Antenne a telaio

 

Uno splendido apparecchio, bello ed efficiente

Tra i tanti schemi "classici" di radio a galena, difficilmente se ne trova qualcuno che faccia uso di antenne a telaio, che pure erano invece molto diffuse e popolari negli anni '20.

Addirittura, capita di leggere in qualche manuale di quegli anni l'esortazione a non fare uso di quel tipo di antenne, in quanto giudicate "poco efficienti". Questo era forse vero allora, quando il problema principale era di riuscire a captare segnali debolissimi emessi da stazioni rare e lontane. Tanto per fare un esempio a me vicino, il primo ripetitore RAI in Sardegna è stato installato poco prima della Seconda Guerra Mondiale. Gli ascoltatori sardi degli anni '30 dovevano quindi accontentarsi del segnale ricevuto da Roma I o da Milano I, debole e soggetto a fading. Dunque si faceva ricorso a fili lunghissimi stesi tra case, alberi e palazzi, per poter avere un ascolto in cuffia soddisfacente. Questa situazione presumibilmente era comune a gran parte delle regioni lontane dai grandi centri urbani, in Europa e in America.
In seguito, quando le reti dei ripetitori in onde medie furono completate, in molti casi il problema principale della ricezione "a cristallo" divenne quello della selettività, ossia della capacità di separare diverse stazioni che si disturbavano l'una con l'altra. Il progetto che presento in questa pagina è un buon esempio di come si può costruire una radio a cristallo abbastanza sensibile, selettiva e per giunta "direttiva", ossia in grado di separare le stazioni anche in base all'angolo di provenienza. Questo può essere un vantaggio in situazioni di sovraffollamento dell'etere, specie durante gli ascolti notturni.

L'antenna a telaio
Il principio di funzionamento di un'antenna a telaio (detta anche "a quadro") è differente da quello delle comuni antenne a filo lungo o a dipolo o di tutte le loro possibili varianti. Vediamo di chiarire questa differenza in poche parole e senza addentrarci troppo nella teoria. Vedi anche l'articolo di Luciano Loria, che spiega come costruire un'antenna a quadro per l'ascolto delle onde medie. Le onde radio, che fanno parte del vastissimo campo delle onde elettromagnetiche, producono in ogni punto dello spazio una combinazione di campi elettrici e magnetici. Un campo elettrico può essere immaginato come una zona dello spazio in cui si possono misurare differenze di potenziale, mentre un campo magnetico può essere immaginato come una zona attraversata da linee di forza (flusso) magnetiche. Se dispongo un filo conduttore all'interno di un campo elettrico, la differenza di potenziale tra i vari punti del campo induce nel filo una corrispondente differenza di potenziale che provoca il passaggio di una corrente. Questo è il principio dell'antenna a filo. La lunghezza del filo deve essere comparabile con la lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica, in modo a assicurare la migliore efficienza dell'antenna. Se invece dispongo una spira o una bobina in un campo magnetico variabile, le variazioni del flusso magnetico inducono una corrente nella spira, proporzionale alla variazione di flusso. Questo è il principio dell'antenna a telaio. L'efficienza dell'antenna dipende dalla sezione di linee di forza che è in grado di attraversare, e quindi dall'area sottesa dalla bobina. Per dirla in breve, l'antenna a filo ricava energia dal campo elettrico, mentre l'antenna a telaio ricava energia dal campo magnetico delle onde radio. Per questo motivo quest'ultima prende anche il nome di antenna magnetica. Un'evoluzione di questo principio ha portato alla realizzazione delle antenne in ferrite, usate in tutte le radio a transistor.

Schema del ricevitore


Come si vede dalla figura qui sopra, lo schema di un ricevitore con antenna a telaio è estremamente semplice, ma contiene tutti gli elementi indispensabili. La peculiarità consiste nel fatto che l'antenna coincide con la bobina di sintonia, e quindi fa parte direttamente del circuito accordato, insieme al condensatore variabile CV. Per mantenere una buona selettività il segnale da rivelare viene prelevato mediante un secondo avvolgimento effettuato sullo stesso telaio dell'antenna. Seguono un diodo al germanio (OA70, 1N34 o simili) e la cuffia ad alta impedenza.

Costruzione dell'apparecchio

Le difficoltà di realizzazione sono tutte legate alla costruzione del telaio, che è piuttosto grande e richiede qualche piccolo intervento di falegnameria. Si tratta di realizzare una croce con bracci obliqui, i cui spigoli formino un quadrato di circa 85 cm di lato. Servono due listelli lunghi ciascuno 120 cm, al cui centro occorre fare una tacca che permetta l'incastro (vedi figura).


Altri due listelli, lunghi almeno 50cm l'uno, serviranno per reggere la croce e fissarla ad una tavoletta di base. Una volta costruita l'intelaiatura, si faranno su ciascuno spigolo 12 tacche alla distanza di circa 7 mm l'una dall'altra, che serviranno a guidare le spire dell'avvolgimento. La bobina d'antenna va realizzata mediante 9 spire di rame di diametro piuttosto grosso (almeno 0,5mm). Questa andrà collegata al condensatore variabile. La bobina del rivelatore invece è costituita da 3 spire dello stesso rame, avvolte possibilmente nelle tacche centrali del telaio.
Questa va collegata al rivelatore e alle cuffie, secondo lo schema usuale.


Collaudo

Prima di provare a sintonizzare qualche stazione conviene sincerarsi che il sistema sia in grado di ricevere la giusta banda delle onde medie. Insomma occorre collaudare il circuito accordato. Questo lavoro può essere fatto con facilità con l'aiuto di una piccola radio a transistor che funzioni sulle onde medie (AM). Si procede così:
Accendere la radio di prova e sintonizzarla su una stazione a inizio scala (frequenze basse), avendo cura di sceglierne una piuttosto debole.
Porre la radio di prova nelle immediate vicinanze della nostra antenna a telaio, e muovere il condensatore variabile di quest'ultima intorno alla zona "tutto chiuso". In una certa posizione dovrebbe essere chiaramente sensibile una certa influenza della nostra antenna sulla radiolina, sotto forma di un aumento o una diminuzione del segnale ricevuto. Questo vuole dire che la nostra antenna è in grado di sintonizzarsi sulla stessa frequenza della radio di prova.
Ripetere l'esperimento con una stazione di fondo scala (frequenze alte). Questa volta la nostra antenna dovrebbe avere influenza col condensatore variabile quasi tutto aperto.
Nel caso che il nostro ricevitore risultasse esageratamente fuori scala, occorrerà variare di conseguenza il numero delle spire della bobina d'antenna fino ad avere una buona copertura della banda.
Ora possiamo tentare una prova d'ascolto in cuffia. Anche per questo potrà essere utile la radiolina di prova. Cerchiamo per prima cosa la stazione più forte che si riesce a ricevere nella nostra zona, e notiamo in quale posizione la radiolina riceve il segnale migliore. A questo punto, messo il piano del telaio perpendicolare alla radiolina, inforchiamo le cuffie e ruotiamo lentamente il condensatore variabile, fino a sintonizzare la nostra stazione. A questo punto, se proviamo a portare l'antenna in giro per la casa (un po' come siamo ormai abituati a fare con il telefono cellulare) scopriremo che vi sono punti di massima ricezione e punti di quasi completa oscurità. Ciò è dovuto in gran parte al cemento armato delle nostre abitazioni. Insomma, possiamo trovare per tentativi una buona posizione in cui le stazioni locali arrivano "forte e chiaro". La notte il numero delle stazioni ricevibili aumenta e potremo sperimentare anche qualche ascolto in "DX" (lunga distanza). Ricordiamoci, però, che le trasmissioni regolari della RAI in AM cessano a mezzanotte, e di conseguenza quasi tutti i ripetitori locali vengono disattivati.
Conclusioni
Chi monterà questo ricevitore avrà la gradita sorpresa di trovarsi con un apparecchio tutto sommato sensibile, ma soprattutto molto selettivo, grazie all'elevato fattore di merito della bobina avvolta "in aria" con spire separate, e con una specifica direzionalità che può essere sfruttata vantaggiosamente per attenuare segnali indesiderati. Volendo realizzare un'antenna più compatta (bracci più corti) sarà necessario aumentare il numero delle spire: ciò favorirà la direzionalità a scapito della sensibilità. D'altra parte, aumentando la lunghezza dei bracci, si aumenta la sensibilità, ma si rischia di arrivare a dimensioni difficili da maneggiare in casa (già così appare piuttosto maestosa!).