La Tecnica - Le Radio di Sophie - La Tecnica
Ricevitori AM/FM
La riparazione e la messa a punto dei ricevitori AM/FM richiede la conoscenza di alcuni concetti che stanno alla base di queste "moderne" radio che si diffusero negli anni '50 e che proprio in questi anni stanno conoscendo, finalmente, una crescente popolarità tra gli amatori delle radio d'epoca. Queste pagine, sicuramente un po' impegnative per i meno esperti, hanno lo scopo di guidare l'appassionato alla comprensione precisa della tecnica, dei guasti tipici e della messa a punto.
I due esemplari dell'immagine qua sopra sono un tipico esempio dell'estetica di allora. Si tratta di due modelli della Telefunken Italiana: il "Domino Luxe" ed il "Baby Star", entrambi del 1956, entrambi a 6 valvole. La Domino ha in più l'occhio magico, il controllo dei toni e il selettore di banda a tastiera.
I primi ricevitori AM/FM apparvero in Italia verso il 1952-53, in coincidenza con l'avvio delle trasmissioni sperimentali a modulazione di frequenza sulle frequenze VHF (Very High Frequency o Onde Ultracorte). La frequenza usata per l’FM è di circa 100MHz, mentre quella usata per le onde medie è di circa 1MHz: cento volte inferiore. La differenza non è solo nella frequenza, ma in una serie di altre caratteristiche, per esempio il tipo di modulazione (di frequenza, appunto anziché d’ampiezza), la larghezza di banda del segnale ricevuto, il valore della frequenza intermedia, il metodo per la rivelazione eccetera. Sarebbe sicuramente stato più pratico progettare di sana pianta un ricevitore solo per VHF, anziché adattare per la FM un ricevitore progettato per ricevere in AM. Oggi esistono ricevitori solo per FM, ma in quegli anni non avrebbero avuto molto successo commerciale, dato che le stazioni trasmittenti a modulazione di frequenza non coprivano tutto il territorio, specie in Italia. Dunque, vennero realizzate e commercializzate radio AM/FM, adattando il circuito delle preesistenti radio AM.
I ricevitori che descriviamo in queste pagine sono decisamente più complessi di quelli che abbiamo discusso nelle altre pagine tecniche. Credo che sarebbe bene, per chi vuole mettere le mani su una radio AM/FM per tentare di ripararla, acquistare un po’ di pratica lavorando e facendo esperienza dapprima con un certo numero di radio AM, e passare a questo tipo di apparecchi solo in un secondo tempo.
Trasmissione e ricezione in FM
FMsta per Frequenza Modulata. Il segnale sonoro da trasmettere viene usato per variare la frequenza di trasmissione del segnale a radiofrequenza, mentre l’ampiezza resta costante. Il principio è meno intuitivo rispetto alla trasmissione AM, ed anche le tecniche coinvolte sono decisamente più complesse, infatti nella storia della Radio le trasmissioni in FM vennero alcuni decenni dopo quelle in AM. È più complicato trasmettere, ed è complicato anche ricevere, tanto è vero che non è possibile realizzare ricevitori a cristallo per FM, almeno non con la stessa facilità con cui li si realizza per AM. Intanto la frequenza usata è molto più alta. Non si possono usare le onde medie per la trasmissione in FM, perché quest’ultima richiede una banda molto larga, almeno 50kHz per le trasmissioni monofoniche. Undi questa larghezza occuperebbe uno spazio eccessivo nella banda delle onde medie, che si estende per circa 1MHz. Ci sarebbe posto per soli 20 canali. Invece, nelle onde ultracorte, tra gli 88 ed i 108MHz destinati alle trasmissioni FM, ci sono ben 20MHz di spazio e, malgrado la separazione stabilita tra i canali sia di 200kHz, risultano disponibili 100 canali. Questo è solo uno dei motivi, ve ne sono altri, di natura tecnica, ben più validi
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Uno degli elementi più delicati nella ricezione dei segnali FM è la rivelazione. Non basta un semplice diodo, ma serve un rivelatore più complesso, sia da realizzare che da mettere a punto. Un altro problema deriva dalla scarsa potenza trasmessa. La trasmissione in FM ha carattere puramente locale, e per questo motivo i trasmettitori irradiano potenze esigue, intorno a poche decine di watt, veramente ridicole se confrontate con le potenze dei trasmettitori per onde medie (decine o centinaia di kW!). Queste potenze debolissime inducono sulle antenne riceventi segnali altrettanto deboli, con ampiezze che non raggiungono i 10μV: è quindi necessaria una amplificazione notevole e di buona qualità per portare il segnale al livello adatto per venire rivelato.
Vi sono però anche tanti vantaggi, sennò la FM non avrebbe preso piede tanto facilmente. I vantaggi maggiori sono legati alla qualità sonora delle trasmissioni FM: ottima fedeltà e grande immunità ai disturbi. Intanto, lo spettro sonoro trasmesso si estende ben oltre i limiti delle trasmissioni AM. Queste ultime sono limitate a 4.500Hz, poco più della banda telefonica, mentre le trasmissioni FM si estendono fino a 15.000Hz, ossia fin quasi al limite della soglia di udibilità. Questo perché l’ampliamento della gamma sonora trasmessa non implica necessariamente, in FM, un conseguente aumento dell’occupazione della banda radio, cosa che capita invece in AM. Anche la “dinamica”, ossia l’estensione di ampiezza dei suoni, può venire esaltata nelle trasmissioni FM: i “pianissimo” ed i “fortissimo” orchestrali possono venire trasmessi inalterati, a differenza che in AM dove la stessa tecnica di modulazione impedisce di superare certi limiti. La generosa disponibilità di banda favorisce tante altre innovazioni tecnologiche, per esempio la possibilità delle trasmissioni in stereofonia, la trasmissione simultanea (“multicasting”) di segnali digitaliinsieme a quelli musicali (come il ben noto RDS: Radio Data System) eccetera. Purché, naturalmente, il ricevitore sia in grado di sfruttare al massimo la qualità del segnale e del metodo di trasmissione.
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Schema a blocchi di un ricevitore AM/FM
Il tipico ricevitore AM/FM usato in Europa in tutti gli anni '50 è basato su uno schema a sei valvole, oltre all'eventuale occhio magico. Le cinque valvole adibite alla ricezione radio sono indicate nello schema qua sotto. La sesta valvola è la raddrizzatrice, non indicata. Le sigle indicate sono quelle europee standard con filamenti in parallelo. E' possibile trovare altre serie con sigle differenti ma con le medesime funzioni.
Nello schema sono evidenziati due percorsi distinti, in alto quello per la ricezione FM, in basso quello per la ricezione AM. Questi due percorsi confluiscono nell’amplificatore di bassa frequenza che è identico per entrambi. Tutto il resto è differente, e anche se le valvole utilizzate in un certo tratto sono le stesse, svolgono funzioni diverse e utilizzano differenti circuiti. Si tratta, in sostanza di due diversi ricevitori che condividono in parte alcuni componenti.
Per esempio, nel percorso in alto si vede che il ricevitore FM ha due stadi amplificatori IF alla frequenza di 10,7MHz, mentre il ricevitore AM (percorso in basso) ha un solo stadio IF alla frequenza di 467kHz. La prima valvola (il doppio triodo), funziona solo nella ricezione FM, mentre è del tutto inattiva durante la ricezione AM. La valvola che in AM funge da convertitrice (triodo-esodo), in FM è amplificatrice IF. Il rivelatore è basato su una apposita valvola specializzata (triplo diodo-triodo), che funziona in due modi completamente distinti per la rivelazione AM e per quella FM. Anche i singoli circuiti passivi, per esempio i trasformatori IF, sono costruiti con due sezioni diverse che funzionano in alternativa a seconda della gamma selezionata. L'unica parte che resta perfettamente identica nelle due funzioni è l'amplificatore finale, basato sul triodo della rivelatrice e su uno o più pentodi di potenza.
La commutazione del funzionamento tra AM ed FM non può essere un semplice cambiamento di banda di ricezione, come avviene per esempio nei ricevitori per OM-OC, ma comporta l’alimentazione o meno di alcuni stadi, il cambio di funzione svolta da alcune valvole e la deviazione del segnale da un percorso ad un altro. Tutto ciò comporta una certa complicazione anche nei circuiti ausiliari.
Non tutti i ricevitori commerciali rispecchiano esattamente lo schema descritto, sebbene questo sia il più diffuso. Gli apparecchi AM/FM della prima generazione, progettati prima dell'avvento delle valvole "specializzate", avevano necessariamente un circuito più complesso, sia nel cosiddetto "front-end" (gruppo convertitore), sia nel circuito rivelatore. Ricordo di aver messo le mani, alcuni anni fa, su una radio americana del 1948, OM ed FM che montava ben 14 valvole e una sfilza di circuiti amplificatori IF! D'altra parte vi sono anche alcuni esempi di ricevitori AM/FM realizzati con solo quattro valvole o meno: è il caso del famoso ricevitore Grundig mod.96, che con solo tre valvole, due diodi al germanio e un raddrizzatore al selenio stabilì un record di economia, grazie ad una progettazione molto accurata. Fortunatamente per noi riparatori questi casi sono piuttosto rari, e nella maggioranza dei casi avremo a che fare con uno schema molto simile a quello che abbiamo presentato. Nelle pagine che seguono vengono affrontati i singoli blocchi funzionali, ed infine la taratura e l'allineamento.
Consiglio: Meglio non tentare la riparazione e l'allineamento di una radio FM prima di essersi fatti un'idea del funzionamento, specie per quanto riguarda il rivelatore!