 |
 |
Comunicazioni col Polo al tempo dei Pionieri
• Analisi dei testi: Pasquero Pietro – 5a eln
• Ricerche bibliografiche: Cacciatore Angelo – 4a eln
• Ricerca sul Web: Tomasella Andrea – 4a eln
• Grafica e foto: Cassese Mariarosa – 4a eln
• Coordinatore: Periale Ing. Felice
Prologo
In questo piccolo trattato si vuole parlare, senza pretesa di completezza, sulle
problematiche delle comunicazioni con il Polo al tempo dei pionieri; in
particolare si scriverà di:
• perché era necessario comunicare col Polo
• quali erano i problemi delle comunicazioni
• quali erano gli apparati
• come costruirsi un apparato dell’epoca
1 - Introduzione
Comunicare, con i tempi a cui si andava in contro, era diventato assolutamente
indispensabile agli inizi della Seconda Guerra Mondiale (e già se ne accorse
Napoleone durante la campagna di Russia). Trasmettere informazioni e scoperte
con massima rapidità e fedeltà era importantissimo e la radio fu il mezzo più
utilizzato per questo scopo.
I ricercatori e gli esploratori al polo, per poter trasmettere le informazioni
raccolte molto distante o per poter ricevere approvvigionamenti, avevano
assoluto bisogno di comunicare più velocemente possibile; per questo scopo
scelsero la Radiotrasmissione che dava la possibilità di comunicare molto
distante e in tempo reale; questo sistema però aveva moltissimi problemi, uno di
questi avviene a causa della ionosfera che nel nostro caso è maggiormente
sentito trattandosi di comunicazione al polo.
Le onde radio (che sono una parte dello spettro elettromagnetico e precisamente
quella con frequenza minore) in assenza di "perturbazioni" si propagano in linea
retta, come avviene per la luce. Se fosse sempre così l'unico modo per
trasmettere onde radio a lunga distanza sarebbe utilizzare satelliti artificiali
o ponti radio, "a vista", cioè fra stazioni in portata ottica fra di loro. In
realtà non sempre è così, principalmente per due motivi: la rifrazione e la
diffrazione (ci sarebbe anche l'effetto piccolissimo della forza di gravità, ma
lo trascuriamo perché veramente molto piccolo; viene citato solo per ricordare
la relatività generale di Einstein).
E' esperienza di tutti che la luce non sempre si propaga in linea retta: in
certe condizioni curva; come nel caso in cui passi attraverso materiali con
indici di rifrazione diversi, per esempio dall'aria alla plastica degli
occhiali. Per quanto riguarda la diffrazione abbiamo esperienza più con un altro
tipo di onde, cioè quelle sonore: anche se fra noi e chi ci parla c'è un
ostacolo (purché non troppo grosso) riusciamo ad ascoltarlo. Così onde
elettromagnetiche lunghe riescono ad aggirare ostacoli (come edifici o colline)
purché non troppo grossi rispetto alla "lunghezza" dell'onda. Ma anche in questo
modo la trasmissione avviene su scala locale, poiché le onde elettromagnetiche
non hanno nessun motivo per seguire la curvatura terrestre.
Ma torniamo alla rifrazione, che è la causa della riflessione nella ionosfera.
Un fenomeno molto simile alla riflessione attraverso la ionosfera è il miraggio.
Il più comune miraggio è quello che si ha quando si viaggia d'estate su una
distesa d'asfalto o nel deserto: in lontananza appaiono delle "pozze d'acqua"
che scompaiono man mano che ci si avvicina.
Cosa accade? Esattamente quello che accade nella ionosfera: vicino al suolo
l'aria è molto più calda ed ha un indice di rifrazione minore, perciò la luce
proveniente dall'alto "curva" dapprima rendendosi parallela al suolo e poi
risale leggermente verso l'alto.
E' un fenomeno simile alla riflessione totale che si ha nel passaggio della luce
da un mezzo più denso ad uno meno denso (per esempio sott'acqua è quasi
impossibile guardare fuori: la superficie sembra uno specchio) solo che in
questo caso la "transizione" fra i due mezzi (cioè fra i due indici di
rifrazione) è graduale e non discontinua.
Guardano la figura "sottosopra" si può interpretarla come il percorso di un'onda
elettromagnetica nella ionosfera. Nella transizione tra la stratosfera e la
ionosfera c'è un forte cambiamento di indice di rifrazione per le onde
elettromagnetiche, dovuto al fatto che il gas ionizzato ha proprietà elettriche
ben diverse dai gas non ionizzati. Così il percorso di un'onda radio che va
verso l'alto (e che si "perderebbe" nello spazio) viene deflesso e riesce a
seguire (per più o meno strada) la curvatura terrestre, ridiscendendo al suolo
anche a notevole distanza. Spesso, in questi casi, a distanze intermedie l'onda
non arriva e curiosamente la stazione si può "ascoltare" solo molto vicino o
molto lontano.
Il fatto che solo certe frequenze (e alcune in maniera più "intensa") vengano
ricevute a distanza è dovuto al diverso indice di rifrazione per le differenti
frequenze. Infatti ogni frequenza subisce una deflessione diversa: come in un
prisma ogni colore segue un percorso diverso e la luce bianca viene
scomposta nei colori dell'iride.
Le variazioni del "vento solare" (particelle ionizzate provenienti dal sole)
causano variazioni delle altitudini e densità della ionosfera, provocando a
volte dei problemi di trasmissione.
Per quanto riguarda il troposcattering, a volte detto "diffusione troposferica"
esso è sostanzialmente lo stesso fenomeno della "riflessione ionosferica”, che
si realizza, però negli strati della troposfera. Quindi il termine "diffusione"
(come anche "scattering") è improprio. In questo caso la variazione di indice di
rifrazione è dovuta al diverso tenore di umidità nei vari strati dell'aria, e
quindi le condizioni atmosferiche sono una sorgente di disturbi (o di vantaggi).
Ovviamente le frequenze in gioco non è detto che siano le stesse della
"riflessione" ionosferica.
2 - Le Radio dell’ Epoca
LE TRASMISSIONI IN ONDE CORTE NEGLI ANNI '30
Verso la fine degli anni '30 le trasmissioni in onde corte erano ormai
affermate. Quasi tutti i Paesi usavano la radio ad onde corte per fornire alle
colonie ed agli emigranti notizie ed intrattenimento dalla Patria. D'altro
canto, le capacità ricettive erano piuttosto limitate. Era difficile trovare
veri ricevitori ad onde corte. L'ascoltatore o possessore di radio, normalmente
aveva sulla scala del suo ricevitore radio una sola banda in OC, e nessun
allargatore di banda o altro sistema di sintonizzazione micrometrica.
La ricerca accurata ed il mantenimento della frequenza erano praticamente
impossibili. Solo alcuni fra i migliori apparecchi offrivano allargatori di
banda sensibili, selettività, controllo automatico del guadagno, ecc.
Nelle radio portatili di allora, con una sola banda di OC, le stazioni
indistinguibili affollavano la piccola scala parlante. In Germania la Braun
cominciò nel 1936 ad introdurre sul mercato un apparecchio portatile ad una
banda in OC. Successivamente anche altre case produttrici offrirono portatili
con caratteristiche analoghe.
Ovviamente quei portatili non ebbero mai grande popolarità poiché l'utilizzatore
doveva portarsi a presso un peso complessivo che variava tra i dieci ed i venti
kg, batterie incluse. Perfino negli Stati Uniti, nonostante che la radio fosse
già molto popolare, la situazione era la medesima. Indubbiamente, la mancanza di
un apparecchio radio portatile che ricevesse in onde corte era ritenuta una
grave mancanza, soprattutto dai membri delle spedizioni che dagli Stati Uniti
partivano per esplorare gli spazi infiniti del Canada o della regione polare
artica.
Ma, evidentemente, il mercato non era ancora pronto. Fortunatamente l'interesse
personale e commerciale del Comandante Eugene F. McDonald, presidente della
Zenith Radio Works, diede un grande impulso alle ricerche che determinarono lo
sviluppo e la realizzazione di una radio portatile in grado di ricevere
agevolmente anche le onde corte.
EVOLUZIONE DELLA ZENITH
Il Sig. McDonald era un uomo d'af¬fari di grande successo, all'età di 25 anni,
guadagnava 16.000 dollari l'anno!
McDonald viaggiava frequentemente sul suo un panfilo raggiungendo anche località
molto remote. In una di queste occasioni si lamentò che dal suo capanno di pesca
in Canada, non riusciva ad ottenere una ricezione radio accettabile.
Conseguentemente, nel 1939, ordinò al suo laboratorio di sviluppare una radio
sulla base di sue specifiche richieste. Vennero così prodotti circa venti
prototipi che lui stesso collaudò e respinse uno dopo l'altro.
Finalmente, nel Luglio 1941, due apparecchi incontrarono la sua approvazione.
Uno di questi venne affidato al summenzionato esploratore polare McMillan, e
l'altro se lo portò in Canada. Successivamente McMillan informava McDonald che
questo apparecchio gli aveva consentito un ottimo contatto col mondo, cosa che
non era mai riuscito a realizzare in precedenza dall'Artico. Non solo poteva
ricevere le stazioni meteorologiche ma anche le ultime notizie direttamente
dall'Europa. McDonald autorizzò la produzione del progetto.
LA PRIMA "TRANS-OCEANIC" #7G605
L'antenato del Trans-Oceanic fu questo modello # 7G605. Offriva numerose
caratteristiche tecniche: per la ricezione in OC c'era a disposizione una scelta
di antenne come un'asta allungabile, quindi un'antenna a telaio sintonizzata per
OC, una antenna a nucleo magnetico per Onde corte, ed infine il supplementare "Wave
Booster" (incrementatore di onda) per ricezione supersensibile in onde corte.
|
|
|
Per la banda Onde Medie si poteva usare l'antenna a telaio montata
nell'apparecchio o alternativamente l'antenna a nucleo magnetico. Entrambe le
antenne erano staccabili e potevano essere impiegate ad una certa distanza dal
ricevitore, oltre la banda OM c'erano cinque bande al¬largate in Onde Corte. Non
esistevano le Onde Lunghe.
Il modello # 7G605 utilizzava sei valvole.
Un'altra caratteristica tipica era il "Radioorgano". Quattro piccoli
interruttori a slitta consentivano 16 combinazioni diverse di tono. Questo
dispositivo ebbe ovviamente molto successo perché continuò ad apparire in tutti
i modelli successivi. Rinchiusa in una elegante valigetta, questa radio si
vendeva a 75 dollari (che al giorno d'oggi corrispondono a ben più di 700
dollari). Nel1942 erano già state consegnate circa 35.000 radio portatili "Transoceanic
Clipper", mentre c'erano ordini per ulteriori 100.000 unità da costruire.
Quando, per ordine del governo, lo stabilimento della Zenith venne convertito
completamente a produzione bellica.
Soldati, marinai, aviatori portavano il loro Transoceanic fino nei più remoti
campi di battaglia della seconda guerra mondiale. Le radio sopravvissero a
bufere di sabbia, lanci paracadutati, immersioni in mare, al D-day in Francia,
incursioni e bombardamenti aerei, ed i proprietari erano entusiasti di questa
solida, potente radio, tanto che divenne una leggenda in tutto il mondo.
VENNERO POI FABBRICATI ANCORA MOLTI ALTRI MODELLI:
Il PRIMO MODELLO POST-BELLICO # 8G005
Non solo vennero migliorate la sensibilità, la selettività e la qualità del
tono ma anche il contenitore venne completamente ridisegnato. Ora veniva
realizzato un circuito supereterodina che utilizzava uno stadio in AF. Per
aumentare la potenza d'uscita e la qualità del tono, venne installato un
amplificatore in push-pull, portando così, il numero delle valvole ad otto.
VALVOLE MINIATURA PER LA G500
Nel 1949 vennero prodotte le nuove valvole miniatura. Il nuovo modello G500
montava solo cinque valvole: il circuito push-pull venne abbandonato ed un
raddrizzatore al selenio sostituì la valvola raddrizzatrice. Un minor numero di
valvole avrebbe aumentato la durata delle batterie. L'aspetto esterno venne
praticamente mantenuto.
H 500 : IL PIÙ POPOLARE
Questo modello è indubbiamente il più conosciuto ed il più famoso.
Certamente quasi tutti i collezionisti lo avranno incontrato da qualche parte.
La banda dei 49 metri venne rimossa mentre vennero aggiunte altre due bande più
ampie: da 2 a 4 MHz e da 3 a 5 MHz, rendendo in tal modo disponibili ben sette
bande.
La ragione di questo aggiornamento sta principalmente nel fatto che la banda B
delle onde medie (3 a 5 MHz) era richiesta dagli americani di stanza ai tropici
oltre che dai naviganti che volevano poter ricevere stazioni meteorologiche e di
navigazione attorno ai 2 MHz, 3 MHz e 7 MHz.
SERIE 600: L'ULTIMO MODELLO A VALVOLE
L' ultimo apparecchio costruito con l'impiego di valvole termoioniche. La
caratteristica più evidente: la scala diritta orizzontale al posto della scala
circolare.
MODELLO ROYAL 1000 A TRANSISTOR
Nel frattempo si erano resi disponibili i primi transistor che subito
generarono interesse all'impiego in apparecchi portatili. La ROYAL 1000 fu la
prima Transoceanic totalmente transistorizzata e fece la sua apparizione sul
mercato nel 1957. Al prezzo di US $ 275 (equivalenti a1400 dollari di oggi) era
tutt'altro che a buon mercato paragonata alla contemporanea della serie 600 a
valvole che costava solo 140 dollari.
MODELLO ROYAL 3000 CON MODULAZIONE DI FREQUENZA
II ROYAL 3000 venne equipaggiato con la banda FM. Nel 1969 entrò sul mercato
il modello ROYAL 7000 era caratterizzato da un BFO e di controllo manuale di
guadagno per ricezione in CW e SSB.
R 7000 - IL DECLINO DI UNA LEGGENDA
L'ultimo modello venne semplicemente identificato con la sigla R 7000, da
non confondere con il ROYAL 7000! Diversamente dal suo predecessore, questo
aveva copertura di banda continua da Onde Lunghe fino a VHF.
Il modello R 7000 perse terreno sui suoi concorrenti; il Sony ICF-2001, di pari
prezzo, fu il primo ricevitore al mondo che impiegava sintesi digitale di
frequenza con un microprocessore ed includeva il display digitale e sintonia
digitale. La R 7000 non usava nemmeno un indicatore digitale di frequenza,
mentre per i Satelliti serie 1400 / 2400 / 3400 della Grundig un contatore
digitale per il display di frequenza era una cosa naturale.
Così, perfino i concorrenti europei erano molto più avanti. Inoltre le
dimensioni del Sony ICF 2001 erano la metà ed il suo peso considerevolmente
inferiore. C'erano anche disponibili scanner per VHF mentre la CB aveva perso
l'interesse del pubblico. Una leggenda era terminata.
NOTE
Tratto da “The Zenith Trans-Oceanic" di Bryant/Cones
Articolo di Konrad J. Birkner, Haag /OBB
versione italiana Vittorio Franzoni
3 - Stiamo realizzando una delle Radio usate all'epoca
Una Radio Galena con antenna a telaio
 |
Abbiamo deciso di realizzare una radio galena con
antenna a telaio, la scelta di questo tipo di antenna non è per
motivi estetici o altro ma è ben calcolata. Le antenne filari hanno
notoriamente una capacità di raccogliere il segnale molto superiore
a quella delle antenne a telaio a causa della maggiore altezza
efficace. Però, in quanto a sviluppo di potenza, non sempre è così
dato che hanno una resistenza di dispersione più elevata rispetto al
telaio. Questo porta al fatto che un' antenna filare non tanto alta
e vicino ad ostacoli ha un' altezza specifica non sufficiente a
compensare le perdite, in confronto al telaio che, pur avendo una
scarsa altezza effettiva, ha una resistenza bassissima. Il problema
è realizzare un circuito che, a conti fatti, deve avere un Q di
1000; non tanto perché sia difficile, ma perché l' avventurarsi in
questi complicati calcoli non facilita il lavoro. |
REALIZZAZIONE
Su un leggero scheletro plastico avvolgiamo 10 spire composte da 4 fili
ciascuna (fili D=0.07 mm) e al termine inserisco un condensatore variabile di
elevata quantità.
Il collegamento al condensatore è piuttosto critico: i conduttori devono essere
corti e simmetrici ed il metallo del condensatore deve influire il meno
possibile con l' avvolgimento. La sintonia è nettissima ed è indispensabile una
demoltiplica ed una prolunga isolata per evitare l' effetto mano.
L' APPLICAZIONE
Il risultato è un concentrato di campo elettromagnetico: basta avvicinare
una galena Oudin commerciale, fornita di detector e cuffia, che si sente la
stazione sintonizzata dal loop.
Vengono di seguito riportate alcune foto di rivelatore a cristallo di galena
auto-costruito; la nostra radio non è ancora completata per la difficoltà di
reperire i componenti necessari (nonostante siano stati scelti componenti
equivalenti “recenti”, 1960 circa; ad es. il cristallo sarà sostituito da un
diodo al germanio).
L’ apparecchio sarà pronto per la settimana della scienza, marzo 2009.
| Cristallo di Galena 1925 circa |
 |
 |
Esterno di ricevitore auto-costruito. Si noti il diodo al germanio al posto del cristallo di galena, il filo di terra e d’antenna, manca la cuffia radiotelegrafica |
| Interno del ricevitore. Si nota il condensatore ad aria (centro) e la bobina a prese intermedie auto-costruita (con filo isolato in seta) |
 |
4 - Attualmente questi problemi sono stati superati
Trasmissione Satellitare e Digitale
Oggi giorno questi problemi sono superati grazie a nuovi componenti costruiti
più accuratamente (in modo da eliminare il più possibile le capacità parassite,
ridurre le tolleranze, ecc.), antenne dimensionate in modo migliore e la
possibilità, grazie alle nuove tecnologie, di rimpicciolire il nostro circuito
riducendo il rumore d’antenna ed evitando così molte interferenze specialmente
l’interazione con campi elettromagnetici dovuti alle apparecchiature più
disparate (es. altoforni ad induzione).
Lo step successivo è quello satellitare; questi (i satelliti) grazie alla loro
possibilità di fare da ponte tra punti schermati tra di loro dalla sfericità
della terra, hanno risolto gli ultimi problemi. Ora grazie alla padronanza di
frequenze sempre più alte si può “bucare” l' atmosfera e trasmettere a satelliti
nello spazio che potranno comunicare con punti sempre più lontani con meno
potenza rispetto a dover attraversare migliaia di chilometri di terra o dover
rimbalzare tra atmosfera e terra perdendo così moltissima fedeltà.
In oltre grazie al digitale la trasmissione ha fatto ancora passi avanti, in
particolare:
• maggiore immunità al rumore
ora grazie alla possibilità di trasmettere solo due tipi di segnale (F1 =
frequenza per identificare l’ 1 logico e Fo = frequenza per identificare lo 0
logico) si è pressoché eliminata l’ imprecisione dovuta al Rumore (che come ben
sapete il Segnale Analogico dovrebbe essere almeno 100 volte maggiore del
disturbo “Rumore” | Rapporto Segnale Rumore = S/N, dove S è il nostro segnale e
N, “noise”, è il rumore dovuto all’ elettronica e ai disturbi che il segnale
raccoglie durante la sua trasmissione) perché avendo solo queste due frequenze
ben distinte si riesce ad avere un segnale, si meno preciso dell’ Analogico, ma
molto più limpido e chiaro.
• Intelligenza
Controllo dell’andamento della trasmissione grazie all’impiego dei processori
• Flessibilità, efficienza, sicurezza
La stessa trasmissione può fornire più tipi di servizi (da quelli metereologici
e quelli di controllo ambientale, ecc) grazie al controllo software
• Multimedialità del sistema
Tutte i File (immagini, dati o altro) vengono digitalizzati e quindi per un
sistema digitale non vi è alcuna differenza tra esse è così possibile integrare
servizi.
5 – Bibliografia
[1] F. Falcinelli – Radioastronomia amatoriale – Sandit Libri
[2] F. Falcinelli – Tecniche radio-astronomiche – Sandit Libri
[3] Granatelli et al. – Fondamenti di telecomunicazioni – vol. I – ed. Cupido
[4] O. Bertazioli – Telecomunicazioni B – Zanichelli
[5] C. Bramanti – Una galena con l’ antenna a telaio – Radiokit Elettronica vol.
10 / anno 2008 pp.78-79
[6] F. Bonucci – Previsioni ionosferiche di novembre – Radiokit Elettronica vol.
11 / anno 2008 p.82
[7] AA.VV. – Enciclopedia capire – vol. VI/VII
[8] Sito web ufficiale ZENITH TRANSOCEANIC WORLD
Si ringrazia l’Ing Gianfranco Albis direttore del LaDiSpe del Politecnico di
Torino e direttore scientifico della rivista Radiokit Elettronica (IZ1ICI)