CB CLUB PALMANOVA & RADIOAMATORI La radio «a blocchi» supereterodina.

Presentazione sul tema: "CB CLUB PALMANOVA & RADIOAMATORI La radio «a blocchi» supereterodina."— Transcript della presentazione:

1 CB CLUB PALMANOVA & RADIOAMATORI La radio «a blocchi» supereterodina

2 Lo scopo di questa relazione… questa semplice relazione vuole descrivere in maniera chiara e comprensibile il funzionamento di un ricevitore radio tipo ‘supereterodina’, cioè la quasi totalità dei ricevitori in modulazione di ampiezza e di frequenza attualmente presenti sul mercato e d’uso comune nelle nostre case. Risulta opportuno premettere che: Ogni circuito elettronico complesso, in fase progettuale viene comunemente suddiviso in ‘blocchi’ logici. Ogni blocco (o sezione) provvede a svolgere un’azione determinata rispetto al funzionamento generale dell’apparato elettronico di cui fa parte. Questo permette a colui che progetta l’apparato elettronico di dividere il proprio lavoro in più fasi logiche, apparentemente distinte le une dalle altre.

3 …un semplice schema a blocchi volendo suddividere in blocchi il semplice circuito di illuminazione della stanza ove ci troviamo, potremo assumere le seguenti sezioni: 1) Rete di fornitura dell’energia elettrica (ad esempio: Enel) 2) Comandi di accensione (interruttori, deviatori ecc.) 3) Lampada illuminante (ad incandescenza, neon, led…) rete comandilampada

4 ….inseguiamo il segnale ! Per facilitare l’esposizione e la comprensione dei singoli blocchi di cui è composta una radio, gli stessi verranno esaminati uno ad uno seguendo il percorso effettuato dal segnale che desideriamo ricevere. Quindi… come è logico dedurre, il primo blocco è il vero e proprio ricevitore del segnale radio: l’ANTENNA.

5 …l’antenna e la prima sintonia L’antenna ha il compito di catturare le onde radio e convogliarle nel nostro apparato ricevitore. Non volendo entrare nel merito delle varie tipologie di antenna (dipolo, Yagi, collineari, ¼ d’onda, ½ d’onda, accorciate/caricate, monobanda, multibanda ecc.), risulta comunque opportuno specificare che, in relazione alle sue dimensioni, l’antenna risuona su una determinata frequenza (detta frequenza di risonanza, oppure di lavoro e/o di centrobanda), così come lo strumento diapason emette un suono a seconda della sua dimensione. Se la frequenza è bassa l’antenna sarà di grosse dimensioni mentre sarà sempre più piccola con l’aumento della frequenza di lavoro Da qui si capisce che l’antenna, a modo suo, opera una scelta tra le frequenze ricevute, opera cioè una prima sintonia molto grezza entro la sua larghezza di banda (delta f).

6 ….la preselezione L’opera di sintonia effettuata dall’antenna risulta evidentemente quasi insignificante, visto che la sua larghezza di banda (-3 dB) è normalmente molto ampia e ricopre tutta la gamma che il nostro ricevitore radio dovrebbe coprire. Ci viene quindi in aiuto il primo vero stadio formato da componenti elettronici. Si tratta in realtà di un filtro passa banda, detto stadio ‘preselettore’. Anche questo stadio opera una scelta abbastanza grezza della frequenza, avendo comunque lui stesso una banda passante relativamente larga. antennapreselettore

7 …la ‘pre’ amplificazione (eventuale) Gli apparati radio di gamma più elevata dispongono di una sezione detta ‘preamplificatore’ che è un amplificatore a larga banda. Lo stesso, comunque, opera un taglio con opportuni filtri sulle frequenze al di fuori dell’intervallo di ricezione del ricevitore. Ovviamente tale stadio, come dice il suo nome, aumenta la sensibilità del ricevitore ma, di contro, accresce anche il rumore di fondo e la possibilità di saturazione del sistema in presenza di forti segnali radio presenti nella banda di frequenza, anche se non da noi selezionati per l’ascolto. Per tali motivi, questo stadio è normalmente disattivabile. Sono da considerarsi preamplificatori, ad esempio, anche i dispositivi installati sui pali delle antenne di ricezione televisiva. antennapreamplificatorepreselettore

8 …..battiamo la frequenza! Si dice ‘battimento’ di frequenza il fenomeno che si ottiene miscelando due segnali sinusoidali. In questo modo, miscelando due segnali, ad esempio uno di 100 MHz con uno di 90 MHz, si otterranno due sinusoidi: rispettivamente di 190 MHz e 10 MHz! Il risultato della miscelazione evidenzia due nuovi segnali sinusoidali, aventi uno la frequenza somma dei due originali ed uno la differenza tra gli stessi. Il prodotto, inoltre, mantiene le informazioni eventualmente contenute nei due segnali iniziali, cioè l’eventuale modulazione presente.

9 la supereterodina Sfruttando il fenomeno del battimento tra due segnali sinusoidali, è quindi possibile operare con un’informazione contenuta in un segnale anche di modesta frequenza, più facilmente filtrabile ed amplificabile. Questa proprietà viene sfruttata a pieno nei ricevitori detti ‘supereterodina’ che si differenziano ad esempio dai vetusti ‘superreazione’ che si basavano su altre concezioni tecniche.

10 Per ottenere il battimento, pertanto, la nostra radio supereterodina dovrà essere dotata di: ant. preampli. presel. miscelatore oscillatore locale  uscita Un oscillatore locale che genera un segnale di frequenza tale da ottenere, normalmente per differenza con quello da ricevere, un battimento predeterminato (ad esempio 455 KHz per ricevitori in onde medie e corte e 10,7 MHz per le onde ultracorte… FM). Detto stadio è attuato con un quarzo nel caso di canale fisso oppure, normalmente, con un VCO (Voltage Controlled Oscillator), cioè un oscillatore variabile controllato tramite una tensione. Un miscelatore di segnale, detto anche mixer. Lo stadio composto dalla unione del miscelatore con l’oscillatore locale è detto convertitore o stadio di conversione.

11 la frequenza immagine All’uscita del mixer, come detto, otterremo il risultato del battimento tra il segnale a radiofrequenza da ricevere e quello generato dall’oscillatore locale. esempio: f.ric. 700 KHz, f.ol 800 KHz  f.som 1,5 Mhz, f.dif. 100 KHz Ma cosa succede, nell’esempio sopra riportato, per un segnale non desiderato e ricevuto su una frequenza di 900 KHz? esempio: f.im 900 KHz, f.ol 800 KHz  f.som 1,7 MHz, f.dif. 100 KHz Purtroppo anche la frequenza di 900 KHz (detta immagine) genera un battimento identico con il risultato che interferirebbe nell’ascolto del segnale che volevamo ricevere!! Per fortuna qui entra in gioco il preselettore che taglia efficacemente i segnali con frequenza così lontana da quella sintonizzata!

12 la frequenza intermedia (MF oppure FI) Il segnale radio che vogliamo ricevere, convertito tramite il battimento su una frequenza fissa e conosciuta, potrà quindi essere convenientemente filtrato e amplificato. La frequenza in argomento è chiamata appunto ‘frequenza intermedia’ oppure ‘media frequenza’. Questo stadio è quindi composto da uno o più moduli costituiti da un filtro passa banda ed un amplificatore. Eventuali altri moduli sono collegati «a cascata» E’ qui opportuno specificare che i ricevitori professionali hanno in dotazione ulteriori stadi di conversione (osc.loc.+mix) per ottenere ulteriori filtraggi. Ad esempio, un normale CB risulta anche avere doppia conversione mentre un apparato radioamatoriale anche tripla o quadrupla conversione di frequenza! In questi casi si avranno, ovviamente, più frequenze intermedie.

13 Al momento, pertanto, la nostra radio è così composta… preamplif. antennapreselez. mixer osc.loc. filtro MF amplif. MF Come dunque avviene la sintonia, cioè la scelta della frequenza prescelta per l’ascolto? Tale operazione si attua agendo contemporaneamente sia sullo stadio di preselezione che sull’oscillatore locale (vco) Ove troveremo, di massima, le bande passanti cosi rappresentate uscita (A) (B) (C) (A) (B) (C)

14 Canalizzazione a quarzi e PLL La banda ricevibile dal nostro ricevitore viene normalmente divisa in canali radio. Per selezionare un canale, cioè sintonizzare la radio su una frequenza predeterminata, si adoperano normalmente due sistemi che governano l’oscillatore locale : Mediante selezione di quarzi, cioè componenti elettronici che sono in grado di risuonare su una specifica frequenza Tramite un circuito complesso denominato PLL (phase locked loop – anello ad aggancio di fase). Il circuito compara una frequenza fissa data da un quarzo con quella proveniente dallo stesso VCO convenientemente decuplicata, formando quindi un anello di controllo in retroazione.

15 ….la rivelazione Il segnale proveniente dallo stadio di media frequenza (ovvero dall’ultimo stadio di media frequenza se presenti diversi…) risulta ora di ampiezza sufficiente, filtrato e separato dagli altri segnali radio presenti su altri canali radio. Il successivo passaggio riguarda l’estrazione del messaggio che vogliamo ricevere, separandolo dalla componente a radiofrequenza. Questo passaggio viene svolto dallo stadio rivelatore (discriminatore nella FM). Abbiamo quindi ora disponibile il segnale ‘modulante’ utilizzato originariamente, in fase di trasmissione, per influenzare (modulare) la portante a radiofrequenza.

16 Lo stadio di bassa frequenza Il segnale rivelato viene quindi ulteriormente amplificato, dosato mediante i controlli di volume e filtri audio ed infine nuovamente amplificato per poter pilotare un altoparlante. Tutte queste operazioni sono effettuate dallo stadio di bassa frequenza. e per finire….. …non può mancare lo stadio di alimentazione, già oggetto di una separata trattazione a lui dedicata. Ovviamente questo stadio si occupa di fornire le giuste tensioni agli stadi in precedenza citati.

17 Omissioni nella presente relazione Come da iniziale premessa, la presente relazione non ritiene di aver spiegato tutte le varie funzioni presenti nelle radio Lo scopo che si prefigge è quello di informare, in forma generica e semplice, le principali funzioni dei blocchi con cui sono costituiti i ricevitori radio (AM/FM). Sono stati pertanto omessi ulteriori stadi eventualmente presenti su alcuni ricevitori, nonché funzioni presenti nei singoli blocchi quali, a solo titolo di esempio, l’AGC (Automatic Gain Control detto anche CAG) il CAV (Controllo Automatico di Volume), ecc..

18 …curiosità Tenendo vicine fisicamente due radio che operano sulla stessa gamma, potrebbe succedere che, durante un cambio di sintonia di una di queste, si ascolti una interferenza radio sull’altra. Questo fenomeno avviene se l’oscillatore locale della prima radio oscilla sulla frequenza in cui è sintonizzata la seconda radio. L’oscillatore locale, infatti, emette un debole segnale radio che, come detto, serve per ottenere il battimento, cioè la conversione di frequenza.

19 Ecco quindi la nostra RADIO A BLOCCHI preamplif. antennapreselez. mixer vco filtro MF amplif. MF bassa frequenzarivelatore alimentazione (verso i blocchi) …e per ultimo…. la prova del nove!

20 …provate a riconoscere i blocchi nel seguente schema:

21 Il CB Club Palmanova & Radioamatori vi ringrazia per l’attenzione prestata - presentazione di iw3sip - Queste slides sono disponibili su http://cbclubpalmanova.ns0.it/download