrare il radiotelegrafista. La radio incontra in questo modo il suo primo grande successo.

Il 6 ottobre 1924 alle ore 21 Ines Viviani Donarelli annuncia la messa in onda della prima trasmissione radiofonica in Italia per l'Unione Radiofonica Italiana.

[modifica] Note

  1. ^ Realizzata e non inventata perché nel giugno del 1943 una sentenza della Corte Suprema degli Stati Uniti ha attribuito a Nikola Tesla la paternità dell'invenzione.
  2. ^ In realtà già Heinrich Rudolf Hertz riuscì a generare onde elettromagnetiche a brevissima distanza durante i suoi esperimenti a cui Marconi si ispirò. Marconi fu però il primo a coprire distanze utili per le telecomunicazioni. Famoso è l'esperimento effettuato nella primavera del 1895 a Pontecchio (BO) in cui Marconi raggiunse una distanza di circa 2 km: era il primo segnale radio della storia.

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