Idee e Progetti dei Lettori - Le Radio di Sophie

Supereterodina per Onde Corte a transistori

 Di Andrea Lobellari

Essendo un appassionato di musica classica e volendo ascoltare le trasmissioni in Onde Corte dalla Germania di tale genere, ho fatto una breve ricerca in Internet su come costruirmi un’efficiente supereterodina a transistori, ma trovando ben poco materiale. Ho allora deciso di prendere spunto dai numerosi schemi che si trovano in rete delle radio “Transistor” anni 1950-1960 (in particolare dal modello G16-240 della Geloso, schema reperibile nella sezione “Gallerie” di questo stesso sito) per elaborarne uno adatto alle mie esigenze. N’è venuta fuori un’efficientissima supereterodina di media difficoltà di costruzione, dotata di C.A.V. (controllo automatico del volume), di indicatore di sintonia a strumentino e preamplificatore d’antenna. È stata costruita interamente con pezzi di recupero, spendendo neanche un centesimo di euro. Le difficoltà maggiori si incontrano nella selezione delle medie frequenze adatte, utilizzate anche come bobine d’ingresso e d’oscillatore.

Schema elettrico

Lo schema elettrico è diviso in due parti: quella a radiofrequenza e quella a bassa frequenza. Il segnale captato dall’antenna è inviato, tramite un condensatore da 100nF, al gate del FET amplificatore, connesso come Source comune, il quale apporta un’amplificazione di circa 10dB. Il cavo coassiale che porta il segnale a radiofrequenza è utilizzato anche come conduttore della tensione di alimentazione, grazie ai condensatori da 330pF e alle bobine da 450uH, che funzionano rispettivamente come filtro passa alto e passa basso, lasciandosi attraversare solo dalla radiofrequenza o della tensione di alimentazione. Questo permette di collocare l’antenna nella posizione più opportuna senza che la discesa raccolga segnali di disturbo. Il segnale così amplificato arriva al primario della bobina d’ingresso, che altro non è che il secondario di una media frequenza per FM a cui è stato tolto lo schermo al fine di raggiungere la giusta escursione di frequenza. A differenza della maggior parte delle supereterodine a transistori, lo stadio oscillatore è separato dallo stadio mescolatore, al fine di ottenere un’onda sinusoidale più pura su tutta l’escursione della gamma. Si tratta di un’oscillatore di tipo Hartley, per cui abbisogna di un primario accordato con una presa verso il lato massa. Anche in questo caso è stata utilizzata una media frequenza per FM; il secondario è stato messo in serie alla resistenza di emettitore del transistore mescolatore, al fine di trasferire il segnale su di esso e di effettuare il battimento con il segnale d’entrata, che arriva sulla base dal corrispondente circuito LC attraverso il condensatore da 50nF. Sul suo collettore il trasformatore di media frequenza costituisce, con il condensatore al suo interno (non indicato sullo schema), un filtro LC ad alto fattore di merito che lascia passare solo la frequenza differenza tra il segnale d’oscillatore e quello d’entrata. Tramite il secondario il segnale passa al primo stadio di amplificazione a F.I. (frequenza intermedia, o M.F., media frequenza), che è corredato di circuito C.A.V., e tramite il secondo trasformatore, il secondo stadio di amplificazione e il terzo trasformatore di F.I., al diodo rivelatore, inserito nel circuito in modo di rivelare la semionda negativa. Se per l’audiofrequenza il fatto che sia rivelata la semionda negativa o positiva non fa alcuna differenza, non è così per il circuito del C.A.V. Infatti, più il segnale ricevuto è forte, più sarà maggiore la tensione negativa presente dopo il diodo rivelatore, la quale, attraverso la resistenza da 100K, sposterà il punto di lavoro del transistor del primo amplificatore a F.I., facendolo amplificare in misura minore. La tensione del C.A.V., inoltre, variabile in misura del segnale rivelato da 0 (segnale nullo) a circa –2 Volt (segnale molto forte), viene trasferita direttamente al gate del FET indicatore di sintonia, inserito in un circuito a ponte, il cui indicatore di equilibrio è costituito da un microamperometro, che prende il posto del vecchio occhio magico presente nelle radio a valvole: più negativa sarà la tensione del C.A.V., più sarà alta la corrente nello strumentino. Il segnale a bassa frequenza presente dopo il diodo, passando per un filtro a pi-greco con la funzione di eliminare i residui di radiofrequenza, viene portato attraverso la rete resistivo-capacitiva costituita dal controllo di volume e dai condensatori di accoppiamento al preamplificatore audio e da questo all’amplificatore di potenza in push-pull, che ha una configurazione particolare, in modo che i finali di entrambi NPN. La rete resistenza-condensatore da 3.3K e 1nF, presente tra il collettore e la base del transistor driver dello stadio di potenza, costituisce un semplice ma efficace filtro passa alto che retroaziona le frequenze maggiori della gamma audio, tanto fastidiose nella ricezione in onde corte, in modo da attenuarne l’ampiezza. Da qui il segnale arriva all’altoparlante, scelto di potenza così alta non per effettiva necessità, quanto per favorire ancora una volta una migliore riproduzione delle basse frequenze audio.

Schema pratico

I componenti con i quali ho costruito la mia versione sono tutti di recupero. Per le resistenze le normali da ¼ di watt (tranne la 150 Ohm da ½) e tolleranza 5% vanno benissimo; come condensatori sono adatti quelli ceramici a disco. Una nota particolare va ad un vecchio CB non più funzionante, dal quale ho preso lo strumento da 500uA indicatore di sintonia con lampadina incorporata, i trasformatori di media frequenza ed i compensatori. Il doppio condensatore variabile ad aria (il quale è bene sia dotato di demoltiplica, al fine di agevolare la manovra di sintonia data l’alta selettività del circuito) mi è stato regalato da un riparatore di radio in pensione; una valida alternativa è costituita da un normale condensatore per radio a transistor con dielettrico solido, con cui l’unico svantaggio sarà la difficoltosa manovra di sintonia. Le induttanze da 450uH sono quelle con nucleo toroidale di un vecchio alimentatore switching per PC; il loro valore non è critico e può essere variato a piacimento, tenendo conto che più è alto più il rendimento è migliore, ma senza esagerare! Anche l’indicatore di sintonia può essere omesso, anche se secondo me è molto utile; vi consiglio di usare esclusivamente il FET BF245C, poiché anche solo tra esso ed i BF245A/BF245B vi è una notevole differenza ed andrebbero riveduti i valori del ponte. Per l’amplificatore d’antenna e lo stadio oscillatore non c’è invece differenza tra i tre FET, cambierà solo la corrente di Drain; anche un 2N3819 potrebbe andare bene. Consiglio di usare transistori per RF (BF…) per gli stadi mescolatori e di amplificazione a F.I., poiché, anche se i transistori per BF (BC…) sembrano adatti a lavorare a qualche centinaio di kHz, durante una prova di sostituzione ho scoperto che solo i primi hanno un guadagno sufficiente a quelle frequenze. Per quanto riguarda i transistori degli stadi audio, qualsiasi tipo per piccoli segnali è adatto; per i transistori di media potenza dello stadio push-pull può essere usato qualsiasi tipo con dissipazione uguale o superiore ad 1 Watt e basso guadagno (circa 20-30), avendo l’accortezza di verificare che la corrente assorbita dallo stadio finale a riposo sia di circa 20mA, in caso contrario è bene variare la resistenza di 2K2 presente prima dei 3 diodi 1N4148. L’altoparlante è bene non sia di potenza inferiore ad 1 Watt e di diametro inferiore a 10 cm, pena riproduzioni gracchianti.

La scelta dei trasformatori di media frequenza merita una trattazione a parte. Per quanto riguarda le tre medie frequenze a 455kHz, va bene qualsiasi tipo per supereterodina a transistori, dotate o non dotate di presa sul primario; sarebbe bene che appartenessero ad una stessa trousse per supereterodine. Un’attenzione particolare va invece portata per le due medie frequenze per FM. La prima, utilizzata come bobina d’ingresso, deve coprire la gamma richiesta in abbinamento alla sezione del condensatore variabile con capacità maggiore ed al compensatore e può o non può avere la presa sul primario; io, per ottenere la giusta escursione di frequenza, ho dovuto rimuovere lo schermo, in cui era presente un nucleo fisso, esterno all’avvolgimento. La bobina di oscillatore, invece, è meglio mantenga lo schermo, per evitare possibili autooscillazioni ad accoppiamenti parassiti; deve avere forzatamente la presa sul lato massa, al fine di poter essere utilizzata nell’oscillatore Hartley, e deve coprire, in abbinamento con la sezione di capacità minore del condensatore variabile e con il compensatore, le frequenze comprese tra l’escursione di gamma voluta più il valore della media frequenza. Per evitare di avere problemi di copertura delle frequenze una volta montata la radio e quindi difficoltà di taratura, ho realizzato il seguente circuito, utile anche per capire su quale frequenza lavora una M.F. (hanno un codice a colori specifico, ma poche volte esso è rispettato).

L’utilizzo è semplice: una volta effettuati i collegamenti si fanno scorrere, lentamente poiché la M.F. hanno un fattore di merito elevato e quindi una banda passante molto stretta, le varie gamme e le varie frequenze fino ad avere sul voltmetro (che deve avere un’alta impedenza d’ingresso) qualche decina di millivolt; quella sarà la frequenza di risonanza del trasformatore a F.I. In questa maniera, ponendo in parallelo i vari condensatori di sintonia, si può determinare l’escursione di banda del circuito LC e determinare, attraverso calcoli o semplicemente per tentativi, la migliore capacità per Cx (che a volte può anche non servire) e la migliore posizione del nucleo della bobina. Non è per nulla impossibile adattare la supereterodina anche alla ricezione in O.M. o in O.L., cambiando semplicemente le bobine d’entrata e d’oscillatore.

Il montaggio non desta particolari problemi, basta avere l’accortezza di effettuare i collegamenti corti ma senza appiccicare tutto assieme, come di solito per i circuiti a radiofrequenza.

Taratura

Gli strumenti necessari per la taratura sono l’oscillatore modulato, un voltmetro in CC e un misuratore d’uscita, da collegare ai capi dell’altoparlante, o, in alternativa, accettando una taratura meno accurata, il nostro udito oppure l’indicatore di sintonia. Prima di tutto, diamo tensione e controlliamo la corrente assorbita dal solo stadio finale audio, che deve essere intorno alle 20 mA, altrimenti, come già detto, si varia la resistenza di 2K2 presente in serie agli 1N4148 fino ad ottenere tale valore; se più comodo, tale resistenza può essere sostituita da un trimmer da 4K7. Fatto questo, bisogna misurare la tensione presente sul punto A, ossia l’unione delle due resistenze da 1 Ohm, ruotando il trimmer da 470K in modo da ottenere metà della tensione di alimentazione, nel nostro caso 6VCC. Per chi ha costruito pure l’indicatore di sintonia, deve ruotare il trimmer da 2K2 in modo da ottenere, in assenza di segnale, l’indicazione nulla dello strumentino.

Ora si passa alla taratura delle medie frequenze. Si predispone l’oscillatore modulato sulla frequenza di M.F. preferita; io, usando l’oscillatore modulato Mod. 412 della SRE, ho usato i 467kHz, ma qualunque valore compreso tra 450kHz e 470kHz è adatto. Si collega il misuratore d’uscita ai capi dell’altoparlante e si inietta il segnale modulato, attraverso un condensatore da 10nF, sulla base dell’ultimo transistore amplificatore di F.I., e si ruota il nucleo dell’ultima M.F. in modo da ottenere la massima indicazione dello strumento oppure la massima intensità di suono. Bisogna badare a tenere il livello di segnale dell’oscillatore il più basso possibile, al fine di non far intervenire il C.A.V. oppure introdurre distorsione. Si inietta quindi il segnale alla base del primo transistore amplificatore di F.I., regolando il nucleo della seconda M.F. sempre per il massimo segnale; si inietta allora il segnale, sempre attraverso la capacità di 10nF, sulla base del transistore mescolatore, e si regola il nucleo della prima M.F., e si rivede l’allineamento della seconda e della terza. Ora si passa alla “messa in scala”, ossia all’allineamento della bobina oscillatrice perché con l’escursione del condensatore variabile si copra la gamma giusta. Per far questo bisogna starare fortemente il circuito LC d’ingresso, cosa eseguibile facilmente togliendo il nucleo alla rispettiva bobina. Si mette l’oscillatore alla frequenza più bassa della gamma che si vuol ricevere e si regola il nucleo della bobina d’oscillatore per la massima uscita, con il variabile tutto chiuso; si passa alla frequenza più alta e si regola il compensatore, sempre per la massima uscita, con il variabile quasi tutto aperto; si ripassa quindi alla frequenza più bassa, ritoccando il nucleo, e di nuovo a quella alta, effettuando tali operazioni qualche volta al fine di ottenere una messa in scala più possibile perfetta. Si rimette il nucleo nella bobina d’entrata, e si regola per la massima uscita con il condensatore tutto chiuso e l’oscillatore settato sulla frequenza più bassa della gamma voluta; si passa alla frequenza più alta, si apre il condensatore variabile e si regola il compensatore; anche queste operazioni vanno ripetute qualche volta al fine di ottenere la massima sensibilità. Pure durante queste operazioni bisogna badare che il segnale dell’oscillatore sia il più basso possibile, pena una taratura non accurata; un’altra cosa cui bisogna badare con attenzione è la presenza della frequenza immagine, che si trova più bassa della fondamentale di un valore pari al doppio della F.I., tarando i circuiti in base alla frequenza PIU’ alta che si prende.

Collaudo

Premetto che la mia supereterodina è stata costruita per lavorare tra i 5 ed i 10MHz.

Ora, se tutte le operazioni sono state fatte esattamente, collegando qualche metro di filo alla boccola dell’antenna (senza il preamplificatore) sarà possibile, anche di giorno, ricevere qualche stazione; di notte il numero di segnali ricevibili aumenterà notevolmente ed anche la loro intensità, come sarà visibile dall’indicatore di sintonia, crescerà notevolmente. Trattandosi di una supereterodina, come accennato prima, non è esente del problema della frequenza immagine, ossia una “copia” delle stazioni presente in una posizione più bassa dell’esatto doppio della F.I.; per essere sicuri di essere sintonizzati sulla fondamentale e non sull’immagine, si fa passare la gamma in modo da vedere se su una frequenza più alta vi è una stazione identica e in questo caso si è sicuri che essa è quella giusta. Suggerisco solo di non collegare un’antenna lunghissima al preamplificatore, se questo viene utilizzato, poiché introdurrebbe distorsione; è sufficiente già il metro di un’antenna a stilo. Se i segnali sono già forti (ad esempio se ascoltate la radio solo di sera, quando la propagazione è migliore) esso può introdurre saturazione e quindi distorsione; in questo caso può tranquillamente essere omesso, ma la discesa non dovrà essere schermata, per evitare perdite di segnali a causa del disadattamento di impedenza. Se però in questo modo capterà disturbi (quelli generati dal PC sono i peggiori) un’alternativa potrà quella di lasciare il premplificatore d’antenna e la discesa schermata e di diminuire il valore del condensatore di accoppiamento da 330pF sulla bobina d’ingresso; in questo modo la reattanza aumenterà ed i segnali trasferiti in ingresso saranno di intensità minore. Una soluzione per chi ascolta le onde corte sia del dì sia di notte, ore in cui la propagazione e l’intensità dei segnali sono nettamente differenti, può essere quella di inserire un commutatore che selezioni il valore di capacità più adatto per le varie ore del giorno. Non vi è invece nessun problema per quanto riguarda la selettività, che è molto alta: un modo semplice per accorgersene è la difficoltosa manovra di sintonia. In definitiva, questa supereterodina è di prestazioni comparabili, se non migliori, di quelle presenti in commercio, ma è stata costruita con le vostre mani e, se avete fatto come me, non avete speso nemmeno un centesimo!!

Saluti e buon ascolto da

     Lobellari Andrea.

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