RADIOCOMUNICAZIONI

RADIOCOMUNICAZIONI

Si intendono per radiocomunicazioni le comunicazioni rapide a distanza senza un collegamento artificiale, basate sulle proprietà delle onde elettriche e cioè sulla loro irradiazione mediante le antenne marconiane, propagazione intorno alla terra e trasformazione con adatti apparecchi che ne rendono percettibile la presenza nel luogo ove si effettua la ricezione.

Radiazione. - È noto come J. C. Maxwell, estendendo alle correnti di spostamento le leggi fondamentali dell'induzione elettromagnetica, già scoperte dal Faraday, stabilì una serie di equazioni, che esprimono le relazioni fra il campo elettrico e quello magnetico, quando variano col tempo. Se ad un elemento di conduttore dl percorso da una corrente alternata i = I sen 2 πft (dipolo di Hertz) si applicano quelle equazioni, si ottiene per il campo magnetico dH in un punto P (fig.1),

ove v è la velocità della luce nel vuoto ed ω = 2 πtf.

Il campo di forza elettrica è dato da un'espressione analoga e i due campi, giacenti in un piano normale alla retta r, sono sempre ad angolo retto fra di loro.

Esaminando la formula sopra riportata si osserva che il campo magnetico prodotto dalla corrente i si compone di due termini sostanzialmente diversi, il primo di essi

è detto campo d'induzione. Il secondo

è detto campo di radiazione.

Un raffronto delle loro proprietà ci permetterà subito di comprendere su che cosa si basano le radiocomunicazioni.

Il Maxwell, basandosi sulla proprietà 1, stabilì la teoria elettromagnetica della luce e il Hertz ne diede la conferma sperimentale, provando con l'esperienza delle onde elettromagnetiche stazionarie che esse si propagano nel vuoto e nei gas (non ionizzati) con la velocità della luce.

Il Hertz studiò e sperimentò con mirabile acume il fenomeno elettromagnetico divinato dal Maxwell, ma le sue dimostrazioni sperimentali non misero in evidenza le proprietà 2 e 3, che differenziano il campo di radiazione da quello d'induzione. Egli fu quindi portato a trascurare la possibilità d'impiegare le onde elettromagnetiche fuori del laboratorio, quale mezzo di comunicazione a distanza.

Le due proprietà fondamentali del campo di radiazione, quelle che differenziano i sistemi di radiocomunicazioni da tutti gli altri mezzi di trasmissione e di comunicazione a distanza, ebbero la loro dimostrazione (e utilizzazione) per opera di G. Marconi, quando egli, portando le esperienze fuori degli angusti confini del laboratorio, riuscì ad ottenere radiocomunicazioni a distanza di qualche diecina di chilometri.

Le esperienze del Marconi affrontarono e risolsero in un quarantennio di lavoro l'altro problema capitale delle radiocomunicazioni: la conoscenza del mezzo in cui le onde elettromagnetiche si propagano e le leggi della loro propagazione (v. marconi, guglielmo; e v. sotto: Propagazione).

Per maggiormente chiarire l'enorme differenza che esiste fra l'induzione e la radiazione, possiamo considerare l'aspetto energetico dei due fenomeni; per effetto dell'induzione l'energia passa dalla sorgente al mezzo nel primo mezzo periodo e, se nel suo campo è situato un circuito ricevitore, esso diviene a sua volta sede di correnti ed è capace di assorbire energia dal circuito trasmettitore dissipandola nella sua resistenza ohmica; mancando il circuito ricevitore, l'energia nel secondo mezzo periodo ritorna tutta al trasmettitore. Dunque l'energia viene sottratta al trasmettitore solo se nel suo campo vi è un ricevitore idoneo a dissiparla. Nel caso del campo di radiazione, l'energia che il trasmettitore ha trasferito nel mezzo è interamente perduta dal trasmettitore anche se non vi è alcun ricevitore atto ad assorbirla.

Le onde elettromagnetiche vengono quindi irradiate dalle antenne come la luce dai corpi luminosi, e nel vuoto le due radiazioni si propagano in linea retta con la stessa velocità.

Il più breve intervallo a distanza del quale la forza elettrica e quella magnetica tornano ad assumere lo stesso valore in grandezza ed in fase è chiamato lunghezza d'onda. Per la proprietà 1, una lunghezza d'onda è percorsa nel tempo di un periodo e quindi la lunghezza d'onda λ è legata alla frequenza f dalle seguenti relazioni:

ove λ si esprime in metri, f in kilocicli/secondo; v è la velocità della luce, pari a 300.000 km./secondo.

Nelle radiocomunicazioni s'impiegano correntemente onde di lunghezza compresa fra 30.000 metri e 10 metri circa, cui corrispondono frequenze di 10 kc./sec. e 30.000 kc./sec. Esistono però alcune stazioni operanti a frequenze molto più elevate, fino a 500.000 kc./sec.

Propagazione. - Prima delle trasmissioni transatlantiche del Marconi (1901), la terra era considerata come una sfera conduttrice isolata e si riteneva che la sua curvatura opponesse un ostacolo insormontabile alla propagazione delle onde elettromagnetiche a grandi distanze. Nel 1902 il Marconi, sperimentando una serie di comunicazioni fra le coste inglesi e il piroscafo Philadelphia in rotta verso New York, osservò per la prima volta che la portata delle radio-onde è fortemente influenzata dallo stato d'illuminazione lungo il percorso, risultando molto superiore di notte che di giorno. I fenomeni osservati in quei giorni memorabili e l'importanza enorme di un collegamento fra le due sponde dell'Atlantico rivoluzionarono le concezioni sulla propagazione delle onde elettromagnetiche e sulla costituzione dell'atmosfera terrestre, originando una serie di ricerche e di studî tuttora attivissimi.

O. Heaviside emise l'ipotesi che uno strato fortemente ionizzato dell'alta atmosfera permettesse di considerare il mezzo attraverso il quale si svolgono le radiocomunicazioni come un gas omogeneo isolante delimitato da due sfere concentriche più o meno conduttrici, la Terra e uno strato di gas fortemente ionizzati dell'alta atmosfera.

Questa concezione è stata grandemente sviluppata con l'estendersi dello spettro di frequenza impiegato per le radiocomunicazioni e forma oggi una teoria assai complessa, che permette di spiegare i più salienti fenomeni di propagazione delle radio-onde.

Ionizzazione dell'atmosfera. - Gli agenti ionizzanti che agiscono sull'atmosfera sono principalmente le radiazioni ultraviolette del sole, le radiazioni cosmiche, le particelle α e gli elettroni emessi dal sole; fra tutte queste cause la maggioranza degli autori concorda nel dare un'importanza preponderante alle radiazioni ultraviolette del sole. L'ossigeno, l'azoto e il vapore acqueo assorbono una larga banda dello spettro ultravioletto, mettendo in libertà elettroni e ioni positivi.

Non si posseggono misure dirette della densità elettronica e della percentuale di ionizzazione, ma è evidente che la percentuale è massima nelle zone più elevate, ove la radiazione ionizzante è più intensa e gli urti di ricombinazione sono assai rari per l'estrema rarefazione del gas; al contrario, nelle zone più basse, la percentuale di elettroni liberi è minima, perché la radiazione vi giunge molto impoverita e gli urti di ricombinazione sono notevolmente frequenti per l'aumentata pressione del gas.

La densità elettronica, cioè il numero di elettroni liberi per unità di volume, presenta quindi un massimo in una zona intermedia fra le due sopra menzionate; la fig. 2 mostra un'ipotetica curva di distribuzione, in accordo con queste considerazioni e con i fenomeni di propagazione delle radio-onde.

La densità elettronica dovrà subire variazioni diurne e stagionali per effetto della differente illuminazione ed è verosimile che lo strato più prossimo alla terra seguirà più rapidamente queste variazioni che non lo strato superiore; infatti, quando viene a mancare la causa ionizzante, le ricombinazioni sono tanto più rapide quanto è maggiore la densità dell'aria.

Comportamento di un elettrone libero nel campo elettromagnetico. - Nel vuoto e in assenza di campi permanenti, l'elettrone subisce l'azione del campo elettrostatico prodotto dall'onda stessa, entrando in vibrazione forzata su una traiettoria rettilinea parallela alle linee di forza elettrostatica.

L'inerzia propria dell'elettrone in movimento si manifesta con un ritardo di fase delle posizioni assunte rispetto alla forza elettrostatica e, poiché un elettrone in vibrazione è un piccolo radiatore, si avrà un effetto paragonabile a quello di un'antenna libera posta in prossimità di un'antenna eccitata con conseguente modifica del diagramma d'irradiazione (modifica di direzione).

L'ampiezza della deviazione cresce naturalmente con la densità elettronica e con il diminuire della frequenza, perché alle frequenze più basse le vibrazioni forzate sono più ampie e l'elettrone assume maggiori velocità sottraendo e reirradiando maggiore energia. In presenza del campo magnetico terrestre le traiettorie degli elettroni vibranti divengono ellittiche con l'asse maggiore parallelo al campo elettrostatico dell'onda incidente e quello minore norrmale alla forza magnetica fissa; una parte dell'energia reirradiata dall'elettrone ha quindi un nuovo piano di polarizzazione a 90° con l'originario.

Alcuni autori hanno fatto osservare che gli elettroni liberi in un campo magnetico di 0,5 gauss sono in risonanza per la frequenza di 1400 kc. circa (214 m.). È quindi da aspettarsi un comportamento critico delle frequenze prossime a 1400 kc. (frequenza di risonanza).

Recentemente il Todesco ha eseguito una serie di ricerche sperimentali che confermano l'effetto di assorbimento delle onde elettromagnetiche provocate da un gas elettronico sottoposto a un campo magnetico.

Se i fenomeni che abbiamo esaminato avvengono in un mezzo contenente elettroni, ioni e molecole neutre, dobbiamo prevedere che gli elettroni messi in vibrazione dal campo elettrostatico della radio-onda urtino contro una molecola o uno ione, perdendo nell'urto tutta la loro forza viva; in queste condizioni l'energia assorbita dall'onda incidente non viene più restituita sotto forma di radiazione.

Possiamo concludere che la propagazione delle onde elettromagnetiche in un gas ionizzato avviene con attenuazione, deviazione della direzione e rotazione del piano di polarizzazione dell'onda incidente.

Le considerazioni precedenti mostrano il meccanismo per il quale le onde elettromagnetiche vengono deviate ed attenuate, quando invadono un gas ionizzato; l'effetto globale si suole studiare sotto un punto di vista indiretto, considerando lo strato ionizzato come un mezzo semi-conduttore avente l'indice di rifrazione variabile in funzione della densità elettronica.

In questa concezione le onde elettromagnetiche vengono attenuate per effetto delle correnti parassite suscitate nel mezzo semiconduttore e deviate in traiettorie curvilinee per effetto della variazione continua dell'indice di rifrazione.

È facile riconoscere nelle correnti parassite l'effetto degli urti degli elettroni messi in vibrazione e nelle deviazioni la risultante delle reirradiazioni fuori fase dei singoli elettroni.

Comportamento delle radio-onde a distanza. - Abbiamo visto che per le radio-onde che raggiungono l'alta atmosfera non si può parlare di propagazione rettilinea poiché lo strato ionizzato ivi esistente le rifrange incurvandone la direttrice di propagazione.

Anche la porzione di energia irradiata a bassissimi angoli zenitali non segue il cammino rettilineo perché il suo campo alimenta sul suolo delle correnti parassite che incurvano progressivamente le direttrici formando un'onda che segue la curvatura terrestre e contorna gli ostacoli.

La diffrazione, fenomeno proprio di tutte le radiazioni, concorre allo stesso risultato in misura tanto più notevole quanto più lunghe sono le onde.

Si può quindi ritenere che il campo a distanza sarà dovuto all'energia proveniente per via diretta dall'onda di superficie guidata dalla terra e a quella proveniente per via indiretta dall'onda spaziale guidata dallo strato ionizzato; l'importanza delle due vie di propagazione varia con la frequenza e per facilitare l'esame dividiamo convenzionalmente lo spettro utilizzato nelle radiocomunicazioni in cinque gamme.

Propagazione delle onde lunghe. - La superficie terrestre e la ionosfera possono considerarsi come buoni conduttori. L'onda di superficie potrà quindi dominare per una vasta zona dando luogo a portate considerevoli. L'onda spaziale non potrà attraversare lo strato ionizzato e verrà rifratta fortemente verso la terra, che a sua volta riflette i raggi di sufficiente incidenza rinviandoli verso lo strato ionizzato; per le onde più lunghe della gamma si ha quindi il comportamento tipico illustrato dalla fig. 3 nella quale riconosciamo tre zone:

La zona A dell'estensione di circa 1000 km. ove prevale l'onda di superficie e il segnale è praticamente indipendente dalle condizioni di luce.

La zona B dell'estensione di circa 3 ÷ 4000 km. ove l'onda di superficie e quella rifratta sono di intensità paragonabili; in essa il campo può considerarsi come risultante di due vettori le cui relazioni di fase sono funzione della distanza; il segnale quindi presenta zone di massimo e di minimo e risulta alquanto influenzato dalle condizioni di luce.

La zona C è servita unicamente dalle onde rifratte che hanno fatto gran parte del loro percorso in zone di bassa attenuazione; il campo di ricezione è quindi relativamente intenso e costante nel tempo, ma naturalmente presenta variazioni diurne e stagionali; non si hanno però variazioni a corto periodo, tranne qualche irregolarità nei periodi dell'alba e del tramonto.

Con l'aumentare della frequenza le tre zone si restringono e le variazioni fra il giorno e la notte si accentuano.

La gamma onde medie è la meno favorita dalla propagazione ed è atta solo a trasmissioni a piccola distanza. Questa gamma è ripartita fra il servizio di radiodiffusione e quello delle stazioni mobili (navigazione aerea e marittima); nel descriverne le caratteristiche di propagazione ci riferiremo in particolar modo alla gamma della radiodiffusione.

Nella propagazione delle onde medie possiamo riconoscere una continuazione dei fenomeni che si verificano con le onde lunghe ma con grande restrizione delle zone tipiche e variabilità molto accentuata in funzione dello stato di ionizzazione dell'alta atmosfera.

Nella prima zona, detta area di servizio del trasmettitore, l'onda di superficie è molto più intensa dell'onda spaziale e si ha un campo costante senza variazioni diurne o stagionali.

L'ampiezza di questa zona dipende dalla frequenza, diminuendo rapidamente al crescere di essa, dalla natura del terreno e dal diagramma di emissione dell'antenna trasmittente.

In ogni modo l'area di servizio di un trasmettitore radiotelefonico ad onde medie è di poche centinaia di km. ed anche meno per le frequenze più alte.

La seconda zona è caratterizzata dal fatto che l'onda di superficie e quella spaziale rifratta sono di intensità approssimativamente uguale. In questo caso il campo è formato da due vettori di uguale grandezza ma non necessariamente in fase poiché i percorsi delle onde sono differenti; ad es. per onde di 300 m., percorsi che differiscono di 2n × 150 m. (n è un numero qualsiasi intiero) dànno un campo risultante uguale alla somma delle componenti, mentre se la differenza di percorso è (2n + 1) × 150 m. il campo risultante è uguale alla differenza delle componenti.

In pratica i percorsi dell'onda spaziale non sono fissi ma cambiano in dipendenza di variazioni momentanee della ionizzazione dell'alta atmosfera, in modo che si alternano con notevole frequenza le due condizioni sopra indicate, con il risultato che l'intensità al punto di ricezione è continuamente variabile; questo fenomeno è noto sotto il nome evanescenza (fading).

Purtroppo il fading, oltre che variare il volume di ricezione, colpisce in diversa misura e in tempi diversi le frequenze di cui è composto il segnale emesso da una trasmittente radiotelefonica, provocando distorsione.

La terza zona è servita esclusivamente dai raggi riflessi; in essa la ricezione è possibile solamente durante la notte, quando l'attenuazione offerta alle frequenze medie dallo strato di Heaviside è relativamente bassa. Anche in questa zona domina il fading di intensità e di frequenza, sebbene in misura minore che nella seconda zona.

Le onde più corte della gamma, quelle prossime a 214 m. cui abbiamo visto corrispondere la frequenza di risonanza degli elettroni messi in vibrazione in presenza del campo magnetico terrestre, sono grandemente assorbite dallo strato di Heaviside e dànno luogo a portate limitatissime.

La gamma onde corte. - Per le frequenze di questa gamma l'onda di superficie viene rapidamente attenuata dalle correnti parassite prodotte nella superficie terrestre in modo che le comunicazioni per raggio diretto sono possibili solo per distanza di poche decine di km. per le onde più corte e circa un centinaio per le più lunghe di questa gamma.

Lo strato ionizzato offre poca attenuazione alle elevate frequenze ma presenta anche un potere rifrangente basso in modo da poter essere attraversato lasciando disperdere l'energia elettromagnetica.

Si osserva infatti che, dipendentemente dalla frequenza e dalla intensità di ionizzazione, esiste un angolo di emissione limite per cui l'energia irradiata con maggiore inclinazione non ritorna più sulla terra (fig. 4).

Le zone prossime al trasmettitore, quelle che richiederebbero i maggiori angoli di emissione, non possono essere raggiunte dalle onde rifratte e se l'onda di superficie si è già estinta vi sarà completa mancanza di segnale. Per questa ragione le onde più corte della gamma presentano una zona di silenzio diurna di migliaia di km. e nelle ore notturne non vengono affatto rinviate a terra. Le onde più lunghe della gamma non presentano una netta zona di silenzio, ma una zona di pronunziata diminuzione d'intensità dopo la quale il segnale torna più intenso. La fig. 5 mostra schematicamente questi due tipici comportamenti della propagazione delle onde corte.

Sorpassata la zona di silenzio i segnali risultano polarizzati in tutte le direzioni e provengono sempre da più percorsi differenti (fig. 4) con conseguenti fading di ampiezza e di frequenza.

In generale l'onda più favorevole per una data distanza è quella che raggiunge la stazione ricevente con una sola rifrazione e cioè l'onda più corta che viene rifratta in relazione alla distanza, latitudine, stagione e ora del giorno. Casi tipici sono quelli in cui l'intero percorso si trova in piena luce estiva o in piena notte invernale; la massima distanza terrestre per il primo caso è di circa 10.000 chilometri e le onde più adatte per percorsi di tale lunghezza sono di 14 ÷ 18 metri; per distanze minori si debbono impiegare onde più lunghe cui compete una maggiore attenuazione ma una minore estensione della zona di silenzio.

Per percorsi in piena notte invernale, le onde più corte che vengono riflesse sono intorno ai 30 metri e la gamma utilizzabile si estende fino ai 70 metri circa.

Percorsi di illuminazione variabile sono in genere più difficili a superare e utilizzano le cosiddette onde di transizione intorno ai 20 metri. Talvolta per contro si hanno percorsi di così bassa attenuazione che il segnale ritorna alla stazione ricevente dopo aver percorso l'intera circonferenza terrestre; questi segnali sono ritardati di 1/7 di secondo e costituiscono un serio ostacolo perché non eliminabili con sistemi d'antenna direzionali.

Da questi dati approssimati si comprende come, per assicurare il contatto fra due punti del globo durante le 24 ore, è necessario disporre di varie onde da cambiarsi in relazione alle ore del giorno e alla stagione. Non sempre è possibile però mantenere un contatto di 24 ore su 24.

Le comunicazioni a grande distanza con le onde corte hanno rilevato l'esistenza di fenomeni d'eco che consistono nella ripetizione del segnale originario con ritardo di tempo più o meno grande.

Le due forme d'eco più comuni sono dovute al ripetersi del segnale dopo un giro intorno al globo e al segnale bidirezionale, proveniente cioè dai due archi di cerchio massimo che uniscono le due stazioni. La prima forma porta ritardo di 1/7 di secondo, la seconda ritardi molto minori facilmente calcolabili dalle differenze di percorso.

Oltre a queste forme di eco ben definite, tutti i segnali ad onda corta sono multipli, cioè risultano formati da radiazioni che hanno fatto percorsi leggermente diversi fra di loro in accordo con le teorie esposte.

Le differenze di tempo sono in genere inferiori al millesimo di secondo e rappresentano una seria limitazione a quelle trsmissioni che richiedono l'invio di un gran numero di segnali nella unità di tempo.

Un'ultima categoria di eco consiste in ritorni del segnale dopo tempi dell'ordine di 10 secondi e più; questi fenomeni sono estremamente rari e non hanno importanza per le radiocomunicazioni; la loro interpretazione non è ancora sicura.

Onde ultra-corte. - Le onde comprese fra 8-10 metri vengono ancora rifratte durante le ore di piena luce, ritornando sulla terra dopo una vastissima zona di silenzio; ma il fenomeno non è abbastanza regolare per trovare applicazioni pratiche nelle comunicazioni a grande distanza.

Su questa gamma sono in servizio dei circuiti radiotelefonici a distanze dell'ordine di qualche centinaio di chilometri; in generale la portata è notevolmente superiore a quella stabilita dalla reciproca visuale diretta delle stazioni corrispondenti.

Micro-onde. - La gamma delle onde di lunghezza non superiore a un metro era comunemente nota col nome onde quasi ottiche perché si riteneva che la visuale ottica fra le stazioni corrispondenti fosse indispensabile alla comunicazione.

Il Marconi sperimentò la propagazione delle micro-onde negli anni 1932-1933 e dimostrò chiaramente che quel concetto era inesatto. Egli ottenne una portata più che doppia di quella ottica e poté constatare che ostacoli come colline, masse di alberi e fabbricati non impediscono la propagazione delle micro-onde. Anche in queste onde è sensibile un effetto stagionale, perché le portate extra ottiche sono molto stabili nell'estate mentre si presentano come saltuarie e non utilizzabili commercialmente nella stagione invernale.

La spiegazione teorica dei risultati ottenuti dal Marconi, e poi confermati da altri sperimentatori, appare attualmente molto difficile e incompleta.

È interessante ricordare che la prima comunicazione a distanza con le micro-onde venne effettuata dallo stesso Marconi nell'anno 1896 attraverso una distanza di circa 3 km.

Oggi il più importante esempio di impiego commerciale delle micro-onde è costituito dal collegamento fra la Città del Vaticano e la villa pontificia di Castel Gandolfo; l'impianto, realizzato dal Marconi, è radiotelefonico.

Circuiti elementari usati in radiotecnica. - I circuiti nei quali si generano, controllano e utilizzano le correnti ad altissima frequenza che forniscono la potenza alle antenne trasmittenti o la ricevono da quelle riceventi sono formati di capacità, induttanze e resistenze come tutti gli altri circuiti elettrici e soddisfano alle leggi dell'elettrotecnica generale senza eccezioni di sorta. L'irradiazione ad esempio è una proprietà comune a tutti i circuiti percorsi da correnti alternative; se i suoi effetti sono trascurabili alle frequenze industriali ciò è dovuto solo a ragioni quantitative, alla dipendenza dell'energia irradiata dalla frequenza e dalle dimensioni del circuito in termini di lunghezza d'onda.

Le reattanze di capacità e di selfinduzione assumono per le radiofrequenze una grandissima importanza dato il grande valore numerico del fattore ω = 2πf; inoltre una reattanza di capacità può essere neutralizzata da una reattanza di self e una suscettanza di capacità può essere neutralizzata da una induttanza in parallelo.

Questo fenomeno è chiamato risonanza ed è larghissimamente sfruttato nella radiotecnica. Venne introdotto nella tecnica degli apparecchi trasmittenti e riceventi nell'anno 1898 per opera del Marconi, e da allora forma il principio basilare insostituibile della selezione e dell'indipendenza delle innumerevoli radiocomunicazioni che coesistono nello stesso mezzo di trasmissione.

Risonanza in serie. - In un circuito contenente una induttanza L, una capacità C e una resistenza R, in serie con la forza elettromotrice agente come nella fig. 6 a, la impedenza Z e la corrente I sono funzioni complesse per una data forza elettromotrice E della frequenza

(fig. 6)

il valore assoluto del vettore I e la sua fase rispetto alla forza elettromotrice agente sono:

La risonanza avviene alla frequenza

per la quale il coefficiente della componente reattiva

si annulla; per essa si ha:

Ciò vuol dire che il circuito per la frequenza di risonanza si comporta come una resistenza pura; per frequenze più basse di f₀ il circuito è capacitativo, mentre al di sopra della frequenza di risonanza il circuito è induttivo (fig. 6 b).

Alla frequenza di risonanza la risultante delle componenti reattive si annulla, ma le singole componenti possono essere (e normalmente lo sono) molto più alte della tensione applicata; esse sono espresse dalla formula:

Nei circuiti ben dimensionati ω₀ è sempre molto maggiore di R e si ha una grande esaltazione della tensione negli elementi reattivi.

Risonanza in parallelo (detta anche antirisonanza). - In un circuito come quello della fig. 7 a, vengono opposte due suscettanze uguali e contrarie in modo che l'ammettenza del circuito è minima alla frequenza di risonanza. Per frequenze minori della frequenza di risonanza, il circuito è induttivo, per frequenze rnaggiori è capacitativo; alla frequenza di risonanza il circuito si comporta come una resistenza pura.

Le espressioni esatte della frequenza di risonanza e della impedenza del circuito sono alquanto complicate, ma per tutti i casi pratici valgono le seguenti:

Alla frequenza di risonanza la corrente di linea I è minima, mentre la corrente circolante si esalta nel rapporto:

analogamente a quanto avviene della tensione reattiva nei circuiti in serie.

Circuiti accoppiati. - Due circuiti possono avere in comune una resistenza, una capacità, una self o una induttanza mutua, ciò si può esprimere dicendo che hanno una impedenza comune o che sono accoppiati fra di loro.

I singoli circuiti possono a loro volta essere del tipo risonante sopra descritto o essere formati da elementi separati contenenti oltre a resistenze una sola reattanza.

In tutti i casi il comportamento è analogo e basterà esaminare il caso più diffuso e tipico di due circuiti accoppiati per induzione mutua.

Nella fig. 8 abbiamo un circuito primario di impedenza propria Z_p0, nel quale agisce una forza elettromotrice E, e un secondario di impedenza propria Z_s0 accoppiato al primario da un'induttanza mutua M (trasformatore di radiofrequenza).

Per l'effetto dell'accoppiamento si ha:

Impedenza primaria equivalente:

Corrente primaria

Impedenza secondaria Z_s = Z_s0.

Forza elettro-motrice indotta sul secondario = − jMωI_p.

Corrente secondaria

dalle quali risulta che l'accoppiamento non modifica l'impedenza secondaria, ma aggiunge a quella primaria il termine;

questo termine è omogeneo con una impedenza e naturalmente va considerato in grandezza e in fase.

Nei trasformatori industriali, le stesse grandezze si esprimono usualmente in funzione del rapporto fra spire primarie e secondarie e del flusso disperso o addirittura si trascura il flusso disperso perché è normalmente assai basso (2 ÷ 3%).

Nei trasformatori di radiofrequenza, il flusso disperso è quasi sempre altissimo, dell'ordine del 90% e conviene quindi esprimere le relative grandezze primarie e secondarie in funzione dell'induttanza mutua. Naturalmente il fenomeno è identico.

Nel caso che si accoppino due circuiti risonanti, la caratteristica di risonanza di ciascuno di essi si appiattisce per effetto dell'accoppiamento e al disopra di un certo valore del coefficiente di accoppiamento

si mettono in evidenza due distinte frequenze di risonanza f₁, f₂ diverse da f₀ che competeva ai due circuiti non accoppiati presi per sé (v. fig. 9).

Filtri. - I filtri sono dei circuiti accoppiati nei quali gli elementi costituenti sono disposti a ripetizione secondo alcuni schemi tipici esemplati nelle figg. 10, 11, 12.

In questi circuiti le resistenze sono sempre tenute più basse possibile, in modo da poter essere trascurate in prima approssimazione.

La loro funzione è di effettuare la selezione di una banda di frequenza.

Da questo punto di vista si possono distinguere tre tipi fondamentali.

1. Filtro passa-basso (fig. 10) che offre impedenze trascurabili, alle frequenze al di sotto della frequenza d'interdizione f₁, e alta impedenza per le frequenze da f₁ a ∞.

2. Filtro passa-alto (fig. 11) che offre bassa impedenza, alle frequenze fra f2 e m, e alta impedenza alle frequenze fra 0 e f₂.

3. Filtro passa-banda (fig. 12) che offre bassa impedenza, alle frequenze compresa fra f₁ e f₂, e alta impedenza a tutte le altre.

Comportamento dei materiali alle alte frequenze. - Le correnti alternative non si distribuiscono uniformemente nella sezione del conduttore perché i filetti di corrente più centrali concatenano un maggior flusso di quelli superficiali e presentano quindi maggiore impedenza. A causa di questo fatto la resistenza di un conduttore cresce con la frequenza e alle radiofrequenze può essere enormemente più alta che non per la corrente continua.

Nelle più alte frequenze impiegate in radiotecnica i conduttori devono essere molto brevi e, quando non ostino ragioni meccaniche, si costruiscono con tubo di rame di grande diametro o con piattina di rame in modo da offrire alla corrente una larga superficie.

Nelle frequenze medie e basse, per realizzare le induttanze, occorre un notevole numero di spire e nei casi ove sia necessaria una costruzione compatta si finisce con avere una forte resistenza.

Per diminuire questo inconveniente si può impiegare un conduttore formato di molti fili di piccolissimo diametro isolati fra loro e spiralizzati in modo da occupare successivamente tutti i punti della sezione. Così facendo i conduttori elementari hanno tutti la stessa impedenza media e vengono tutti interessati dalla corrente con notevole diminuzione della resistenza ohmica.

I materiali isolanti nel campo alternativo di altissima frequenza possono essere sede di perdite notevoli; la selezione dei materiali è fatta misurando il fattore di potenza di un condensatore il cui dielettrico sia costituito dal materiale da esaminare. Si trova così che alcuni materiali buoni per medie e basse frequenze sono inutilizzabili per le più alte frequenze della gamma delle onde corte.

In tesi generale per le più alte frequenze è sempre opportuno ridurre al minimo le porzioni di dielettrico interessate dal campo di radiofrequenza, intercalando ove è possibile spessori d'aria in seno al dielettrico solido.

Antenne. - Generalità. - Abbiamo (p. 703) che ogni elemento di conduttore percorso da una corrente alternativa i = I sen ωt irradia nel mezzo circostante onde elettromagnetiche di frequenza

Il fenomeno è esattamente reversibile poiché un elemento di conduttore posto in un campo elettromagnetico di frequenza f diviene sede di forze elettro-motrici alternative di egual frequenza ed è quindi in grado di assorbire energia dal campo elettromagnetico.

Il Marconi nel 1895 collegò il radiatore di Hertz ad un conduttore libero elevato sul suolo, realizzando la prima antenna trasmittente, e ne studiò gli effetti a distanza raccogliendo l'energia elettromagnetica irradiata con un analogo conduttore elevato sul suolo (antenna ricevente).

Per esaminare il comportamento di un'antenna, consideriamo il tipo semplice di un conduttore unipolare di lunghezza H dotato di resistenza, capacità e induttanza distribuite, di cui un estremo sia messo a potenziale fisso (Terra) e l'altro libero (fig. 13). Se si immette alla base una forza elettro-motrice di frequenza f il conduttore si comporta come una linea di trasmissione aperta ad un estremo e diviene sede di onde stazionarie in modo che la tensione e la corrente in ogni elemento sono funzione della distanza dall'estremo libero.

La distribuzione di tensione e corrente sono praticamente sinusoidali e si presentano come nella fig. 13. Pertanto ogni elemento di antenna irradia energia elettromagnetica come un dipolo di Hertz e il campo in un punto dello spazio risulterà dalla somma integrale (eseguita vettorialmente) dei campi prodotti dagli infiniti dipoli.

La parte di energia irradiata verso terra, considerata in prima approssimazione come piana e perfettamente conduttrice, viene totalmente riflessa come la luce da uno specchio, perché, non potendosi le onde elettro-magnetiche propagare attraverso ad essa a causa della conducibilità, si forma alla superficie un nodo di forza elettrica e magnetica con reirradiazione di onde inverse. Nell'esempio che abbiamo adottato, le onde stazionarie sono un mezzo per creare forti correnti e i particolari fenomeni di risonanza che veniamo a descrivere; è però da notare che la radiazione è proprietà generale delle correnti variabili nei conduttori e si manifesta indipendentemente dall'esistenza di un sistema di onde stazionarie; vi sono infatti alcuni tipi di antenna nei quali l'energia si propaga in una sola direzione senza essere riflessa dall'estremo lontano verso il punto di eccitazione.

Frequenze di risonanza di un'antenna. - Nel punto di eccitazione la corrente e la tensione saranno due vettori dai quali risulterà definita la impedenza dell'antenna in quel punto; potrà risultare una reattanza induttiva + una resistenza, una resistenza pura, una reattanza capacitativa + una resistenza. Nel caso che la impedenza si riduca ad una resistenza pura, è evidente che a parità di tensione applicata la corrente sarà massima lungo l'antenna e massima sarà l'energia che essa assorbe dal generatore e irradia nel mezzo; si dice in tal caso che l'antenna è in risonanza con la frequenza f di eccitazione.

Se per un'antenna di lunghezza H, la cui base sia connessa a terra, facciamo variare la frequenza di eccitazione, si osserva che esistono infinite frequenze di risonanza tutte multiple secondo la serie naturale dei numeri dispari della più bassa f₀ detta fondamentale:

ove L₁ = induttanza del conduttore per unità di lunghezza, C₁ = capacità del conduttore per unità di lunghezza.

La lunghezza d'onda corrispondente è λ₀ = 4 H.

Le frequenze multiple si chiamano armoniche e per esse le lunghezze d'onda corrispondenti sono:

La fig. 13 mostra i diagrammi di distribuzione della corrente per antenne eccitate in armonica (a) e in fondamentale (b).

Resistenza di radiazione e resistenza totale. - L'effetto della radiazione è di dissipare l'energia fornita all'antenna ed è quindi assimilabile ad una resistenza; si suol riferire la potenza P, irradiata da un'antenna al valore I_a che ha la corrente nel punto ove è massima e si definisce resistenza di radiazione il rapporto

La resistenza di radiazione di un'antenna eccitata sulla fondamentale è di 36,57 ohm; è da notare che, essendo l'altezza geometrica di un'antenna in fondamentale la quarta parte della lunghezza d'onda, le seguenti antenne avranno la stessa attitudine a irradiare energia elettromagnetica.

Accanto alla resistenza di radiazione è usuale introdurre il concetto di altezza efficace, definita come "l'altezza di un'antenna ideale rettilinea verticale che produrrebbe in prossimità della terra e a distanza di qualche lunghezza d'onda un campo elettro-magnetico uguale a quello prodotto dall'antenna reale se percorsa da una corrente di valore uguale in tutta la sua lunghezza e pari a quello che si ha presso terra nell'antenna reale".

È da notare che l'altezza efficace varia con la frequenza di eccitazione; nel caso che l'antenna reale non abbia un diagramma di emissione circolare nel piano orizzontale, l'altezza efficace varia anche con la direzione considerata.

Oltre all'energia irradiata, l'antenna dissipa una certa quantità di energia nella propria resistenza, nelle connessioni di terra, nei materiali isolanti imperfetti, per correnti parassite, ecc.; anche queste perdite possono venire assimilate ad una resistenza R_p capace di dissipare la stessa energia con la stessa corrente.

Il rendimento dell'antenna come radiatore è dato dal rapporto:

fra l'energia effettivamente utilizzata per la radiazione e quella totale spesa per alimentare l'antenna.

Nelle onde corte si hanno rendimenti d'antenna molto elevati fino al 90% mentre nelle antenne costruite per le onde più lunghe utilizzate nelle radiocomunicazioni, il rendimento si riduce a poche unità per cento.

Antenne per onde medie e lunghe. - Il prototipo di antenna per onde medie e lunghe è un conduttore verticale collegato ad un conduttore o sistema di conduttori orizzontali.

Normalmente l'onda di lavoro λ è diversa dalla fondamentale λ₀ e l'antenna nel suo punto d'eccitazione, oltre a presentare una componente resistiva, si comporta come una capacità se contiene un numero dispari di quarti d'onda, come una induttanza se contiene un numero pari di quarti d'onda.

Per sintonizzare tali antenne si impiegano rispettivamente induttanze o capacità messe in serie alla base o più genericamente circuiti contenenti ambedue questi elementi (fig. 14).

Nelle trasmittenti per radiodiffusione (λ = 545 ÷ 200 m.) l'antenna è spesso formata da un conduttore verticale dell'altezza di 70 ÷ 90 m. e un tratto orizzontale di tale lunghezza da permettere di localizzare sull'antenna più di 1/4 d'onda e talvolta più di 1/2 d'onda realizzando rapporti λ/λ₀ (onda di lavoro a onda fondamentale) compresi fra 0,7 e 0,4 circa. Oggi si tende ad ottenere rapporti superiori a 0,5 con il solo conduttore verticale.

Dai diagrammi di emissione di tali antenne risulta che i più bassi rapporti favoriscono l'emissione dell'energia a bassi angoli sull'orizzonte come è desiderato per la massima estensione dell'area di servizio (v. sopra).

Le resistenze di radiazione di questi aerei sono relativamente elevate, in modo che le perdite dissipative non abbassano molto il rendimento complessivo dei radiatori.

Nel caso degl'impianti navali per la gamma λ = 600 ÷ 3000 metri, si usano aerei costituiti da una discesa verticale e da uno o più conduttori orizzontali sostenuti dagli alberi della nave.

Questi aerei localizzano generalmente meno d'un quarto d'onda (λ > λ₀) ed hanno quindi una bassa resistenza di radiazione. Per sintonizzarli si impiegano induttanze variabili.

Le onde più lunghe utilizzate per radiocomunicazioni (oltre i 5000 m.) sono riservate al servizio fisso a grande distanza; le antenne relative vengono sostenute da torri alte fino a 250 m. e il problema tecnico consiste nel realizzare la massima altezza efficace e limitare le perdite parassite quanto più è possibile; la parte orizzontale ha sempre un grande sviluppo, essendo essenziale realizzare una forte capacità in testa che permetta di immettere le grandi quantità di energia richieste da queste stazioni senza dover ricorrere a tensioni eccessivamente elevate.

Nel caso che di fronte alla capacità della parte orizzontale quella della struttura verticale sia trascurabile e le dimensioni siano piccole di fronte alla lunghezza d'onda λ, la resistenza di radiazione è data approssimativamente dalla formula:

Per le onde molto lunghe questa resistenza è sempre bassissima, dell'ordine di frazioni di ohm; le perdite parassite assumono quindi un'importanza relativa assai grande riducendo il rendimento dei radiatori. La zona del terreno sottostante e prossima all'antenna è sede di grandi perdite, per la imperfetta conducibilità e l'alto valore delle correnti che deve convogliare verso la base dell'antenna. Molti sistemi sono stati escogitati per ridurre queste perdite, i più importanti dei quali sono:

Il sistema dello schermo di terra, dovuto al Marconi consistente in una rete di conduttori isolati capace di intercettare l'intero campo d'aereo prima che investa la terra.

Il sistema a discese multiple, dovuto all'Alexanderson, particolarmente adatto per le antenne a padiglione (fig. 15). In questo tipo si hanno discese d'antenna multiple, tutte sintonizzate e facenti capo a un sistema proprio di conduttori interrati. Le bobine di sintonia vengono regolate in modo da ottenere una uniforme distribuzione delle correnti.

Il sistema delle connessioni multiple del Meissner, ove un unico reticolato di fili interrati è connesso alla base dell'antenna con una serie di linee isolate nelle quali le correnti si regolano con bobine di reattanza.

Antenne per onde corte. - Nel campo delle più alte frequenze (oltre 6000 kc./sec.) è relativamente facile costruire un sistema irradiante che occupi un'estensione di parecchie lunghezze d'onda e presenti proprietà direttive; le dimensioni necessarie per attuare lo stesso criterio per onde dell'ordine di centinaia o migliaia di metri, sarebbero praticamente inattuabili ed antieconomiche.

Un modo per ottenere una concentrazione di energia nel piano orizzontale consiste nel disporre nel piano normale a quello nel quale si desidera la massima intensità un numero pari di antenne a diagramma di emissione circolare eccitate in fase e spaziate fra loro di mezza onda. Il diagramma di emissione di queste cortine di aerei è a doppio fuso; per eliminare l'irradiazione in uno dei due sensi si dispone una seconda cortina di antenne arretrata di un quarto (o tre quarti d'onda) nel senso nel quale la propagazione è indesiderata e si eccita questa seconda cortina in quadratura di fase rispetto alla prima.

La fig. 16 riporta i diagrammi di emissione per un diverso numero di antenne; si rileva che la concentrazione di energia cresce rapidamente col numero di antenne impiegate.

Le singole antenne componenti i fasci direttivi e quelle usate per trasmissioni circolari (servizio navale e radiodiffusione) sono a loro volta formate da più elementi di mezza onda sovrapposti e presentano quindi diagrammi direttivi anche nel piano zenitale.

Il più semplice tipo è l'antenna armonica che in un conduttore verticale localizza due o più mezze onde (fig. 13 a). Quest'antenna irradia con forti angoli sull'orizzonte ed è quindi discretamente buona per moderate distanze (v. sopra: Propagazione).

Per comunicazioni a grande distanza, conviene confinare l'energia in direzioni inclinate di 10° ÷ 20° sull'orizzonte e occorre quindi mettere in fase i radiatori elementari rispetto alle direzioni di propagazione desiderate. Ciò fu fatto per la prima volta da Marconi e Franklin sopprimendo l'emissione delle sezioni in antifase (mezze onde pari contando dall'estremo libero) con le bobine di fase e poi più efficientemente ripiegando radiatori di posto pari in modo da invertire la fase del campo riportandolo in fase con quello di radiatori di posto dispari (fig. 17).

Il risultato è una uniformizzazione della corrente lungo tutta l'antenna come in una lunga linea di trasmissione a forte smorzamento, ed una utilizzazione ottima dell'altezza disponibile: se si applica il concetto di altezza effificace a queste antenne, si trova infatti un'altezza efficace maggiore di quella geometrica.

Il tipo "Sterba" utilizza concetti analoghi sopprimendo la emissione delle mezze onde in antifase senza però utilizzarla; è costituito da due radiatori distanti mezza onda ed è quindi direzionale. Un terzo tipo importante è formato da radiatori a mezza onda orizzontali e sovrapposti nel piano verticale.

Le figg. 18-19-20 mostrano tre cortine d'aerei direzionali e ad un solo senso di emissione, formate con i tipi d'aereo sopra illustrati.

Alimentazione delle antenne. - La tecnica della costruzione delle antenne verrebbe in gran parte frustrata se si fosse obbligati ad erigerle nella immediata vicinanza del trasmettitore ove gli assorbimenti e le deformazioni del campo modificherebbero profondamente i risultati. Nelle moderne stazioni trasmittenti terrestri ad onda media e corta il sistema radiatore del trasmettitore dista dal trasmettitore una o più centinaia di metri ed è impiantato in un luogo privo di ostacoli alla libera propagazione.

L'energia di alta frequenza viene quindi portata al punto di eccitazione dell'antenna mediante una linea di trasmissione che può essere costituita con due conduttori cilindrici, concentrici o paralleli.

Queste linee si comportano come lunghe linee telefoniche; ma i fenomeni di riflessione, qualora esistano, sono più marcati e dannosi, data la notevole lunghezza della linea in termini di lunghezza d'onda delle correnti che vi transitano.

Dalla teoria generale delle linee di trasmissione risulta che per evitare la riflessione occorre terminare la linea con un carico uguale alla impedenza caratteristica che per i casi indicati è una resistenza pura espressa da:

per la linea bifilare con conduttori di raggio r e distanti fra loro d; è espressa invece da:

per tubi concentrici di raggio r_e e r_i. Poiché l'antenna nel suo punto d'eccitazione non avrà in generale la stessa impedenza occorre inserire un trasformatore di raccordo capace di trasformare l'impedenza dell'aereo nell'impedenza caratteristica della linea (feeder).

Le linee di trasmissione hanno anche grande importanza per la distribuzione dell'energia alle singole antenne delle cortine direttive e in taluni casi divengono delle vere e proprie reti di distribuzione di correnti di alta frequenza. Un caso tipico è quello degli alimentatori delle cortine d'aerei Marconi-Franklin riportati in fig. 18. È da notare che nei punti di smistamento è necessario inserire dei trasformatori di raccordo per trasformare l'impedenza caratteristica di una linea in quella di due o tre linee in parallelo.

Le valvole termoioniche nella radiotecnica. - Le valvole termoioniche permettono di effettuare tutti i processi di generazione, amplificazione, modulazione, demodulazione delle correnti di radiofrequenza, sui quali sono basati quasi tutti i trasmettitori e i ricevitori moderni.

Senza entrare nella teoria generale della termo-emissione e delle valvole termoioniche per la quale rimandiamo alle voci relative, esaminiamone brevemente le applicazioni.

Le notazioni che impiegheremo sono le seguenti:

ove di indici a e g sono le iniziali delle parole anodo, griglia di controllo e riferiscono le grandezze I, E agli elettrodi omonimi.

Amplificazione. - Per tutte le tensioni di griglia inferiori al potenziale del catodo, la capacità griglia-catodo può considerarsi in prima approssimazione come una capacità pura (fig. 21, a).

Applicando quindi un generatore di corrente alternata e_g in derivazione a tale capacità, non si avrà entro i limiti sopra fissati apprezzabile consumo di energia, mentre sarà possibile controllare la tensione di griglia e causare di conseguenza (v. termoionici, fenomeni) ampie variazioni di corrente anodica.

Se sul circuito anodico è inserito un adatto carico Z_p sarà possibile ricavare da esso, a spese della batteria anodica, una potenza assai superiore a quella che il generatore di corrente alternata, per la sua impedenza interna e per la disponibilità di energia sua propria, potrebbe fornire se fosse direttamente collegato al carico anodico utilizzatore Z_p senza l'intermediario del triodo.

Tale processo, qui brevemente schematizzato, costituisce il principio dell'amplificazíone a mezzo di valvole termoioniche.

La fig. 21 (a) rappresenta un amplificatore contenente un triodo di parametri R_a, μ nel cui circuito di griglia sono inseriti un generatore di corrente continua E_g e un generatore di corrente alternata e_g; nel circuito anodico sono inseriti un generatore di corrente continua E_p, e un carico genericamente rappresentato da una impedenza complessa Z_p.

Supponiamo inoltre che la griglia sia negativa in tutta l'escursione e_g; per il principio della sovrapposizione degli effetti, potremo considerare la corrente anodica come formata da una componente continua I_g, dovuta alle condizioni statiche E_g E_p, ricavabile dalla famiglia di caratteristiche I_a = f (E_g, E_p) e una componente alternativa i_p, dovuta alla variazione della tensione elettrostatica di griglia e_g rispetto al catodo.

Dalla teoria generale si ottiene la seguente espressione:

caratteristica del triodo amplificatore e valida nei limiti in cui R_a, μ sono costanti.

Essa definisce un circuito equivalente del tipo fig. 21 (b) nel quale un generatore μe_g di resistenza interna R_a lavora su un carico Z_p; è da notare che non solamente il generatore reale e_g non è tenuto a erogare alcuna potenza (nei limiti sopra imposti), ma neppure la sua impedenza interna compare in alcun modo nella espressione della corrente controllata per il tramite del triodo.

Le limitazioni poste ai parametri μ, R_a e all'escursione di tensione di griglia e_g assicurano l'identità fra la forma d'onda della i_p e e_g della e_g nel caso che Z_p sia una impedenza lineare; ciò viene in pratica realizzato facendo E_g minore di

(punto d'interdizione).

Normalmente si farà

e si limiteranno le escursioni della corrente anodica nel tratto rettilineo della famiglia di caratteristiche I_p = f(E_g, E_p). Amplificatori di questo tipo si chiamano di classe A e per un dato e_g erogano la massima potenza indistorta, quando il carico di utilizzazione è uguale all'impedenza interna del triodo (Z_p = R_a).

Non sempre è necessaria la riproduzione fedele per l'intero periodo di e_g ma si può talvolta limitare la riproduzione alle mezze onde positive di e_g. In tal caso si applica la e_g a partire dalla tensione d'interdizione

e la corrente anodica fluisce solo nei mezzi periodi per cui e_g è positiva. Gli amplificatori di questo tipo sono detti di classe B. Aumentando ancora E_g in modo che sia E_g maggiore di

il responso dell'amplificatore è limitato a una frazione del mezzo periodo positivo e gli amplificatori di tale tipo sono detti di classe C.

In ogni caso la potenza sviluppata in corrente alternata nel circuito anodico proviene dalla conversione della potenza fornita dal generatore E_p in corrente continua; è molto interessante esaminare il rendimento di questa conversione che definiremo col rapporto fra la potenza consumata sul carico Z_p e quella P_a spesa dal generatore di corrente continua.

Il carico si può normalmente ridurre a una resistenza equivalente R_p; il rendimento di conversione dipende dalla classe di funzionamento dell'amplificatore e dal valore della resistenza R_p rispetto alla resistenza anodica R_a. Nel caso degli amplificatori di classe A il rendimento di conversione η è:

per R, tanto grande da poter trascurare

di fronte a 2, il rendimento si approssima al 50% (massimo teorico).

Negli amplificatori di classe B il rendimento è più elevato e per

trascurabile di fronte all'unità, si approssima al

Negli amplificatori di classe C si ha un ulteriore aumento del rendimento di conversione, la cui espressione è però molto complessa dipendendo oltre che da

dalla frazione di periodo durante la n quale fluisce la corrente anodica.

La potenza P_a (1 − η) viene dissipata sulla resistenza interna del triodo Ra, cioè compare sotto forma di calore sull'anodo della valvola.

Possiamo concludere che, per ogni tipo di amplificatore, la potenza resa dipende a parità di altre condizioni dal rapporto

nel caso che si debba amplificare una vasta banda di frequenza è necessario quindi che R_a sia indipendente dalla frequenza; gli amplificatori per correnti microfoniche (suoni e parole) hanno un carico anodico formato da resistenze o equivalente a resistenze approssimativamente costanti in tutta la gamma da amplificare. In questi casi è della massima importanza la perfetta linearità di riproduzione e gli amplificatori di classe A sono di gran lunga preferiti agli altri tipi. È anche da notare che fra i varî tipi di amplificatori solo quelli di classe A non hanno una soglia di sensibilità. In essi infatti l'amplificazione ha luogo per valori di e_g di ampiezza comunque piccola. Essi sono quindi adoperati nei ricevitori ove le tensioni da amplificare sono estremamente deboli.

Le potenze in gioco negli amplificatori di classe A vanno da un milionesimo di watt (ricevitori) a parecchie decine di kW (modulatori).

Negli amplificatori di classe B e C la corrente anodica i_p, è ben lungi dall'essere sinusoidale come la e_g sen ωt impressa alla griglia, ma contiene oltre alla frequenza

(fondamentale) anche la 2n serie delle sue armoniche 2f, 3f, ecc.

Se si costituisce il carico anodico con un circuito risonante in parallelo accordato sulla frequenza f, esso presenterà un'elevata impedenza solo per la frequenza fondamentale e la conversione della potenza fornita dal generatore di alimentazione anodica avverrà essenzialmente sulla frequenza

In questi casi la presenza del circuito risonante è dunque indispensabile allo svolgersi del processo di amplificazione. È anche possibile accordare il circuito risonante su 2f anziché su f e ottenere sviluppo di potenza sulla frequenza doppia di quella di eccitazione e così via per le altre armoniche. Quest'operazione, detta moltiplicazione di frequenza, è anch'essa largamente sfruttata nei trasmettitori.

Gli amplificatori di classe B e C, dato il loro elevato rendimento di conversione sono usati estensivamente nei trasmettitori per sviluppare potenze fino a qualche centinaio di kW.

Effetti delle capacità interelettrodiche. Neutralizzazione. - Per completare l'analisi della proprietà del triodo amplificatore occorre esaminare l'effetto della capacità che gli elettrodi hanno fra di loro (fig. 22). Placca e griglia presentano rispettivamente la capacità C_pf e C_gf verso il filamento e queste capacità fanno parte separatamente dei rispettivi circuiti di griglia e di placca e rientrano quindi nelle considerazioni già svolte.

La capacità C_gp, fra la griglia e la placca rappresenta invece un legame mutuo fra i due circuiti e origina uno scambio di energia fra di essi.

Per chiarire questo fenomeno occorre studiare il circuito del triodo amplificatore riportato nella fig. 23 eseguendo un'analisi vettoriale delle correnti e tensioni che in esso si sviluppano.

Il risultato è che, quando il circuito anodico è induttivo, il vettore i_gp che rappresenta la corrente attraverso la capacità C_gp è in anticipo rispetto al vettore e_g di un angolo maggiore di 90° mentre quando il carico è ohmico o capacitativo l'angolo di anticipo è minore di 90°. In tutti i casi dunque, oltre a una corrente di capacità (componente a 90°) vi è una componente in opposizione di fase o in fase con e_g con il risultato di uno scambio di energia fra i due circuiti. Le conseguenze delle due condizioni sono però molto diverse perché nel 2° caso si ha sottrazione di energia al circuito di griglia, il che equivale ad aumentare le perdite; nel i° caso invece nuova energia viene apportata al circuito ed è possibile arrivare a compensarne completamente le perdite mantenendolo in oscillazione senza apporto di energia da circuiti esterni: l'amplificatore diviene un oscillatore.

Per combattere gli effetti nocivi della C_gp, si sono escogitati diversi metodi. Uno dei più adoprati è il seguente: si inserisce la capacità C_gp, in un ponte di Wheatstone formato di impedenze determinate in modo che il ponte sia equilibrato per la frequenza di lavoro. In tal caso il circuito di griglia viene derivato su una diagonale e quello anodico sull'altra e lo scambio di energia viene eliminato o grandemente ridotto. Questa operazione si chiama neutralizzazione e viene impiegata negli amplificatori per trasmissione di qualsiasi potenza sia negli schemi a una sola valvola per stadio sia negli schemi a due valvole in controfase. La fig. 24 ne dà due esempî.

Un altro metodo, che viene prevalentemente impiegato negli amplificatori per ricezione e nei piccoli amplificatori di trasmissione, consiste nell'inserire fra placca e griglia un elettrodo a potenziale fisso rispetto al catodo. Il risultato è (fig. 25 a-b-c) la scissione della capacità C_gp in due capacità verso il catodo eliminando l'accoppiamento che esisteva fra i due circuiti.

Oscillatori. - La e_g necessaria all'eccitazione di un amplificatore può essere fornita dal circuito anodico dello stesso amplificatore attraverso un accoppiamento esterno di adeguato valore; in tal caso l'oscillazione si mantiene spontaneamente e l'amplificatore diviene un oscillatore; occorre notare che in un amplificatore la fase delle componenti alternative di griglia e anodiche sono opposte e quindi per creare un oscillatore occorre che l'accoppiamento fra il circuito di griglia e quello di placca sia tale da trasferire sul circuito di griglia tensioni di fase opposta a quelle del circuito anodico.

Un esempio è dato dai circuiti della fig. 26; nel circuito (a) placca e griglia si trovano in punti di fase opposta e le oscillazioni possono aver luogo; nel circuito (b) griglia e placca avrebbero la stessa fase e la produzione di oscillazioni è impossibile.

Quanto all'energia che si deve trasferire nel circuito di griglia per provvedere a mantenere le oscillazioni, osserviamo che l'accoppiamento di giusta fase può riguardarsi (come già detto nel caso dell'accoppiamento interelettrodico) come una diminuzione delle perdite proprie del circuito di griglia, ovvero come l'introduzione in esso di una resistenza o varianza negativa.

Quando la resistenza negativa uguaglia quella positiva, il circuito LC si trova nelle condizioni di un circuito dotato di sola self e capacità in serie. Dalla elettrotecnica generale è ben noto che tale circuito può essere sede di oscillazioni di ampiezza costante e di frequenza dipendente dal prodotto LC.

Per il tipico circuito oscillante dalla fig. 27 (il cui circuito equivalente è segnato a lato) la frequenza di oscillazione è:

ove R rappresenta il carico del circuito: se

è trascurabile di fronte all'unità, la frequenza di oscillazione è quella che spetterebbe al solo circuito LC senza resistenza:

Naturalmente le oscillazioni si producono solo se l'accoppiamento anodo-griglia M è sufficiente e la teoria permette anche di determinare il minimo M necessario a innescare e mantenere le oscillazioni.

Oltre il tipo di oscillatore sopra descritto, in cui la griglia interviene sia in regime di oscillazione sia come elettrodo di regolazione statica, è possibile mantenere oscillazioni di ampiezza costante in circuiti contenenti L e C utilizzando tratti di caratteristiche di triodi o poliodi con proprietà di varianza negativa (dynatron); in questo caso la griglia serve solo a fissare le condizioni di varianza negativa senza intervenire come elettrodo di controllo in regime di oscillazioni.

Oscillatori ad alta stabilità (Piloti). - Nei moderni trasmettitori le funzioni di generare la corrente oscillatoria, amplificarla al dovuto livello e infine immetterla nell'antenna radiatrice sono nettamente ripartite in una serie di stadî di cui il primo è il generatore, gli altri sono amplificatori ed eventualmente moltiplicatori di frequenza.

L'oscillatore è detto pilota; non importa se l'energia che può fornire è estremamente piccola: occorre che abbia il requisito della stabilità di frequenza indipendentemente dalle condizioni d'ambiente variabili.

Nella gamma delle onde corte si richiedono comunemente stabilità dell'ordine da 1/20.000 a 1/50.000, mentre nella banda delle frequenze impiegate per la radiodiffusione le esigenze sono ancora maggiori, da 1/100.000 a 1/1.000.000.

Per farsi un'idea del significato di questi numeri si pensi che un pendolo di precisione per il quale si esiga un errore inferiore a 1:86.400 deve fare in un giorno un errore non superiore a 1 secondo.

Dall'esame della formula

è chiaro che, mentre il fattore dominante nel determinare la frequenza dell'oscillatore è la frequenza di risonanza propria del circuito, è anche necessario assicurare la costanza del rapporto

e farlo più piccolo possibile.

Le costanti L, C del circuito dipendono dalle sue dimensioni geometriche e quindi dalla temperatura; la R è praticamente invariabile in un trasmettitore moderno, nel quale essendo separate come sopra detto le funzioni delle singole parti, il carico si riduce a fornire la e_g necessaria a eccitare il primo amplificatore che è del tutto indipendente dalle altre parti del trasmettitore. La R_a varia in dipendenza delle condizioni di lavoro del triodo e particolarmente delle tensioni di alimentazione. Su queste basi si possono riconoscere tre tipi fondamentali di oscillatori piloti.

1. Per assicurare la costanza di tutti gli elementi che variano con la temperatura, il circuito e la valvola sono posti in una camera termostatica ad alta stabilità di temperatura. Le alimentazioni della valvola sono separate da quelle delle altre parti del trasmettitore e sono molto stabili. Con piloti di questo tipo si ottengono stabilità dell'ordine di qualche unità su diecimila.

2. Il circuito LC è autocompensante per la temperatura, in modo che le variazioni di una parte sono compensate da quelle dell'altra, ottenendo un prodotto LC costante nell'intervallo delle massime variazioni termiche dell'ambiente.

Le valvole (se ne usano due) sono accoppiate al circuito oscillante in modo da ridurre al minimo l'influenza delle variazioni de) parametri della valvola. Le alimentazioni delle valvole del pilota sono mantenute costanti nei limiti pratici del 2 ÷ 2 ¹/₂%.

Gli oscillatori di questo tipo sono veri e proprî strumenti di precisione e permettono di raggiungere una stabilità dell'ordine di 1÷ 2 unità su centomila.

Essi sono stati ideati e sviluppati nei laboratorî di ricerche del Marconi.

3. In luogo del circuito risonante elettrico vengono impiegati speciali risonatori meccanici atti a essere accoppiati elettricamente a un triodo che fornisca loro l'energia necessaria a mantenerli in oscillazione. Le oscillazioni di un sistema meccanico dotato di momento d'inerzia, elasticità e attrito, equivalgono a quelle di un circuito dotato d'induttanza, capacità e resistenza, ma in pratica esistono materiali capaci di fornire oscillatori meccanici a decremento enormemente più basso di quello ottenibile con i migliori circuiti elettrici.

La caratteristica di questi sistemi è quindi di avere una resistenza equivalente tanto bassa che il termine

è trascurabile anche per alti gradi di stabilità.

Attualmente i migliori oscillatori meccanici sono i cristalli piezoelettrici, i diapason e quelli fondati sulla magnetostrizione.

I primi sono di più facile applicazione, perché si accoppiano elettrostaticamente alla valvola destinata a mantenerli in oscillazione; l'accoppiamento elettrostatico è di per sé vantaggioso perché un campo elettrico si può mantenere con minori perdite di un campo magnetico.

La fig. 28 dà un esempio di un oscillatore a quarzo.

In ogni modo il controllo finale della frequenza è dato dalla temperatura, cui in generale gli oscillatori meccanici sono notevolmente sensibili, in modo che per stabilità dell'ordine di due o più unità su centomila occorre una camera termostatica controllata a due decimi di grado centigrado.

Per maggiori stabilità si cerca di ridurre quanto è possibile il coefficiente di temperatura dell'oscillatore e si usano due camere termostatiche concentriche.

L'inconveniente tipico di questi oscillatori è l'impossibilità di variare la frequenza, onde il loro impiego è più circoscritto di quelli del secondo tipo.

Limiti di frequenza degli oscillatori; micro-onde. - La frequenza più alta cui un triodo può operare come amplificatore (e quindi come oscillatore) è limitata dal tempo di transito degli elettroni negli spazî interelettrodici. Nei triodi ordinarî si hanno tempi di transito dell'ordine di 10^-8 ÷ 10^-9 secondi e conseguentemente i metodi classici sopra esposti cadono in difetto quando il periodo di oscillazione si approssima a quei valori.

Si costruiscono triodi speciali nei quali le distanze interelettrodiche sono ridotte a 1/10 di millimetro e anche meno, in modo di avere tempi di transito di poche unità su 10^-11 secondi; con essi è possibile estendere il campo delle frequenze fino a qualche centinaio di megacicli/sec. (1 megaciclo = 1.000.000 periodi).

La fig. 29 mostra una valvola di questo tipo in vera grandezza.

Il Barkausen nel 1919 constatò casualmente la produzione di oscillazioni di frequenza dell'ordine di centinaia di megacicli/sec. con triodi ordinarî; il fenomeno, cui viene dato il nome di oscillazione elettronica, si manifesta quando il triodo ha la griglia fortemente positiva e l'anodo a tensione prossima a quella del catodo e, in genere, inferiore.

La natura intima di queste oscillazioni non è ben nota e i pareri dei più eminenti autori tuttora discordi; noi possiamo dare un'idea del fenomeno considerando le traiettorie degli elettroni con l'ausilio della fig. 30.

Gli elettroni vengono accelerati dalla griglia e, sorpassatala per inerzia, vengono decelerati perché nello spazio griglia-placca il campo elettrostatico è invertito.

Si intuisce che ogni elettrone prima di cadere sullȧ griglia può oscillare intorno alla linea d'inversione del campo elettrostatico percorrendo traiettorie simili a quelle raffigurate nella fig. 30.

L'effetto medio in parecchi periodi potrebbe essere nullo, cancellandosi per differenza di fase gli effetti dei singoli elettroni; ma in un tempo estremamente piccolo dell'ordine di un periodo o frazione di periodo la distribuzione delle cariche può risultare diversa da zero originando una forza fra gli elettrodi che favorisce la messa in fase delle singole vibrazioni con il risultato di convertire in energia alternativa a elevatissima frequenza una piccola parte di quella fornita dalla batteria di griglia in corrente continua.

La frequenza risultante è legata alla tensione e alle reciproche distanze degli elettrodi ma esiste un definito effetto di trascinamento dell'oscillazione elettronica verso quella controllata dalla regolazione dei circuiti associati al triodo o ai triodi generatori.

Il Barkausen e molti altri sperimentatori adoperarono circuiti del tipo della fig. 31, nei quali il circuito oscillante è una coppia di fili di Lecher inserita fra anodo e griglia; la potenza ottenibile con questi mezzi è però estremamente piccola.

Il Marconi sviluppò sistemi a due valvole in controfase con circuiti separati per ogni coppia di elettrodi omonimi; egli trovò che tanto la griglia quanto le placche possono essere gli elettrodi attivi per eccitare l'antenna; la condizione essenziale da realizzare per poter estrarre energia è quella del giusto raccordo d'impedenza fra il generatore e la linea di trasmissione.

Nelle figure 32 e 33 diamo due schemi degli oscillatori realizzati dal Marconi atti a generare potenze dell'ordine di qualche watt a frequenza di circa 500.000.000 di periodi/secondo.

Modulazione e demodulazione. - La modulazione è un procedimento di carattere generale, mediante il quale una banda di frequenze può venire trasportata in un altro campo di frequenze che sia più atto alla trasmissione a distanza.

La demodulazione è il processo inverso, fisicamente identico, che riporta la banda di frequenze al suo valore originario in modo che possa essere riconosciuta dai nostri sensi con le ordinarie trasformazioni dell'energia elettrica in suono, luce, ecc.

Un esempio chiarirà il principio: la voce umana e i suoni musicali vengono normalmente trasformati in una serie di correnti alternative di frequenze fra 30 e 10.000 periodi: questa gamma di frequenze può venire trasmessa per filo con relativa facilità ma non può essere trasmessa per onde elettro-magnetiehe sia per il valore troppo basso delle frequenze sia perché è una banda estremamente vasta.

Con tale procedimento si modula una frequenza portante di 1.000.000 di periodi, per es., e si trasmette la banda compresa fra (1.000.000 + 10.000) e (1.000.000 − 10.000) periodi/secondo; queste frequenze possono essere irradiate con alta efficienza da una antenna progettata per la sola frequenza portante perché lo scarto massimo è appena dell'uno per cento.

Facciamo però notare che la propagazione di una banda di frequenza dell'ampiezza di 20.000 periodi può dar luogo a effetti di marcata selettività sotto forma di evanescenza ineguale e non contemporanea per le singole frequenze componenti la banda (v. sopra: Propagazione).

La modulazione si ottiene facendo agire la frequenza portante E₁ sen ωt e quella del segnale E₂ sen ρt in un circuito la cui impedenza non sia lineare rispetto alla grandezza impressa.

Limitando per semplicità il nostro esame al caso di due frequenze

e a una caratteristica approssimabile con una funzione di 2° grado (fig.34) del tipo

nell'intorno del punto E₀, I₀, si ha:

nella quale possiamo riconoscere quattro gruppi diversi:

Gruppo A contenente frequenze identiche a quelle impresse e con coefficienti di primo grado (E₁, E₂).

Gruppo B contenente frequenze doppie di quelle impresse e con coefficienti di secondo grado (E1²%,E2²%).

Gruppo C contenente frequenze risultanti dalla differenza delle frequenze impresse con coefficiente misto (E₁ • E₂).

Gruppo D contenente frequenze risultanti dalla somma delle frequenze impresse con coefficiente misto (E₁ • E₂).

Nel caso di

si hanno le frequenze 1.000.000, 1000, 2.000.000, 2000, 999.000, 1.001.000 periodi/sec.

Normalmente il 1° circuito selettivo inserito nello stesso amplificatore di radio-frequenza presenta alta impedenza solo per le frequenze prossime alla frequenza portante onde si utilizzano in definitiva le sole frequenze:

e si ottiene una corrente oscillante modulata della forma:

ove

viene chiamato fattore di modulazione.

La forma d'onda risultante è data dalla fig. 35 nella quale è anche evidente il significato di m.

Uno dei circuiti più diffusi nella tecnica della modulazione è quello dato dal Heising (fig. 36); in esso la frequenza portante viene impressa nel circuito di griglia di un amplificatore di classe C nel quale l'ampiezza della i_p sia proporzionale alla tensione anodica applicata; la tensione di audio-frequenza E₂ sen ωt si sovraimpone alla tensione anodica continua E₀ originando la forma d'onda precedentemente analizzata.

È interessante conoscere le relazioni fra l'onda portante non modulata e quella modulata: per m = 1 (percentuale di modulazione del 100%), chiamando P la potenza dell'onda portante non modulata, si ha:

La maggior potenza che si trova sull'onda modulata deve naturalmente venir fonnita dal modulatore, cioè dall'amplificatore di audiofrequenza a quello di radiofrequenza.

Se η è il rendimento di conversione di quest'ultimo, il modulatore deve poter erogare senza distorsione una potenza

e l'amplificatore di radiofrequenza deve a sua volta essere capace di rendere le potenze istantanee e medie sopra indicate.

Abbiamo limitato l'analisi del fenomeno al caso di un segnale armonico semplice; nel caso della trasmissione di segnali più complessi, quali risultano dalla parola o dalla musica, l'aspetto fisico è identico e si ottiene un'onda modulata il cui inviluppo è identico alla forma d'onda del segnale originario da trasmettere.

Demodulazione. - È un procedimento analogo a quello della modulazione ma avente scopo inverso, di riottenere cioè dall'onda portante modulata le componenti della frequenza originaria; anche in questo caso le frequenze presenti nell'onda portante modulata vengono fatte agire in un circuito contenente un'impedenza non lineare con l'intento di ricavarne i termini (gruppo D) del tipo (f − f₁) e (f₂ − f) aventi nell'esempio del paragrafo precedente la frequenza F del segnale originario.

Il primo demodulatore usato nella tecnica è stato il detector magnetico del Marconi (1902) nel quale l'acciaio saturato magneticamente agisce da impedenza non lineare rispetto al campo magnetico delle correnti indotte nelle antenne marconiane.

Attualmente le valvole termoioniche sono il mezzo più efficiente e più largamente usato per effiettuare questa importante operazione.

Per un esame di carattere generale distinguiamo il caso in cui la caratteristica del rettificatore interessata dalla semionda positiva di un'onda modulata del tipo e = E (1 + m sen ρt) sen ωt sia approssimabile con una retta i = K • e ovvero con una parabola i = K • e², mentre in entrambi i casi è nullo il responso per le semionde negative (fig. 37 a, b).

Nel primo caso si ottiene un termine di audiofrequenza

che è la riproduzione del segnale originario; nel secondo caso si ottengono due termini nella banda di audiofrequenza, uno di frequenza

e uno di frequenza doppia

La componente di frequenza

è estranea al segnale originario e rappresenta una distorsione introdotta dal metodo di demodulazione; è però da notare che essendo m non maggiore dell'unità il termine spurio è percentualmente poco importante di fronte a quello voluto.

I triodi offrono la possibilità di realizzare entrambi questi sistemi di demodulazione; applicando la e = E (1 + m sen ρt) sen ωt nel punto E_g = 0 in un circuito come quello della fig. 38 si verificano le condizioni (b) e si ha la rettificazione per caratteristica di griglia; questo metodo è adottato per segnali deboli e con bassa percentuale di modulazione. Per segnali più ampî con m uguale o prossimo a 1 conviene applicare la e_g nel punto

realizzando un rettificatore per caratteristica anodica che si approssima al tipo (a). Ne diamo il circuito nella fig. 39. È da notare che in tutti i casi il circuito anodico deve presentare una conveniente impedenza alla banda di frequenza da utilizzare (audiofrequenza) e impedenza trascurabile o nulla alle componenti di radiofrequenza. che si originano nel processo di demodulazione e che non interessano.

Valvole con più griglie (poliodi). - Tutti i processi descritti con particolare riferimento ai triodi possono svilupparsi anche con valvole aventi oltre al catodo, alla griglia di controllo e all'anodo una o più griglie ausiliarie destinate a modificare le caratteristiche statiche dei triodi corrispondenti.

Ne abbiamo già visto un importante esempio nel paragrafo sull'amplificazione.

In tutti i casi gli elettrodi attivi in radiofrequenza sono i tre fondamentali catodo, griglia di controllo e anodo; gli altri sono tenuti a potenziale fisso senza essere interessati dalle tensioni di radiofrequenza.

Pertanto l'impiego di queste valvole a più elettrodi non si differenzia in via di principio da quello dei triodi.

Diodi. - Queste valvole, formate da un catodo e un anodo, sono prevalentemente utilizzate in radiotecnica per la loro caratteristica unidirezionale come raddrizzatrici di correnti alternate industriali allo scopo di ottenere le correnti continue ad alta tensione necessarie ad alimentare i trasmettitori a valvola.

Rettificatori a valvole termoioniche si possono costituire con varî schemi; qui esamineremo il tipo trifase a mezza onda che permetterà di riconoscere gli elementi fondamentali del problema comuni agli altri schemi. Nelle connessioni trifase a mezza onda (fig. 40) è evidente che la tensione dei catodi non potrà mai scendere al disotto della linea tratteggiata; ne segue che in ogni istante si avrà un solo diodo il cui anodo è a tensione superiore al catodo e i tre diodi concorreranno separatamente all'erogazione di corrente rimanendo attivi per 1/3 del tempo unitario e commutandosi ciclicamente fra loro nei punti a, b, c.

La componente continua A, B del diagramma di tensioni è la media del diagramma in linea grossa e le componenti alternative hanno le frequenze 3 F e armoniche di 3 F.

Il filtro necessario a purificare l'erogazione deve avere una frequenza d'interdizione non minore di 3 F.

I rettificatori descritti e quelli analoghi con connessione a doppia onda s'impiegano negli apparecchi radiotrasmittenti per potenze fino ad alcune centinaia di kW e tensioni fino a 20.000 volt.

Negli apparecchi radioriceventi lo schema più usato è il monofase a doppia onda con due diodi riuniti in un'unica ampolla; le correnti erogate sono in questo caso molto modeste.

Il rendimento della conversione è molto elevato particolarmente alle massime tensioni di esercizio poiché le cadute di tensione nei maggiori diodi sono dell'ordine del 5% e si possono ridurre a poche unità per mille nei diodi nei quali sia stato ad arte aggiunto un gas capace di ionizzarsi intensamente per collisione elettronica neutralizzando completamente la carica spaziale (diodi a vapori di mercurio, v. termoionici, fenomeni).

Tecnica della trasmissione. - Le stazioni trasmittenti emettono onde di vario tipo a seconda del servizio cui sono destinate. Riportiamo dal Regolamento generale delle radio-comunicazioni (Madrid 1932) la classificazione oggi in vigore: "Les émissions sont réparties en deux classes: A) ondes entretenues, B) ondes amorties, définies comme suit: classe A: ondes dont les oscillations successives sont identiques en régime permanent; classe B: ondes composées de séries successives d'oscillations dont l'amplitude, après avoir atteint un maximum décroît graduellement".

"Des ondes de la classe A dérivent les ondes des types ci-après: type A1: ondes entretenues dont l'amplitude ou la fréquence varie sous l'effet d'une manipulation télégraphique; type A2: ondes entretenues dont l'amplitude ou la fréquence varie suivant une loi périodique de fréquence audible combinée avec une manipulation télégraphique; type A3: ondes entretenues dont l'amplitude ou la fréquences varie suivant une loi complexe et variable de fréquences audibles. Un exemple de ce type est la radiotéléphonie; type A4: ondes entretenues dont l'amplitude ou la fréquence varie suivant une loi quelconque de fréquence plus grande que les fréquences audibles. Un exemple de ce type est la télévision".

L'impiego delle onde smorzate (tipo B) ha preceduto quello delle onde continue e ha dominato la tecnica per circa un ventennio; esse vengono prodotte con la scarica oscillatoria di un sistema L, C attraverso adatti spazî spinterometrici. Il Marconi spinse il sistema al massimo perfezionamento con l'impiego di spinterometri multipli rotanti con ugual velocità e con fase diversa in modo da sostenere l'ampiezza delle oscillazioni approssimando notevolmente le onde persistenti.

Il Poulsen (1910) perfezionò l'impiego dell'arco voltaico come resistenza negativa capace di alimentare correnti oscillanti di ampiezza costante in un circuito L, C; questi trasmettitori, detti ad arco, hanno l'inconveniente di dover impegnare due diverse frequenze, una di emissione e una di riposo; inoltre generano notevole potenza sulle frequenze armoniche.

Alexanderson (1915) riuscì a costruire alternatori a grande numero di poli ad altissima velocità in modo da generare direttamente le correnti a radiofrequenza, sviluppando potenze di molte centinaia di kW sulle onde più lunghe.

Esistono ancora trasmettitori con emissioni del tipo A1 ad arco e ad alternatore per il servizio transatlantico a onde lunghe.

Prima dell'anno 1922 lo spettro di frequenza utilizzato per le radiocomunicazioni si estendeva da 1500 kc./sec. a 10 kc./sec. circa e per il servizio a grande distanza poteva essere utilizzata una ben piccola porzione compresa fra 60 e 10 kc./sec.; la velocità di trasmissione non superava le 100 parole al minuto e le potenze impiegate si approssimavano ai 1000 kW.

Negli anni 1922-1924 il Marconi eseguì una larghissima serie di esperienze sulla propagazione delle onde corte, sull'efficienza della concentrazione della radiazione in ristretti angoli orizzontali e zenitali, sui mezzi più atti alla trasmissione e alla ricezione delle elevatissime frequenze di quella gamma; il risultato di quelle indagini ha completamente rivoluzionato la tecnica nelle radiocomunicazioni estendendone la portata alle maggiori distanze terrestri e facendo posto a decine di migliaia di nuovi canali di comunicazione che non avrebbero potuto in alcun modo svilupparsi nella limitatissima banda delle onde lunghe.

Attualmente l'impiego delle onde smorzate è limitato alle emissioni dei segnali di soccorso; provvidenziali regolamenti internazionali obbligano infatti per tutte le navi l'installazione di un apparecchio destinato unicamente alla salvaguardia della vita umana in mare.

Questi apparecchi riproducono essenzialmente uno dei tipi impiegati dal Marconi nelle prime esperienze di radiotelegrafia. L'onda internazionale per questo servizio è 600 m. (500 kc/s).

All'infuori di questi apparecchi e di alcuni trasmettitori a onde smorzate per traffico a breve distanza usati su poche navi, le stazioni radio moderne impiegano esclusivamente emissioni in onda continua dei tipi A1 − A2 per servizio telegrafico, A3 per servizio telefonico o di radiodiffusione, A4 per la trasmissione delle immagini.

Le onde continue vengono prodotte quasi esclusivamente mediante le valvole termoioniche con i molteplici processi esaminati nel capitolo precedente.

Per un esame generale della costituzione di un trasmettitore, distinguiamo le seguenti parti:

1. Apparecchi di radiofrequenza consistenti in un oscillatore pilota seguito da una serie di amplificatori dei quali l'ultimo è collegato all'antenna mediante una linea di trasmissione.

Il pilota ha il solo compito di assicurare la stabilità di frequenza e ordinariamente viene fatto oscillare su un sottomultiplo della frequenza di lavoro praticando poi, negli amplificatori che lo seguono, la necessaria moltiplicazione di frequenza con il procedimento già descritto. Il rapporto di potenza fra i varî amplificatori è compreso fra 5 e 20; nei primi stadî sono in gioco potenze di pochi watt e si impiegano valvole di tipo ricevente; nei successivi si impiegano valvole di tipo trasmittente di potenza crescente fino ai tipi di massima potenza ad anodo raffreddato (v. termoionici, fenomeni) capaci di erogare potenze dell'ordine di 100 kW per unità. Nei trasmettitori di grandissima potenza si impiegano più coppie di valvole in controfase in uno stesso amplificatore o meglio ancora si riuniscono due o più amplificatori di potenza ad alimentare la stessa linea di trasmissione che eccita l'antenna.

Tutti gli amplificatori di radiofrequenza per trasmettitori appartengono alle classi B e C e vengono fatti lavorare a rendimenti diversi a seconda del tipo di emissione.

2. Apparecchi di manipolazione e modulazione. - Nel caso di stazioni per il traffico telegrafico, è necessaria una serie di apparecchi destinati alla segnalazione cioè a controllare la successione di emissioni e pause che costituiscono un ordinario segnale telegrafico.

Ciò viene fatto con gli stessi mezzi usati in telegrafia e con l'ausilio di amplificatori cosiddetti di tensioni continue a valvole termoioniche che operano in collegamento con uno degli amplificatori intermedî.

Normalmente la manipolazione telegrafica è perfezionata da un sistema di compensazione del carico per ottenerne la costanza durante la manipolazione.

Nel caso che si emettano onde del tipo A2 e A3 occorre anche provvedere alla modulazione dell'onda portante impiegando il procedimento generale della modulazione già descritto. Gli apparecchi di modulazione e gli amplificatori atti ad amplificare onde modulate, hanno assunto il massimo sviluppo nei trasmettitori per radiodiffusione date le particolari esigenze di quel servizio.

Le potenze massime raggiunte nei moderni trasmettitori sono da 60 a 100 kW nella gamma onde corte e 500 kW in quella onde medie.

Emissioni parassite. - Sotto questa denominazione sono comprese le emissioni collaterali a quella voluta ma in frequenze o in bande di frequenze diverse da quella spettante al servizio. Questo fenomeno è dovuto al fatto che le correnti oscillanti non sono mai perfettamente sinusoidali.

È inevitabile che la corrente anodica i_p di una valvola termoionica abbia un certo contenuto di armoniche ma si può fare in modo da rendere l'amplificatore inefficiente a sviluppare potenza su frequenze diverse dalla fondamentale (vedi sopra: Amplificatori di classe B).

Inoltre è possibile inserire nella linea di trasmissione che collega l'amplificatore con l'antenna, un filtro del tipo passa-basso capace di lasciar passare senza attenuazione la fondamentale e di attenuare grandemente le sue armoniche. Questi mezzi permettono di ridurre a frazioni di watt la potenza irradiata sulle frequenze armoniche in stazioni della potenza di centinaia di kW.

La distorsione della forma dell'inviluppo delle emissioni tipo A2, A3 produce più gravi inconvenienti perché equivale a modulazione con frequenze doppie e triple di quelle volute e non vi è praticamente modo di correggere le deformazioni con i circuiti che seguono l'amplificatore difettoso; è quindi essenziale evitare le distorsioni nella loro origine sacrificando il rendimento in potenza dei relativi amplificatori.

I più recenti congressi internazionali delle radiocomunicazioni prescrivono delle limitazioni circa la potenza totale delle emissioni parassite.

Radiotelefonia segreta. - Allo scopo di ottenere una relativa segretezza nelle comunicazioni radiotelefoniche commerciali, si sono escogitati alcuni sistemi che impediscono la comprensione delle emissioni ai comuni ricevitori. Questi sistemi sono basati sul principio della trasposizione di banda cioè della modulazione e demodulazione. Si ottiene in definitiva di invertire lo spettro delle frequenze acustiche in modo che a un suono elementare di 300 periodi corrisponda uno di 3000 e viceversa; evidentemente in questo modo la parola diviene del tutto incomprensibile per quegli apparecchi che non sono dotati del complesso sistema di reinversione identico in via di principio a quello usato per la primitiva inversione di frequenza.

Nel collegamento Europa-America esistono varî servizî di questo tipo, in normale funzionamento.

Tecnica della ricezione. - Abbiamo detto che le antenne hanno proprietà reversibili, cioè poste nel campo prodotto dalle onde elettromagnetiche divengono sede di forze elettromotrici e correnti d'alta frequenza che sono l'immagine estremamente impiccolita delle correnti delle antenne trasmittenti.

Pertanto il problema fondamentale della ricezione consiste nel trasformare l'energia di quelle correnti in effetti percettibili ai nostri sensi; i dispositivi capaci di produrre queste trasformazioni sono detti rivelatorì.

Prima dell'affermarsi dei moderni metodi di ricezione basati sull'impiego delle valvole termoioniche, i principali rivelatori furono: il coherer le cui proprietà furono originariamente segnalate (1884-1885) da T. Calzecchi Onesti, il detector magnetico dovuto al Marconi (1902), i rivelatori elettrolitici del Ferrié, la valvola di Fleming, alcuni cristalli aventi marcata conducibilità unidirezionale (galena, pirite, ecc.).

Abbiamo già visto che il detector magnetico è stato il primo sistema di ricezione basato sul principio razionale della demodulazione; oggi lo stesso procedimento viene effettuato con grande facilità con le valvole termoioniche e nessuno più pensa di applicare direttamente al rivelatore le debolissime forze elettromotrici ricavate dall'antenna; gli amplificatori a valvole termoioniche infatti non hanno soglia di sensibilità e interposti fra l'antenna e il rivelatore permettono di portare le forze elettromotrici oscillanti fino al livello di qualche decimo di volt. A questo punto si presenta spontanea una domanda: è possibile ricevere un segnale comunque debole purché lo si amplifichi convenientemente? La risposta è naturalmente negativa perché l'antenna oltre ad assorbire energia dalle onde elettromagnetiche che interessano il collegamento radio, assorbe anche una porzione dello spettro di frequenza dovuto alle perturbazioni elettriche naturali e artificiali sempre esistenti in misura dipendente dal luogo, dalla stagione, dalle ore del giorno e dalla frequenza.

È evidente che sarà inutile tentare la ricezione di un segnale il cui campo sia inferiore a quello del disturbo.

I mezzi più adatti per combattere i disturbi sono:

a) conferire ai ricevitori un grado di selettività tale da limitare l'amplificazione alla sola banda necessaria all'intelligibilità del segnale. Essendo infatti il disturbo distribuito con continuità su tutto lo spettro di frequenza utilizzato per le radiocomunicazioni, l'aumento di selettività del ricevitore limita ovviamente l'entità del disturbo;

b) uso di sistemi di antenna direzionali che oltre a effettuare una concentrazione dell'energia del segnale sia in trasmissione che in ricezione, limitano la provenienza del disturbo a una stretta porzione dello spazio.

Nelle comunicazioni Europa Nord-America ad es., questa sclezione è efficacissima in quanto è accertato che la zona di maggiore attività in fatto di produzione di disturbi di origine naturale è situata lungo i tropici e quindi ad angolo azimutale completamente diverso da quello interessante il collegamento sopracitato.

L'intensità del disturbo di origine naturale è per ogni luogo funzione della frequenza decrescendo al crescere di questa. Nelle latitudini medie dell'Europa, in luoghi lontani dai centri industriali il minimo segnale col quale si può assicurare un collegamento con onde di circa 10.000 m., è di circa 100 microvolt/metro; nella banda onde medie (intorno ai 1000 m.) occorrono intensità di campo non inferiori a 10 − 20 microvolt per metro; nella banda onde corte, specialmente al disotto di 20 m., il livello del rumore è così basso che si possono effettuare collegamenti commerciali con segnali di 1 microvolt/metro e anche meno.

Queste ragioni, unitamente all'alto rendimento delle antenne per onde corte di fronte a quella per onde lunghe e alla relativa facilità con cui per le onde corte si possono costruire efficienti antenne direzionali, spiegano il fatto che le potenze necessarie ai collegamenti in onda corta sono dell'ordine di qualche centesimo di quelle impiegate per collegamenti a onda lunga.

L'evanescenza dei segnali, di cui abbiamo parlato nel capitolo propagazione, rappresenta un altro fattore importante nella tecnica della ricezione; occorre infatti tenerme conto nella determinazione della minima intensità di campo, eliminare o attenuare le variazioni del volume di ricezione che esso produce e infine impiegare sistemi che combattono direttamente il fenomeno.

I mezzi attualmente noti per conseguire quest'ultimo scopo traggono profitto dalle proprietà selettive del fading, in frequenza e in posizione.

Così, essendo accertato che frequenze differenti di poche centinaia di periodi non vengono simultaneamente colpite dall'evane-. scenza, molte trasmissioni telegrafiche si effettuano con onde tipo A2 anziché con onde tipo A1 per disporre simultaneamente di tre o più frequenze che non verranno mai simultaneamente colpite da estinzione; il risultato è che il livello medio di ricezione è notevolmente più stabile.

L'altro metodo trae profitto dalla circostanza che in luoghi distanti poche lunghezze d'onda l'evanescenza non è simultanea; se si dispongono due o tre antenne riceventi spaziate come detto si ottiene un livello di ricezione molto più costante di quello dato da una sola antenna. Le cortine d'aereo a larga estensione sono anch'esse un mezzo di ricezione spaziata antifading. Infine è di grande vantaggio l'uso di antenne trasmittenti a emissione concentrata intorno ad angolo dell'ordine di 10° ÷ 11° sull'orizzonte e la scelta delle frequenze di lavoro in corrispondenza dell'illuminazione del percorso delle onde elettromagnetiche fra la stazione trasmittente e quella ricevente.

Premesse queste considerazioni, esaminiamo brevemente la costituzione di un ricevitore moderno. In esso troviamo in primo luogo un amplificatore destinato a portare le forze elettro-motrici ricevute a un conveniente livello; si impiegano amplificatori di classe A per il fatto che essi non presentano soglia di sensibilità e per evitare complicati circuiti di neutralizzazione le valvole sono quasi sempre del tipo a griglia schermo.

L'amplificazione si può effettuare sulla frequenza in arrivo (suol dirsi in radiofrequenza), ovvero, profittando del processo generale della modulazione e demodulazione, si traspone la banda da amplificare in un'altra banda indipendente da quella del segnale originario e ivi si effettua l'amplificazione.

Apparecchi di questo genere sono noti sotto il nome di supereterodine e dànno luogo alla massima selettività e costanza di risultati.

Tutti i grandi apparecchi riceventi per collegamenti radiotelegrafici e radiotelefonici alle massime distanze sono oggi basati sul principio della supereterodina. Dopo l'amplificazione la rivelazione del segnale viene effettuata col metodo della demodulazione mediante rettificatori a valvole termoioniche rientranti nei tipi già descritti.

Nel caso che si desideri la ricezione auricolare di onde tipo A1 è anche necessario introdurre una componente acustica nel segnale ricevuto e ciò si effettua comunemente col metodo dei battimenti che consiste nel far interferire localmente la frequenza f₀ in arrivo con frequenza f₁ = f₀ ± 1000 (ad es.) e applicare le due frequenze a un demodulatore.

Il risultato è di convertire (nel nostro esempio) il segnale in un suono di 1000 periodi avente il ritmo telegrafico originario.

Nella ricezione telegrafica di segnali tipo A2, se la modulazione è in ampiezza, questo procedimento non sarebbe strettamente necessario ma viene ugualmente applicato perché conferisce un'alta sensibilità al rivelatore.

Nei collegamenti radiotelegrafici più importanti la ricezione non è auricolare ma automatica, eseguita mediante speciali apparecchi registratori detti ondulatori; in tal caso dopo la rivelazione del segnale seguono alcuni speciali amplificatori a valvole termoioniche detti amplificatori di tensioni continue.

Nella ricezione di segnali tipo A3 (radiotelefonia) il segnale demodulato viene amplificato in bassa frequenza e direttamente utilizzato in un ricevitore telefonico.

Radiogonometria. - La radiogonometria è basata sul fatto che le radio-onde si propagano dal punto di emissione per cerchi massimi e sulle proprietà direttive di alcuni tipi d'antenna.

Le proprietà direttive delle antenne chiuse, dalle quali derivano gli attuali sistemi radiogoniometrici, furono messe in rilievo dagli studî e dalle ricerche di Brown (1899) e successivamente da Blondel (1902). In Italia quegli studî furono ripresi dall'Artom (1903).

Se supponiamo di avere un'antenna a telaio formata da una o più spire contenute in uno stesso piano verticale, l'altezza efficace che tale antenna presenta nelle varie direzioni orizzontali è proporzionale al coseno dell'angolo formato dalla direzione con il piano del telaio. Questa proprietà permette d'individuare la direzione di un trasmettitore capace di produrre nel luogo ove il telaio è situato un campo elettro-magnetico polarizzato verticalmente. I radiogoniometri sono quindi dei ricevitori aventi un'antenna del tipo a telaio girevole intorno al suo asse di simmetria verticale; ruotando il telaio si ottiene un diagramma di intensità come è riportato nella figura 41 nel quale due ben delimitate posizioni di ricezione nulla (o minima) definiscono un allineamento ortogonale a quello cercato.

L'incertezza di 180° si può eliminare sommando alle forze elettromotrici dell'antenna chiusa quelle sfasate di 90° di un'antenna aperta.

Il diagramma combinato è in questo caso del tipo cardioide con un solo minimo che indica il vero senso di provenienza del segnale.

Invece di girare il telaio nel campo elettromagnetico esterno, si può riprodurlo in uno spazio molto ristretto nel quale si fa ruotare una piccola bobina (detta di ricerca) a immagine del telaio girevole.

Questo elegante metodo è stato sviluppato da Bellini e Tosi (1907) costruendo due grandi telai ortogonali collegati a due bobine (dette di campo) che riproducono il campo elettromagnetico esterno nello spazio in cui si fa ruotare la bobina di ricerca (fig. 42).

Il sistema viene completato con un'antenna omnidirezionale come nel caso del telaio girevole.

I risultati ottenibili con questi mezzi sono esatti solamente quando il campo prodotto dalla stazione trasmittente nel luogo ove si esegue il rilevamento è polarizzato a oscillazioni elettriche verticali.

Nel caso in cui esista anche una componente orizzontale vengono indotte forze elettromotrici anche nei lati orizzontali del telaio (o nelle sue proiezioni orizzontali) e ne risulta una falsa indicazione di direzione o l'impossibilità di determinare la zona di minimo.

Pertanto il successo delle operazioni radiogoniometriche sarà tanto maggiore quanto più lunghe sono le onde impiegate e di giorno si avranno rilevamenti migliori che di notte; in generale tutte le condizioni che favoriscono la propagazione dell'onda di superficie nei confronti di quella spaziale favoriscono anche l'esattezza dei rilevamenti.

Adcock ha ideato un sistema per eliminare le forze elettromotrici indotte dalla componente orizzontale disponendo due antenne ortogonali come nella fig. 43 che agiscono rispetto alla componente verticale come l'antenna a telaio ma che per quella orizzontale dànno in ogni caso una risultante nulla. Lo svantaggio dell'antenna Adcock sta nella piccola altezza efficace che equivale a quella di una sola spira di telaio avente le stesse dimensioni.

I ricevitori collegati alle antenne radiogoniometriche rientrano nei tipi normali usati per gli altri servizî; in generale non sono dotati di alta selettività per permettere di poter individuare rapidamente il segnale voluto anche se non perfettamente in sintonia; è però necessario l'impiego di forti amplificazioni perché l'altezza efficace delle antenne radiogoniometriche è sempre molto minore di quella delle più modeste antenne aperte.

I rilevamenti sono soggetti a errori sistematici in dipendenza delle deformazioni del campo prodotte dagli oggetti metallici elevati in prossimità dell'antenna; questi errori possono venire eliminati con la taratura dell'apparecchio solo a patto che una volta eseguita l'installazione la posizione delle masse metalliche non cambi; un caso analogo in altro campo è la taratura di una bussola marina che ha valore solo per quella data distribuzione delle masse ferromagnetiche che esisteva all'atto della taratura.

Radiofari. - La reversibilità delle caratteristiche trasmittenti e riceventi delle antenne permette di eseguire la radiogoniometria inviando segnali con antenne direzionali; in tal caso un ordinario trasmettitore viene dotato di un'antenna a telaio che gira lentamente intorno al suo asse verticale come un faro; quando la posizione di minima emissione dell'antenna passa per il nord del luogo, viene trasmesso un segnale convenzionale mediante un'antenna omnidirezionale.

La determinazione della direzione viene fatta ascoltando l'emissione del radiofaro con un ordinario ricevitore e cronometrando il tempo che passa fra l'estinzione di esso e l'emissione del segnale convenzionale.

Il servizio radiogoniometrico ha naturalmente speciale importanza per la navigazione marittima e aerea e si svolge in uno dei modi seguenti:

a) la stazione mobile che desidera il rilevamento entra in contatto con una stazione di posizione nota fornita di radiogoniometro e fa rilevare da questa la direzione delle sue proprie emissioni;

b) la stazione mobile esegue il rilevamento delle stazioni fisse di posizione nota col proprio radiogoniometro;

c) la stazione mobile cronometra le estinzioni di un radiofaro di posizione nota.

Se si prescinde da eventuali errori di taratura o accidentali l'esattezza dei rilevamenti ottenibili con i tre metodi è la stessa; nelle condizioni in cui la componente orizzontale è trascurabile di fronte a quella verticale è dell'ordine di un grado.

Bibl.: G. Marconi, Paper by G. Marconi on Wireless Telegraphy, 2 marzo 1899, in Institution of electrical engineers; id., Syntonic Wireless Telegraphy, 15 maggio 1901, in Journal of Royal Society of Arts Great Britain; id., Note on a Magnetic detector of Electric Waves, which can be employed as a Receiver for space Telegraphy, 12 giugno 1902, in Proceedings of The Royal Society, luglio 1902; id., The Progerss of electric space Telegraphy, 13 giugno 1902, in Royal Institution; id., A note on the effect of Daylight upon the propagation of Electromagnetic impulses over long Distance, 12 giugno 1902, in Proceeding of The Royal Society; id., Paper on Wireless Telegraphy before the Royal Academy of Science, in Proceeding of Royal Academy of Science, Stoccolma 1909; id., Results obtained over very long distance by short wave Directional Wireless Telephony, more generally referred to as The Beam System, 10 luglio 1924, in Journal of Royal Society of Arts, id., Sulla propagazione di micro onde a notevole distanza (ed. dalla R. Accademia d'Italia, Memorie della classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, IV, Roma 1933); H. Hertz, Electric Waves, Londra 1900; A. Righi e Dessau, La telegrafia senza filo, Bologna 1905; S. A. Fleming, The principles of Electric Wave Telegraphy and Telephony, Londra 1916; id., The Thermoionic Valve and its developments in Radio Telegraphy and Telephony, Londra 1919; G. Pession, Lezioni di Radiotelegrafia, Napoli 1923; P. O. Pedersen, The Propagation of Radio Waves along the surface of the Earth and in the Atmosfere, Copenaghen 1927; G. Gutton, La lampe à trois électrodes, Parigi 1929; H. Barkausen, Elektronen Röhren, Lipsia 1933; G. Pession, Misure radiotecniche, Milano 1931; F. E. Terman, Radio Engineering, New York-Londra 1932; W. L. Everitt, Communication Engineering, New York-Londra 1932; W. L. Everitt, Communication Engineering, New York-Londra 1932; J. H. Morecroft, Principle of Radio Communications, New York 1932; E. L. Chaffee, Theory of Thermionic Vacuum Tubes, New York e Londra 1933; A. W. Ladner e C. R. Stoner, Short Wave Wireless Communication, Londra 1934; R. Mesny, Radio électricité générale, Parigi 1934.

Le applicazioni delle radiocomunicazioni.

Le applicazioni delle radiocomunicazioni si sono successivamente sviluppate in varî campi per assicurare: a) la trasmissiome del pensiero umano per mezzo di segnali convenzionali (alfabeto Morse): radiotelegrafia; b) la trasmissione della voce umana o di suoni musicali: radiofonia; c) la trasmissione della visione di persone e dell'ambiente in cui si svolge la vita umana: televisione.

Tali applicazioni si sono effettuate nel tempo, in accordo al graduale sviluppo della radiotecnica. Esse sono molteplici; accenneremo qui, secondo l'ordine cronologico di attuazione, solo alle principali, e cioè:

a) a quelle che costituiscono il solo mezzo di comunicazione a distanza per le navi ed un prezioso mezzo di sicurezza per la vita umana in mare (radiocomunicazioni marittime);

b) a quelle che costituiscono un nuovo mezzo di comunicazione fra punti fissi a grandissime distanze (radiocomunicazioni intercontinentali);

c) a quelle che costituiscono utilissimo mezzo di comunicazione per gli eserciti (radiocomunicazioni militari);

d) a quelle che assicurano il collegamento degli aeromobili alla terraferma e fra di loro (radiocomunicazioni aeronautiche);

e) a quelle che contribuiscono alla fusione della vita sociale dei popoli (radiodiffusione e televisione).

Il progresso della radiotecnica può essere diviso (sorvolando i sistemi intermedî non più in uso) in due grandi periodi, e cioè: il periodo dei sistemi a onde smorzate: apparecchi a scintilla per onde medie e lunghe, e il periodo dei sistemi a onde continue: apparecchi a valvole termoioniche per onde medie, corte, ultracorte e microonde.

Radiocomunicazioni marittime. - Marina da guerra. - Le marine da guerra delle grandi nazioni hanno per prime compreso la grande utilità del nuovo mezzo di comunicazione; tra esse la marina italiana ha storicamente il primo posto, poiché il primo impiego della radiotelegrafia sul mare ha avuto luogo per mezzo delle esperienze compiute a bordo della nave San Martino alla Spezia nel luglio del 1897, conseguendo una portata di trasmissione di 16 km. (v. marconi, guglielmo). Successivamente la radiotelegrafia fu impiegata sulle navi della squadra inglese nel 1899. Nell'ottobre dello stesso anno 1899, gli Stati Uniti facevano con apparecchi Marconi la prima applicazione della radio sugli incrociatori New York e Massachusets. La marina da guerra francese iniziava anch'essa l'uso della radio sulle proprie navi, traendo vantaggio delle esperienze fatte con apparecchi Marconi fra Vimereux presso Boulogne e South Foreland Lighthouse. In seguito le marine da guerra tedesca, russa e giapponese impiegavano anch'esse la radiotelegrafia a scopi navali. Gradatamente tutte le altre marine da guerra ne seguirono l'esempio.

La prima pratica applicazione della radiotelegrafia in guerra navale ebbe luogo nel conflitto russo-giapponese nel 1904-1905. In tale occasione, la flotta giapponese, per la prima volta nella storia, poté esercitare il blocco di una importante piazza marittima (Port Arthur) stando in potenza nella propria base posta a 60 miglia di distanza, e muovendo, in seguito al segnale radio di un reparto esploratore, all'attacco della squadra russa, con la quale impegnò la grande battaglia risolutiva di Tzushima (27 maggio 1905).

L'adozione della radiotelegrafia nelle marine da guerra ha completamente rivoluzionato il servizio delle comunicazioni navali, basate prima sui sistemi ottici. I primi apparecchi impiegati sulle navi da guerra furono del tipo a scintilla. Gl'impianti radionavali si sono successivamente trasformati in accordo con lo sviluppo della radiotecnica, al quale la marina italiana ha dato particolare contributo, sia con le esperienze sopraricordate, sia con quelle di maggiore estensione compiute dalla nave Carlo Alberto nel 1902 con la stazione Marconi di Poldhu attraverso il continente europeo; sia con quelle che diedero origine all'invenzione del radiogoniometro (v. sopra).

Gli apparecchi per le navi da guerra sono costruiti in modo da renderli atti a corrispondere alle varie esigenze dei particolari servizî da essi svolti e cioè atti ad assicurare radiocomunicazioni strategiche, tattiche e per il tiro.

Gli apparecchi per radiocomunicazioni strategiche debbono poter corrispondere a grandi distanze per il servizio di esplorazione relativo all'indagine sulle forze e sulle posizioni delle navi nemiche, e per il servizio di collegamento con le basi, con i convogli, con le navi in crociera, e via di seguito.

Gli apparecchi per le radiocomunicazioni tattiche debbono poter corrispondere a limitate distanze per gli ordini da impartire alle navi di una stessa armata o gruppo, che stiano manovrando per prendere contatto col nemico, o che siano già in eontatto con esso.

Gli apparecchi per le radiocomunicazioni per il tiro debbono essere atti a trasmettere rapidamente e in generale a brevissime distanze ordini e notizie relative all'esecuzione del tiro; ad eseguire intercomunicazioni fra più unità impegnate nel tiro collettivo o di reparto; a fornire dati in base all'osservazione del tiro, affidata generalmente ai velivoli.

Per eliminare le interferenze fra i servizî strategici e tattici occorre una razionale assegnazione ai varî servizî di onde di opportuna lunghezza.

Il servizio radio delle navi da guerra deve agire in correlazione con quello delle stazioni costiere onde assicurare il collegamento del potere centrale tanto con le forze navali quanto con le navi mercantili dislocate nei varî mari.

Gli apparecchi navali di trasmissione e ricezione sono completati da quelli radiogonometrici, per mezzo dei quali si può determinare con l'approssimazione del grado, la direzione secondo la quale si rileva una lontana stazione trasmittente mobile o fissa.

Gli apparecchi a valvola termoionica attualmente impiegati sulle navi da guerra debbono possedere una grande stabilità della frequenza emessa e la possibilità di un rapido cambiamento della lunghezza d'onda e della potenza usata.

Il problema delle radiocomunicazioni nella marina da guerra è assai complesso e deve essere risolto con una somma di cure e di accorgimenti tecnici e organici.

Marina mercantile. - Il primo impiego della radiotelegrafia su nave mercantile fu fatto dal Marconi il 20 luglio 1898, a bordo del piccolo piroscafo Flying Huntress, per trasmettere le notizie relative alle regate di Kingstown in Irlanda per conto del giornale Daily Express.

L'applicazione della radio nella marina mercantile ebbe lento sviluppo fino a quando (23 gennaio 1909) furono salvati, grazie alla radio, tutti i passeggeri del grande piroscafo inglese Republic, il quale affondò in pochi minuti in conseguenza di una collisione col piroscafo Florida in mezzo alla nebbia. In seguito a questo clamoroso salvataggio, l'impiego della radiotelegrafia a bordo delle navi da passeggeri, superiori a un dato tonnellaggio, fu reso obbligatorio per disposizioni legislative da parte di molti governi.

Gli apparecchi sintonici a scintilla per onde medie sono stati i primi usati su larga scala dalle marine mercantili italiana, inglese, tedesca, francese, americana ecc. Successivamente tali apparecchi sono stati sostituiti con quelli a valvola termoionica anche a onde medie, mentre a datare dal 1925, le installazioni sono state gradatamente completate con apparecchi a onde corte, capaci di garantire le comunicazioni alle massime distanze intorno al globo, mediante l'opportuna scelta di onde, comprese nella gamma fra i 15 e i 60 metri, a seconda dell'ora di trasmissione, rispetto alle condizioni di luce e alla stagione.

Lo sviluppo dei servizî radio di bordo ha proceduto di pari passo con quello delle stazioni costiere; ma l'estensione dell'uso delle onde corte, atte ad assicurare grandissime portate di trasmissione, ha reso conveniente la sostituzione di molte stazioni costiere con un unico potente centro radiotelegrafico. A tale scopo in Italia il servizio radiomarittimo è stato accentrato nella stazione di Coltano (Pisa), lasciando a poche stazioni costiere il servizio locale a corta distanza.

Molteplici sono i servizî radio svolti a bordo di una grande nave da passeggeri e cioè: servizio radiotelegrafico e di stampa; radiotelefonico; radiogoniometrico.

Il servizio radiotelegrafico fra nave e centri radiotelegrafici costieri è regolato da un orario preciso di ascolti obbligatorî e di periodi di tempo destinati allo scambio del traffico. Similmente a ore fisse vengono emessi dai suddetti centri i bollettini meteorologici, di stampa, gli avvisi ai naviganti, ecc. Negl'intervalli si svolge il servizio radiotelegrafico fra navi e le eventuali comunicazioni di carattere urgente con la terra.

Il servizio di stampa basato sulla ricezione di bollettini di cronaca delle varie nazioni rende possibile a bordo la pubblicazione di un vero e proprio giornale con le notizie di tutto il mondo.

Il servizio radiotelefonico, a mezzo di modernissimi impianti a onde corte, di elevata potenza, permette lo scambio di conversazioni fra i passeggeri di una nave in alto Oceano e i proprî parenti e amici residenti in qualsiasi continente, ove esista una rete telefonica collegata a una stazione radiotelefonica terrestre atta a stabilire il ponte radio fra terra e nave.

Il piroscafo italiano Conte Rosso ha stabilito il 10 maggio 1932 il primo collegamento radiotelefonico fra la Cina (Shang hai) e l'Europa. Lo stesso piroscafo ha stabilito alla fine dello stesso mese il primo servizio radiotelefonico di stampa fra l'Oceano Indiano e l'Europa per iniziativa della Società italiana radio marittima (S.I.R.M.).

Il servizio radiogoniometrico costituisce un prezioso ausilio per la condotta della navigazione e viene svolto, quando richiesto dal comandante, per determinare la direzione (ossia il rilevamento) in cui si trova una stazione radiotelegrafica navale o terrestre trasmittente, oppure per determinare la posizione della propria nave, in caso di nebbia, rilevando due stazioni costiere: la posizione della nave corrisponde al punto d'incontro dei due rilevamenti riferiti al nord e tracciati sulla carta di navigazione. La determinazione col radiogoniometro della direzione in cui si trova una nave pericolante è un elemento preziosissimo per accorrere direttamente e sollecitamente in suo soccorso.

Tutti i grandi servizî resi dalla radio in mare per scopi commerciali e politici sono però superati da quelli incommensurabili resi alla sicurezza della vita umana in mare, per i quali vigono severissime norme internazionali, scrupolosamente rispettate. A tale scopo ogni nave è munita, oltre che degli apparecchi per il servizio commerciale, anche di un apparecchio di soccorso regolato permanentemente sull'onda di 600 metri, che è quella stabilita per i segnali di allarme, di soccorso e per le chiamate. Migliaia di navi e molte migliaia di vite umane debbono la loro salvezza all'efficienza di tale servizio.

Lo sviluppo dei servizî radio per la marina mercantile ha richiesto presso ogni grande nazione una speciale organizzazione tecnica e amministrativa. E poiché essi hanno un carattere essenzialmente internazionale, è stato necessario disciplinarli con convenzioni internazionali, frutto di elaborati studî da parte dei governi delle principali nazioni e d'importanti conferenze radiotelegrafiche tenute a Berlino nel 1906, a Londra nel 1912, a Washington nel 1927, a Madrid nel 1932.

In vista dei rapidi progressi e dell'enorme sviluppo delle applicazioni della radio e della necessità d'impedire interferenze fra i varî servizî da essa assicurati, nuove conferenze internazionali dovranno essere tenute periodicamente in futuro, per facilitare lo svolgimento delle radiocomunicazioni marittime con indipendenza da quello delle radiocomunicazioni intercontinentali o terrestri.

Radiocomunicazioni terrestri e intercontinentali. - L'applicazione della radiotelegrafia per il collegamento fra punti fissi si è palesato particolarmente utile per le grandi distanze attraverso mari e continenti; ma, nei primi anni di vita della radio, molti ostacoli sembravano insuperabili per raggiungere tale grandioso scopo. Il primo collegamento radio dell'Europa all'America, eseguito da Marconi nel 1901 con sistema a scintilla a spinterometro fisso (lunghezza d'onda 2000 metri circa) aprì la via a questa nuova imponente applicazione delle radiocomunicazioni. Il primo servizio pubblico radiotelegrafico intercontinentale fu stabilito fra le stazioni Marconi di Clifden in Irlanda e di Glace Bay nel Canada nel 1907, col sistema Marconi a scintilla musicale. Tale servizio intercontinentale fu seguito da quello stabilito dal governo italiano fra la stazione Marconi di Coltano e le stazioni analoghe di Massaua e di Mogadiscio negli anni 1910-1911.

Successivamente gli Stati Uniti d'America, la Francia, la Germania, la Norvegia, la Spagna, ecc. eseguirono grandi installazioni radiotelegrafiche a onda lunga (da 3000 m. a 20.000 metri) per collegamenti a grandi distanze. Durante la guerra mondiale, tali impianti resero grandissimi servizî; ma in seguito si dimostrarono inadatti per il contemporaneo rapido ed economico svolgimento delle comunicazioni intercontinentali. Sembrò allora che queste dovessero avere, per i servizî pubblici commerciali, un avvenire alquanto limitato, poiché l'impiego delle onde lunghe permetteva solo pochi "canali" di comunicazione notevolmente distanziati come lunghezza d'onda per evitare interferenze, mentre richiedeva impianti di altissimo costo e di basso rendimento; ma il sorgere del nuovo sistema Marconi a onde corte a fascio (sistema direttivo), applicato per la prima volta in Inghilterra nel 1923 e adottato subito dal governo inglese per la rete imperiale britannica, aprì una nuova era alle radiocomunicazioni fra stazioni fisse a grandissime distanze.

Simile sistema a fascio a onde corte è stato successivamente adottato da tutte le grandi nazioni; per suo mezzo, in pochi anni è stato creato un efficiente, completo e rapidissimo servizio radiotelegrafico pubblico attorno al globo. Esso, poiché assicura il collegamento degli antipodi con spesa d'esercizio assai inferiore a quella richiesta dai cavi e quindi con tariffe più basse, ha assicurato la vittoria della radio sui cavi, dopo circa trent'anni di lotta e di concorrenza vivissima; ma tale vittoria è stata seguita da opportuni accordi e fusioni tra i grandi organismi radiotelegrafici e quelli potentissimi dei cavi sottomarini, con riduzione del costo delle comunicazioni rapide a vantaggio del pubblico.

Radiocomunicazioni militari. - L'impiego delle radiocomunicazioni a scopo militare (oltre a quello già sopra accennato fra navi da guerra) ha avuto luogo per la prima volta fra stazioni terrestri fisse e mobili, durante la guerra anglo-boera. Furono allora impiegate con successo delle piccole stazioni Marconi a scintilla (sistema a rocchetto e coherer). Nell'esercito italiano la prima efficiente applicazione della radio con stazioni mobili ebbe luogo con apparecchi Marconi nell'anno 1905 durante le grandi manovre fra Roma e Caserta e in modo più esteso, fra alte montagne, nelle grandi manovre presso Domodossola nel 1906. In tale oecasione fu anche esperimentata la prima autoportata (brevetto Solari - esposizione di Milano 1906). Durante la guerra libica (1911-12) furono fatte dall'esercito italiano alcune applicazioni della radio, rilevando particolari proprietà degli aerei distesi sulle sabbie del deserto africano. Successivamente l'esercito serbo impiegò le stazioni portatili Marconi a scintilla in Macedonia, durante le guerre balcaniche. Ma la più grande ed estesa applicazione della radio a scopi militari fra eserciti belligeranti ebbe luogo durante la guerra mondiale. All'inizio di quella guerra l'esercito tedesco era già preparato nelle applicazioni militari della radio per scopi militari sia con stazioni mobili sia con stazioni fisse a media e a grande portata con sistema a scintilla e a valvola termoionica. A tale riguardo si deve rilevare che se la radio fu grandemente utile agli alleati per scopi militari, essa fu certo anche più utile alla Germania, che col suo efficiente servizio riuscì a salvare la propria flotta mercantile e a comunicare con tutto il mondo nonostante l'interruzione dei suoi collegamenti internazionali telegrafici per filo e per cavo. Gli eserciti britannico, francese, italiano, ecc., che possedevano solo poche diecine di stazioni radio a scintilla all'inizio della guerra, ne svilupparono rapidamente l'applicazione durante il conflitto, alla fine del quale essi possedevano migliaia di stazioni mobili e fisse di varia potenza a seconda dei servizî tattici, strategici e logistici cui erano destinate.

Durante la guerra mondiale furono impiegate con molto successo le stazioni radiogoniometriche, per individuare i movimenti del nemico. La radio fu largamente impiegata per il collegamento delle armate, dei corpi d'armata, delle divisioni di fanteria e cavalleria e anche per la regolazione del tiro (per la collaborazione con l'aviazione, v. sotto), per il servizio antiaereo, areologico, di propaganda, ecc. All'inizio della guerra gli apparecchi militari radiotelegrafici erano in generale a scintilla; essi sono stati poi gradualmente sostituiti con quelli a valvola termoionica.

Le stazioni radio militari sono di vario tipo: stazioni fisse e semifisse; automobili; autoportate; carreggiate; someggiate; portatili (a zaino). La loro portata e lunghezza d'onda variano a seconda del servizio.

L'organizzazione del servizio radiotelegrafico a scopo militare deve essere fatto con speciali accorgimenti, onde ottenere dalla radio i massimi vantaggi ed eliminare i relativi inconvenienti (intercettazione da parte del nemico, determinazione dell'ubicazione delle forze armate, disturbi reciproci). Il procedimento usato nell'impiego delle stazioni radiotelegrafiche militari è quello cosiddetto a maglia. Un gruppo di stazioni funzionanti sulla stessa lunghezza d'onda forma una maglia; su ogni maglia non possono corrispondere più di due stazioni per volta, e ognuna delle stazioni può corrispondere soltanto con la stazione della stessa maglia. In una stessa maglia possono trovarsi da 2 a 8 stazioni. Il numero delle stazioni costituenti una maglia è determinato dall'importanza del collegamento da effettuare. L'insieme delle maglie di una grande unità formano una rete radiotelegrafica, i cui nodi sono costituiti dalle località ove convergono i vertici di più maglie. I nodi debbono trovarsi presso i comandi di grandi unità.

Alcuni tipi di stazioni radiotelegrafiche militari dispongono anche di dispositivi radiotelefonici. Ma per scopi militari è in generale usata la radiotelegrafia per ragioni di segretezza e per la maggiore regolarità del servizio sotto il frastuono delle artiglierie. In ogni modo la radiotelefonia è usata in varî casi per permettere la conversazione diretta fra comandanti. La radiotelefonia è più legata alle condizioni topografiche del terreno. Attualmente vengono in uso piccole stazioni radiotelefoniche direttive a micronde, che assicurano la segretezza e l'indipendenza dagli altri servizî di radiocomunicazione e dalle perturbazioni atmosferiche.

L'impiego della radio per scopi militari (esercito, aviazione, marina) diviene sempre più intensivo.

Radiocomuncazioni nell'aeronautica. - Lo sviluppo dell'aviazione ha fatto subito pensare all'impiego della radio per collegare gli aeroplani fra loro e con la terra. Ma per vario tempo si è creduto che il frastuono dei motori rendesse impossibile la ricezione, e la mancanza di presa di terra rendesse assai limitata la portata di trasmissione. Ad ogni modo verso il 1912 s'iniziarono esperienze al riguardo, con incerti risultati. Nel 1914, all'inizio della guerra mondiale, tutti gli eserciti procurarono di valersi di questa nuova utilissima applicazione della radio sia come prezioso ausilio al servizio di esplorazione, sia per la regolazione del tiro. Nell'esercito italiano le prime pratiche applicazioni della radio nell'aviazione ebbero luogo nell'autunno del 1915 (prova Solari). Ma nei primi tempi furono impiegati a bordo degli aeroplani i soli trasmettitori, data la difficoltà creata alla ricezione auricolare dal forte rumore dei motori. Si è riusciti poi a sorpassare anche tale difficoltà stabilendo un regolare e completo servizio radio fra aeroplani in volo e fra essi e le stazioni terrestri. Così pure si è riusciti a creare un perfetto servizio radiogoniometrico atto ad assicurare agli aeroplani una preziosa guida fra le nubi o in caso di nebbia e di notte e per l'atterraggio nei campi all'uopo attrezzati.

Per gli aeroplani (come per le aeronavi) l'impianto radio ha anche una funzione strettamente connessa alla condotta della navigazione aerea. Il pilota di un aeroplano deve essere sempre in grado, per mezzo della radio: 1. di conoscere le condizioni atmosferiche esistenti al di là del suo orizzonte; 2. di conoscere a ogni istante la sua posizione rispetto all'aeroporto di arrivo; 3. di ottenere ogni possibile assistenza in caso di necessità o di pericolo; 4. di trasmettere e ricevere tutte le informazioni e notizie inerenti al volo; 5. di trasmettere e di ricevere i marconigrammi dei passeggeri sugli aeroplani addetti al servizio pubblico.

Il servizio radio per aeroplani richiede un'efficiente organizzazione terrestre con stazioni radio a catena, con centri radiogoniometrici, con radiofari, con centri osservatori o di controllo.

La tecnica dei radioapparati per velivoli deve particolarmente soddisfare i seguenti requisiti: grande leggerezza; grande compattezza; piccola potenza col massimo rendimento.

I primi tipi di apparecchi impiegati nell'aeronautica furono del sistema a scintilla, per la trasmissione, e del sistema a valvola, per la ricezione. In seguito anche i radioapparati trasmittenti sono stati sostituiti completamente con quelli a valvole termoioniche per servizio radiotelegrafico e radiotelefonico.

I servizî radio per l'aviazione sono stati oggetto di attento studio e discussione nelle varie conferenze radiotelegrafiche internazionali. L'onda assegnata dalla Conferenza di Madrid per il servizio di chiamata e di ascolto per gli aeroplani è della lunghezza di 900 metri; le onde di servizio normale sono comprese fra 822 e 952 metri. L'onda per il servizio fra aerei e navi (usata in generale in caso di pericolo) è quella adottata nei servizî radiomarittimi per il servizio di chiamata e soccorso e cioè quella di 600 metri. Le onde corte assegnate agli aeroplani addetti alle grandi linee sono incluse nella gamma assegnata ai servizî radiomarittimi e precisamente comprese fra 25 e 80 metri.

L'energia elettrica per far funzionare l'apparecchio trasmittente di un velivolo è fornita da un piccolo generatore provvisto di elica autoregolatrice (ossia a velocità costante) azionata dal vento dovuto alla velocità del velivolo. La potenza degli apparecchi trasmittenti varia in generale da 200 a 500 Watt. I ricevitori per velivoli hanno una gamma d'onda compresa fra 450 e 1000 metri oppure una gamma fra 25 e 80 metri per le onde corte.

In vista del grande sviluppo assunto dai servizî di aviazione militare e civile e della necessità di renderli quanto più è possibile indipendenti da interferenze è stato necessario assicurare un'assoluta costanza della lunghezza d'onda emessa, adottando trasmettitori a frequenza stabilizzata a mezzo di oscillatore pilota.

Fra le più importanti applicazioni della radio nell'aeronautica, va ricordata quella fatta dal generale I. Balbo nelle traversate da lui compiute con complete squadriglie fra l'Europa e l'America Meridionale nel gennaio 1932 e fra l'Europa e l'America Settentrionale nel luglio 1933. La condotta della navigazione aerea, nei nebbiosi cieli dell'Atlantico settentrionale, fu quasi esclusivamente affidata alla preziosa guida del radiogoniometro.

Radiodiffusione. - Per radiodiffusione s'intende la diffusione sistematica circolare, per mezzo della radiofonia, di musica, di discorsi, di notizie e di quanto altro possa interessare il pubblico, che intercetta tali comunicazioni con appareechi radioriceventi situati entro il raggio di portata di una stazione radiotrasmittente.

Storia. - La radiodiffusione ha avuto praticamente inizio verso il 1919. In realtà la prima diffusione di manifestazioni del pensiero umano, per mezzo delle onde elettriche e di segnali convenzionali, ebbe luogo quando a Pontecchio, presso Bologna, fu creata dal Marconi, nel 1896, la prima antenna radiatrice. Così pure il Marconi fu il primo a mettere a beneficio dei naviganti il servizio di diffusione di notizie, pubblicando sin dal 1903 a bordo del transatlantico Lucania della Cunard Line il primo bollettino di notizie trasmesse dalla costa europea per mezzo della stazione inglese di Poldhu e dalla costa americana per mezzo della stazione canadese di Glace Bay. Ma per circa venticinque anni è stato considerato come un grave difetto della radio la facilità con cui potevano essere captate le radiotrasmissioni. Gli studî dei radiotecnici sono stati rivolti durante tale lungo periodo di tempo alla ricerca di mezzi atti ad assicurare la segretezza delle radiotrasmissioni o il concentramento di queste entro un ristretto settore.

È stato dopo la guerra mondiale, nel 1919, che si è pensato di trarre vantaggio da ciò che era stato considerato sino allora un gravissimo difetto delle radiotrasmissioni, e cioè dalla facilità con la quale le radiotrasmissioni potevano essere ricevute da tutti coloro che disponessero di un adatto apparecchio entro il raggio di azione di una stazione trasmittente. Questa nuova applicazione della radio è stata facilitata dai grandi progressi raggiunti dalla radiofonia, grazie all'uso della valvola termoionica, che il prof. Fleming dell'University College di Londra applicò per primo nel 1904 alle stazioni Marconi. La prima valvola termoionica, inventata dal Fleming e usata come rivelatrice di onde elettriche, è basata sullo studio degli effetti scoperti da Edison e dallo stesso Fleming, tra il 1883 e il 1889, e successivamente spiegati, nel 1899, da sir Joseph Thomson, con l'emissione di partieelle elettriche (ora chiamate elettroni) da parte di sostanze incandescenti poste in un tubo a vuoto.

L'uso delle valvole termoioniche, successivamente modificate e perfezionate da varî scienziati, come rivelatrici, generatrici e amplificatrici di oscillazioni persistenti, ha assicurato il passaggio dalla radiotelegrafia alla radiofonia. Ricorderemo succintamente che, per mezzo di un microfono, si trasformano le onde sonore prodotte in una sala di trasmissione in corrispondenti impulsi elettrici, i quali a loro volta, modulando la corrente dell'antenna di una stazione trasmittente, variano l'ampiezza delle onde elettriche irradiate. Queste onde elettriche di costante lunghezza e di diversa ampiezza, captate dall'antenna o dal telaio del ricevitore, generano negli apparecchi riceventi delle correnti di diversa intensità, che riproducono impulsi elettrici simili a quelli prodotti dal microfono. Questi impulsi azionano il diaframma del telefono o di un altoparlante, che, a sua volta, con le sue vibrazioni, riproduce, con trasformazione inversa a quella del microfono, delle onde sonore simili a quelle prodotte nella lontana sala di trasmissione.

Le prime efficienti stazioni radiofoniche a valvole termoioniche sono sorte verso il 1910; ma il primo impiego di esse per radiodiffusione (chiamata nei paesi anglosassoni broadcasting) ebbe inizio, come più sopra accennato, verso il 1919, specialmente per iniziativa di molti radiotecnici formati durante la guerra mondiale, i quali si trasformarono nell'immediato dopo guerra in radioamatori.

Le prime radiodiffusioni furono fatte negli Stati Uniti e in Inghilterra, a semplice scopo di diletto, per trasmettere semplici canti, piccole recite e il suono di dischi grammofonici. Il primo storico concerto trasmesso per radio fu quello eseguito il 15 giugno 1920 dalla stazione Marconi di Chelmsford. Fu il canto della signora Nellie Melba che venne per la prima volta radiodiffuso da Chelmsford e che fu ricevuto da varie navi in lontani mari e in America. Tali radiodiffusioni venivano ottenute con piccole stazioni di modestissima potenza di 1/4 o di 12 kW, aventi un limitato raggio d'azione. Per l'ascolto di tali radiodiffusioni, si propagò rapidamente l'uso di apparecchi ricevitori atti a captare le trasmissioni delle stazioni diffonditrici.

In breve tempo questa nuova applicazione della radio assunse negli Stati Uniti, con un minimo di controllo statale, un grandissimo sviluppo, dal quale abilmente trassero vantaggio a scopo commerciale i costruttori di apparecchi radioricevitori e gli agenti di pubblicità.

Quasi contemporaneamente in Europa, e specialmente a Londra, nel 1921, venne eretta sulla Marconi House una delle prime stazioni di radiodiffusione. Ma in Inghilterra, e successivamente nelle altre nazioni del continente europeo, la radiodiffusione fu subito considerata come un mezzo di grandissima importanza culturale e politica, e il suo sviluppo venne subito sottoposto al controllo governativo e regolato con le norme di un pubblico servizio.

Nonostante i criterî diversi con cui ha avuto inizio in America e in Europa l'applicazione di questo nuovo ramo delle radiocomunicazioni, i risultati ottenuti si sono resi gradualmente identici e così imponenti da fare assumere rapidamente alla radiodiffusione un'importanza culturale, politica, sociale ed economica superiore a quella della stampa, poiché essa ha un uditorio molto più vasto di qualsiasi organo di stampa.

Tecnica. - I mezzi tecnici necessarî per la radiodiffusione sono: l'auditorio, ossia la sala ove, con speciali opportuni dispositivi e accorgimenti hanno origine le trasmissioni sonore (musica e discorsi); il microfono, coi relativi amplificatori; la sala di controllo; il collegamento telefonico fra il luogo di origine dei suoni (auditorio, microfono, amplificatori) e la stazione radiofonica trasmettente; la stazione radiofonica trasmettente; e gli apparecchi radiofonici ricevitori.

L'auditorio è la sala ove gli oratori, gli artisti e i musicisti eseguono discorsi, commedie, opere, ecc. Le caratteristiche acustiche di tale sala debbono essere atte a provocare la migliore riproduzione dei suoni a distanza (v. acustica). Occorrono perciò sale di dimensioni diverse, secondo che si tratti di trasmettere il discorso di un singolo oratore oppure la conversazione incrociata di una commedia, oppure la musica di un'orchestra. Per i discorsi occorre in generale una sala di piccole dimensioni con limitatissima riverberazione. Per la musica occorre una sala con opportuna riverberazione, e cioè di riverberazione più o meno grande secondo il numero degli strumenti in funzione. Per riverberazione s'intende quella proprietà per la quale il suono emesso da una sorgente sonora in un qualsiasi ambiente persiste più o meno a lungo per effetto dei molteplici echi su pareti riflettenti. La posizione dei varî strumenti di un'orchestra rispetto al microfono deve essere accuratamente studiata.

Allo scopo di ottenere una opportuna riverberazione, le pareti, il soffitto e il pavimento degli auditorî sono rivestiti con speciali materiali assorbenti acustici adeguatamente dosati in superficie e tipo. Negli attuali edifici degli enti di radiodiffusione, esistono numerose sale adibite ad auditorî secondo i programmi che si debbono svolgere (sala per opere, sala per grande orchestra, sala per commedie, sala per singoli oratori, sala per singoli strumenti, ecc.).

L'isolamento acustico dei varî auditorî fra di loro e verso l'esterno per la protezione dai rumori richiede un particolare studio e speciali dispositivi. Il fabbricato destinato ad alloggiare gli auditorî deve rispondere a speciali esigenze.

Quando l'avvenimento artistico da radiodiffondere ha luogo fuori dell'auditorio (come ad esempio nel caso di un'opera musicale data in teatro), il microfono (o i microfoni) viene sistemato ove ha luogo l'avvenimento; ma occorre allora studiare particolarmente la disposizione del microfono rispetto all'orchestra e agli artisti, o rispetto agli attori dell'avvenimento (oratorio o sportivo) di cui si vuol radiodiffondere lo svolgimento.

Le onde sonore prodotte nell'auditorio sono convertite, come sopra accennato, dal microfono in impulsi elettrici. Nei microfoni per la radiodiffusione occorre poter estendere la gamma di frequenze riproducibili da 20 periodi circa al secondo fino a 10.000 periodi al secondo. I tipi di microfoni adoperati per la radiodiffusione sono quelli a carbone, a condensatore, a quarzo, a bobina mobile o a nastro. Le correnti generate dal microfono sono debolissime; esse perciò debbono essere considerevolmente amplificate prima di essere convogliate sulla linea telefonica, che collega l'auditorio con la stazione trasmettente. A tale scopo vengono usati speciali apparecchi chiamati amplificatori che hanno la funzione di elevare l'ampiezza delle correnti di bassa frequenza.

La delicata regolazione degli amplificatori viene fatta in uno speciale locale adiacente all'auditorio, chiamato sala di controllo. La persona che vi è addetta deve seguire continuamente le indicazioni degli strumenti di livello, di cui sono forniti gli amplificatori, onde non sorpassare un dato limite della modulazione, oltre il quale si provocherebbe nella stazione trasmettente una distorsione della trasmissione dei suoni (sovramodulazione). Nella sala di controllo viene annotato in genere lo svolgimento cronologico del programma e sono eseguite le commutazioni a distanza dei diversi microfoni nei varî studî secondo l'ordine prestabilito per le varie parti del programma stesso. Presso la sala di controllo viene anche eseguita la funzione di provvedere con mezzi idonei a dar corso in modo conveniente a uno o più programmi per mezzo di varie stazioni trasmettenti. In tal modo vengono utilmente scambiati i programmi fra i varî centri di radiodiffusione.

L'auditorio e la rispettiva sala di controllo sono in generale situati nel centro di una grande città, mentre la stazione trasmittente è situata in aperta campagna a diecine di chilometri di distanza dall'auditorio. Occorre perciò disporre di una linea di collegamento fra la stazione e l'auditorio. Tale linea deve avere speciali caratteristiche elettriche in modo da assicurare una perfetta trasmissione di tutte le frequenze acustiche entro i limiti sopra accennati.

Allo scopo di ottenere per mezzo di varie stazioni la radiodiffusione simultanea di uno stesso avvenimento (artistico, politico, ecc.) vengono usate le linee telefoniche esistenti tra la località, in cui l'avvenimento ha luogo, e il più vicino centro di radiodiffusione, e quindi fra questo e tutte le altre stazioni, che riproducono lo stesso programma. Opportuni dispositivi debbono essere usati per eliminare gli effetti di distorsione del suono dovuti alla lunghezza delle linee telefoniche. Per correggere l'affievolimento delle correnti microfoniche, lungo il percorso di una lunga linea, vengono usati amplificatori termoionici inseriti a regolari intervalli lungo la linea; questi amplificatori sono chiamati ripetitori.

Nel caso del collegamento di stazioni situate in continenti separati dall'oceano, e cioè nel caso, per esempio, della trasmissione del programma di una stazione europea da parte di una o più stazioni americane, non possono essere usati i cavi sottomarini, causa la forte distorsione e l'affievolimento dei suoni, cui essi dànno luogo; si ricorre allora al cosiddetto ponte radio stabilito per mezzo di stazioni a onde corte. In tal caso la trasmissione a onde corte, eseguita da una stazione europea, viene captata, per esempio, da una stazione ricevente americana, collegata a sua volta con una stazione trasmittente a onde medie, che ripete automaticamente il programma europeo, per uso dei radioamatori americani.

Una stazione trasmittente per radiodiffusione non si discosta molto, attualmente (1935), nelle sue parti essenziali, dalle usuali stazioni radiotelegrafiche e radiotelefoniche. Essa deve però possedere i seguenti particolari requisiti: a) grande stabilità di frequenza dell'onda portante; b) grande potenza in antenna; c) grande purezza e profondità di modulazione.

a) L'eccessivo affollamento di stazioni di radiodiffusione, prodottosi negli ultimi anni nella gamma di frequenze assegnate a tale servizio, ha sollevato l'importante problema della stabilizzazione della frequenza dell'onda portante e cioè dell'onda continuamente irradiata dalla stazione trasmittente anche in assenza di modulazione. La costanza della frequenza, cioè del numero delle alternanze della corrente oscillante in un minuto secondo, garantisce l'assenza d'interferenze reciproche fra stazioni funzionanti su lunghezze d'onda molto prossime.

La tecnica ha realizzato enormi progressi nell'assicurare la più alta stabilità di frequenza. Allo stato attuale, è possibile costruire apparecchi trasmettitori, la cui stabilità di frequenza può essere anche dell'ordine di ± 1/1.000.000. Negli attuali trasmettitori per radiodiffusione sono usati largamente, per assicurare la stabilità di frequenza, i cristalli di quarzo, i quali hanno la proprietà di oscillare elettricamente solo a una data precisa frequenza secondo le loro dimensioni, in accordo ai noti principî relativi ai fenomeni piezoelettrici scoperti da P. e J. Curie e dal Lippmann. Il progredire della tecnica del taglio dei cristalli, lo studio di essi come stabilizzatori di frequenza hanno permesso di ottenere l'alto grado di stabilità sopra enunciato e quindi l'aumento di stazioni di radiodiffusione senza dannose interferenze.

b) Allo scopo di aumentare l'area di servizio delle stazioni di radiodiffusione, è stato necessario poter disporre di elevate potenze in antenna. L'area di servizio è quella zona di territorio circondante la stazione trasmittente entro la quale l'intensità dei segnali ricevuti supera un determinato valore. Tali aree sono classificate secondo il servizio che può essere garantito in ciascuna di esse in relazione al tipo di radioricevitori adoperati.

Nelle prime stazioni di radiodiffusione, la potenza in antenna era dell'ordine di 1 kW: essa è andata poi crescendo fino a raggiungere nelle attuali stazioni valori dell'ordine di varie centinaia di kW.

L'introduzione negl'impianti trasmittenti per radiodiffusione di valvole raffreddate ad acqua, che consentono di disperdere nel liquido refrigerante l'ingente quantità di calore dissipato negli anodi, ha permesso di elevare considerevolmente la potenza erogata da ciascuna valvola. Risolvendo problemi tecnici assai delicati si è giunti a realizzare valvole ad anodo raffreddato, capaci di fornire ai circuiti oscillanti a esse collegati potenze a radiofrequenza dell'ordine di 100 kW utili per unità.

La progredita conoscenza dei fenomeni dell'amplificazione a mezzo di tubi termoionici permette di ottenere una profondità massima di modulazione senza apprezzabili distorsioni, il che ha aumentato considerevolmente l'efficienza della radiodiffusione e la portata utile dei trasmettitori.

Ogni stazione radiofonica trasmittente ha un'area di servizio la cui estensione è soggetta (rimanendo fissa l'energia irradiata) alle seguenti tre variabili: a) alla frequenza delle onde emesse, ossia alla lunghezza d'onda usata; b) alla località in cui sorge la stazione trasmittente; c) al tipo di antenna radiatrice impiegata.

In merito alla frequenza, diremo brevemente che quanto maggiore è la frequenza delle onde trasmesse tanto maggiore è l'affievolimento del raggio diretto. Sotto questo aspetto, sarebbe consigliabile l'uso delle onde lunghe (bassa frequenza); ma le onde lunghe offrono in confronto con le onde medie il grande inconveniente di limitare la banda disponibile nella gamma delle lunghezze d'onda utilizzabili, senza causare interferenze esse hanno anche lo svantaggio di avere una portata di propagazione limitata durante la notte (eguale all'incirca alla portata diurna). In seguito alle prime storiche esperienze di Marconi con onde corte eseguite a Genova nel 1916 e a quelle da lui eseguite fra l'Inghilterra e le Isole di Capo Verde nel 1923, furono scoperte le particolari proprietà di propagazione delle onde corte (e cioè delle onde comprese fra i 10 e i 25 metri durante il giorno e di quelle comprese fra i 30 e i 100 metri durante la notte) con l'utilizzazione del raggio indiretto riflesso a grandi distanze dagli strati ionizzati dell'atmosíera, scoperto da Heaviside.

In pratica si ricorre a una conveniente combinazione di stazioni a onde medie e di stazioni a onde corte per coprire tutte le distanze.

c) L'onda portante di un trasmettitore per radiodiffusione viene modulata dalle correnti microfoniche, che sono opportunamente amplificate a mezzo degli amplificatori e degli stadî pre-modulatori, dei quali il principale requisito è quello di eseguire un'amplificazione perfettamente lineare (classe A) dell'intera banda di audiofrequenze.

La modulazione può essere effettuata sia sullo stadio finale del trasmettitore sia su uno degli stadî amplificatori intermedî. In quest'ultimo caso, gli stadî amplificatori che seguono lo stadio modulato hanno partìcolari caratteristiche (classe B), che li differenziano dai normali amplificatori di correnti a radiofrequenza (classe C) adoperati nei trasmettitori radiotelegrafici. Essi debbono amplificare correnti a radiofrequenza già modulate, senza deformare la modulazione originale.

Il sistema di modulare uno stadio intermedio di bassa potenza è il più adoperato nelle moderne stazioni per radiodiffusione. La modulazione viene effettuata variando, con lo stesso ritmo di variazione delle correnti microfoniche, la tensione anodica o la tensione di griglia di uno stadio amplificatore a radiofrequenza (amplificatore modulato). I moderni trasmettitori per radiodiffusione sono modulati a elevate percentuali di modulazione, in genere dell'ordine del 100%.

Le antenne radiatrici adoperate nella radiodiffusione sono in generale del tipo a T e cioè costituite da un conduttore radiante orizzontale e da un tratto verticale. La parte orizzontale fa capo alla testa di due torri in traliccio di ferro o di acciaio poste in generale a distanze variabili fra i 100 e i 300 metri. La parte verticale fa capo al centro della parte orizzontale e scende sino al suolo, ove a mezzo di adatti alimentatori di antenna (feeders) viene collegata alla stazione. L'altezza delle torri è sempre considerevole. Per potenze rilevanti è dell'ordine dei 100 metri, raggiungendo in casi eccezionali altezze maggiori.

I criterî principali, che regolano la lunghezza del conduttore orizzontale rispetto a quella del conduttore verticale, si basano sulla necessità di ottenere un'area di servizio utile più ampia che sia possibile, incrementando la componente di radiazione superficiale in confronto di quella spaziale, che va ridotta al minimo possibile per evitare la comparsa di fenomeni di evanescenza (fading) a distanze anche non grandi dalla stazione trasmittente.

Sono state a tal proposito sviluppate recentemente teorie che permettono di prevedere con sufficiente approssimazione i risultati ottenibili dai varî tipi di antenna in dipendenza della loro forma, costituzione, conduttività del terreno circostante, ecc., e di eseguire anche progettazioni di massima.

Assai recentemente sono entrate nell'uso per la radiodiffusione speciali antenne verticali costituite da un'unica torre a traliccio a forma di fuso appoggiata alla fondazione su di un adatto isolatore e controventata da stralli isolati. In tale tipo di radiatore il rapporto fra altezza e lunghezza d'onda di servizio è dell'ordine di circa o,5. Esperienze compiute in merito all'efficienza di tale tipo di antenna per la radiodiffusione hanno dimostrato che l'intensità di campo prodotta dalla componente superficiale della radiazione è del 4000 circa superiore a quella ottenibile con altri tipi di radiatori. Tale tipo di antenna è utilissimo per assicurare un'area utile di servizio relativamente vasta a chi dispone di modesti ricevitori.

I moderni ricevitori per radiodiffusione differiscono in molti particolari tecnici e di costruzione dai ricevitori utilizzati per i diversi servizî di radiocomunicazione. Svariatissimi tipi di radioricevitori sono in commercio: da quelli semplici a galena a quelli a due, a tre e a più valvole termoioniche. La costruzione e il commercio di questi ricevitori hanno assunto un'enorme importanza industriale ed economica. Nella sola Inghilterra l'ammontare delle vendite di apparecchi ricevitori ha raggiunto nel 1934 la cifra di circa Lst. 30.000.000 (oltre un miliardo e ottocento milioni di lire italiane). Allo stato attuale della tecnica (1935), i ricevitori a valvola termoionica per radiodiffusione rispondono generalmente alle seguenti particolari esigenze:

a) sensibilità tale da permettere di ricevere con conveniente volume di suono in altoparlante stazioni di radiodiffusione situate a distanze notevoli;

b) selettività tale da permettere la netta discriminazione fra più emissioni radiofoniche in contemporaneo servizio, con una minima differenza di lunghezza d'onda

c) fedeltà di riproduzione delle frequenze di modulazione presenti nel segnale in arrivo. Tale requisito è essenziale per mantenere a un conveniente livello il valore artistico della radiodiffusione, ed è ottenuto con una notevole riduzione di tutte le cause di possibile distorsione del suono o delle parole ricevute;

d) alimentazione derivata dalle reti di distribuzione cittadina di corrente alternata per illuminazione, mediante l'uso di valvole a catodo indirettamente riscaldato. In tal modo ci si è liberati dall'alimentazione con accumulatori e batterie a secco, che oatacolava lo sviluppo dell'impiego dei ricevitori per radiodiffusione.

La tecnica moderna ha sanzionato l'uso quasi generalizzato di ricevitori a cambiamento di frequenza (supereterodina), che presentano caratteristiche di sensibilità e selettività atte a soddisfare le esigenze del servizio di radiodiffusione. L'introduzione nell'uso pratico dei tetrodi a griglia schermo, dei pentodi per l'amplificazione di alta e bassa frequenza, del sistema di rivelazione lineare di potenza, dell'altoparlante elettrodinamico, del controllo automatico di sensibilità e di altri perfezionamenti ha reso grandissimi servigi al miglioramento graduale della ricezione dei programmi radiodiffusi.

Organizzazione. - La radiodiffusione richiede per la sua pratica realizzazione, oltre i mezzi tecnici sopradescritti, anche specialissime e imponenti organizzazioni nazionali e internazionali, in relazione agl'importanti scopi culturali, artistici, sociali, politici, economici, che sono a essa collegati.

In Italia l'esercizio delle radiodiffusioni è affidato dallo stato in concessione esclusiva all'Ente italiano audizioni radiofoniche - Eiar -; esso ha cominciato a funzionare il 6 ottobre 1924, con la stazione di Roma; conta 15 stazioni in 11 città: Roma, Torino, Milano, Genova, Trieste, Firenze, Bolzano, Napoli, Bari, Palermo, Bologna. I due principali centri sono a Roma e a Torino.

L'organizzazione comprende sei servizî, che debbono funzionare parallelamente attraverso i rispettivi organi direttivi: tecnico, costruzioni, programmi, amministrazione, propaganda e sviluppo e Radiocorriere.

Di queste varie e multiformi attività, che integrano i servizî della radiodiffusione, la spiegazione risulta dalla loro stessa enunciazione; ma di esse sono particolarmente caratteristiche quelle relative ai programmi e agl'importanti servizî di propaganda nazionale e internazionale, dai quali dipendono gl'importanti scopi sopraindicati della radiodiffusione.

I programmi si possono suddividere in due grandi categorie: musicali e parlati. Quelli musicali si suddividono in orchestrali, strumentali e vocali.

I programmi parlati comprendono: informazioni di utilità pratica, come notizie dei più recenti avvenimenti nazionali e internazionali, conferenze di carattere letterario, artistico, storico, scientifico, ecc.; discorsi politici, cerimonie, avvenimenti sportivi, corsi educativi e scolastici, servizî religiosi, bollettini per gli agricoltori, bollettini meteorologici, segnali orarî e pubblicità. Questa semplice elencazione è sufficiente a dimostrare la grande importanza culturale, sociale e politica della radiodiffusione. Ma per raggiungere questi scopi, i programmi debbono essere attraenti con la parte dilettevole e musicale di essi. La compilazione, la presentazione e l'esecuzione dei programmi richiedono uno studio profondo, una cultura vasta e multiforme, un intuito particolare nel preventivo apprezzamento dei gusti e delle preferenze del pubblico. I programmi debbono essere esattamente predisposti con settimane di anticipo per poter essere stampati e distribuiti a tempo anche per l'uso dell'estero; essi poi debbono essere eseguiti con la precisione del minuto. Milioni di persone controllano con la massima severità la precisa ed efficiente esecuzione di essi.

L'immensa forza di propaganda posseduta dalla radiodiffusione fa di questo mezzo di comunicazione l'organo più potente per la trasmissione del pensiero, delle aspirazioni dei popoli, dell'indirizzo politico dei varî governi. Ne consegue che l'organizzazione dei servizî di radiodiffusione è ora basata presso ogni nazione su criterî nazionali e internazionali. Perciò l'impianto e l'esercizio delle rispettive stazioni sono progettati ed eseguiti tenendo in vista principalmente la propaganda da svolgere con servizî di portata nazionale e con altri di portata internazionale.

Dopo un primo periodo caotico della radiodiffusione, si sono resi necessarî accordi internazionali per il più efficiente sviluppo di questo importante servizio pubblico, senza reciproche interferenze, e anzi con ogni possibile reciproca collaborazione.

I numerosissimi e indispensabili servizî affidati presso ogni nazione alla radiotelegrafia e alla radiotelefonia hanno reso necessario l'assegnazione di deierminate gamme di lunghezza d'onda a ogni particolare servizio. Ma tale assegnazione, soggetta alle varianti provocate dal rapido sviluppo della radiotecnica e alla diversa importanza attribuita dalle varie nazioni ai rispettivi servizî, ha costituito un problema internazionale di non facile soluzione. Basta accennare al differente punto di vista delle nazioni aventi interessi preponderanti sul mare e quindi nei servizî radiomarittimi, rispetto alle nazioni eminentemente continentali, per comprendere come alle grand difficoltà tecniche si siano in parte aggiunte anche quelle politiche. Sono state quindi necessarie numerose importanti conferenze internazionali, come quelle che hanno avuto luogo sino a oggi a Washington, Copenaghen, Madrid, Lucerna, per mettere d'accordo i governi delle principali nazioni sulla distribuzione delle lunghezze d'onda. Così pure è stato necessario costituire un ente internazionale (Unione Internazionale di Radiodiffusione) per mantenere l'accordo e la collaborazione tra gli enti di radiodiffusione delle varie nazioni.

Quanto abbiamo esposto si riferisce allo stato della radiotecnica al gennaio 1935. Per dare un'idea sommaria della grande importanza sociale ed economica assunta in pochi anni dalla radiodiffusione, citeremo i seguenti dati statistici del 1934: il numero delle persone che hanno giornalmente ascoltato i programmi di radiodiffusione nell'anno 1934 è stato di circa 130.000.000, considerando una media di tre ascoltatori per ogni apparecchio. Gli apparecchi radiofonici in funzione in tutto il mondo durante il 1934, secondo una statistica del Dipartimento del commercio degli Stati Uniti d'America, erano circa 42.050.000, e precisamente: 18.500.000 in Europa; 19.800.000 nell'America Settentrionale; 1.000.000 circa nell'America Meridionale; 3.500.000 nell'Asia; 657.000 in Oceania; 93.000 in Africa. Tali cifre sono in continuo aumento. Le stazioni trasmittenti (fra grandi e piccole) erano circa 1600 alla fine del 1934. L'ammontare dei capitali investiti in impianti trasmettenti e in apparecchi radiofonici ha raggiunto sinora la cifra di circa 40 miliardi di lire.

Da tali dati statistici si può facilmente dedurre il grande numero di persone impiegate nella costruzione degli apparecchi radiofonici e delle stazioni trasmittenti, nelle amministrazioni degli enti di radiodiffusione, nel commercio degli apparecchi stessi e nelle grandi organizzazioni sopra descritte.

La radiodiffusione costituisce l'esempio più luminoso dell'immenso contributo dato dal progresso della scienza allo sviluppo di nuove attività umane, alla creazione di nuovi mezzi utili all'incremento del lavoro e del benessere delle genti, alla fusione e al livellamento delle loro ascendenti civiltà.

Un cenno a parte, per la sua importanza, merita l'Ente radio rurale, costituito in Italia con legge del 30 giugno 1933, n. 791, che ha per scopo la diffusione della radiofonia nelle campagne come sussidio all'insegnamento primario rurale e come concorso alla cultura politica, sociale e tecnica delle popolazioni agricole. L'Ente radio rurale è finanziato dallo stato sul bilancio del Ministero delle comunicazioni ed è retto da una commissione direttiva presieduta dal segretario del Partito nazionale fascista e composta di rappresentanti dei Ministeri dell'agricoltura e foreste, dell'educazione nazionale, delle finanze e delle comunicazioni oltreché dai delegati delle Confederazioni dei lavoratori fascisti dell'agricoltura e degli agricoltori, ecc.

I compiti principali dell'ente sono: 1. la propaganda, svolta a mezzo del periodico mensile La radio rurale, che viene gratuitamente distribuito nella misura di circa 200.000 copie, e di una vasta organizzazione periferica facente capo alle autorità politiche, sindacali e scolastiche provinciali e comunali; 2. la distribuzione di uno speciale apparecchio radioricevente alle scuole e ad altri luoghi pubblici dei comuni rurali e frazioni rurali dei comuni. Tale apparecchio è una supereterodina a 5 valvole di tipo speciale, fuori commercio, espressamente costruito dall'industria nazionale per l'uso prevalentemente didattico cui deve servire. L'Ente radio rurale ha inoltre interessato l'industria nazionale alla produzione di tipi di apparecchi ultraeconomici, controllati dallo stato nelle qualità tecniche e nel prezzo; 3. trasmissioni educative: a) per le scuole, effettuate durante l'anno scolastico da tutte le stazioni radiofoniche italiane tre volte per settimana, con lo scopo specifico di mettere a disposizione degl'insegnanti rurali un ricco materiale didattico del quale sarebbero altrimenti privi. I risultati didattici e soprattutto spirituali constatati nei primi due anni di attività radioscolastica confermano le altissime possibilità educative della radiofonia didattica, soprattutto in quanto essa non esclude ma richiede più che mai l'opera degl'insegnanti, arricchendola di nuovi mezzi; b) per gli agricoltori, effettuate ogni domenica mattina con la denominazione di "Ora dell'agricoltore". Quest' "Ora", anche essa diffusa da tutte le stazioni radiofoniche italiane, intonata a una semplicità di alto valore volgarizzativo, consiste in commenti agli avvenimenti politici ed economici della settimana, in consigli tecnici sulle pratiche agricole di stagione, in uno sguardo all'andamento delle varie voci dei mercati agricoli, e infine in una parte dilettevole, prevalentemente musicale. Gli ascolti dell'"Ora dell'agricoltore" vengono organizzati a cura delle autorità politiche e sindacali del regno ovunque esistano apparecchi radioriceventi. Tale complessa organizzazione è importante, oltre che per gli specifici risultati didattici ed educativi, anche per la sua essenza politica, determinando la possibilità di mobilitare ove occorra, intorno agli apparecchi radioriceventi, tutto il popolo italiano. Le trasmissioni effettuate a cura dell'Ente radio rurale vengono eseguite e radiodiffuse da tutte le stazioni dell'Eiar.

Televisione. - Speciali dispositivi e le proprietà delle onde ultracorte (da 1 a 10 m.) hanno reso realizzabile la radiotelevisione, basata sulla trasformazione di differenti intensità luminose in impulsi elettrici di diversa ampiezza, e viceversa. Applicazioni pratiche di televisione sono attualmente fatte su di un raggio di circa 50 km. dal trasmettitore. In America, in Inghilterra e in Germania hanno luogo dimostrazioni pratiche soddisfacenti; in Italia l'Eiar ha iniziato nel 1935 analoghe dimostrazioni. V. televisione.