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La radio. Com’è fatta e come funziona Della prof.ssa Luchetti Stefania. Come funziona la radio?. Come si genera il suono?. Il suono si produce dalla vibrazione meccanica di un corpo, sorgente di onde sonore .
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La radio Com’è fatta e come funziona Della prof.ssa Luchetti Stefania
Come si genera il suono? Il suono si produce dalla vibrazione meccanica di un corpo, sorgente di onde sonore. Quando un corpo vibra (ad es. una corda di chitarra), comprime e decomprime l’aria che si trova intorno ad esso; si genera così un’onda elastica che propaga nell’aria suoni, voci e rumori, nello stesso modo con cui si propagano le onde sulla superficie di uno stagno, quando vi si getta un sasso. A velocità diverse, le onde sonore si propagano anche nei liquidi e nei solidi.
Rappresentazione di un’onda sonora su un sistema di assi cartesiani L'ampiezza di un'onda sonora rappresenta il massimo spostamento, rispetto alla posizione di equilibrio, che le molecole del mezzo di propagazione compiono al passaggio dell’onda. Essa è dunque il valore massimo che l'onda raggiunge nel tempo e si riferisce a metà della distanza tra il punto più alto di un'onda e il suo punto più basso. Al crescere dell'ampiezza, aumenta la forza con la quale viene colpito il timpano dell'orecchio e quindi l'intensità con cui il suono è percepito. lunghezza d’onda λ ampiezza La lunghezzad’onda è la distanza tra due punti corrispondenti dell’onda sonora: nell’esempio in figura è la distanza tra due picchi (creste) successivi dell’onda, ma può anche essere tra due punti più bassi (ventri) successivi, ecc. Ciclo o periodo T f = T/s = frequenza = numero di cicli al secondo o numero di oscillazioni nell’unità di tempo Si misura in hertz
Poiché il suono è immateriale, come tale non può essere catturato e trasmesso. Per fare ciò, occorre cambiarne la natura: lo si trasforma in segnali elettrici variabili e poi in onde elettromagnetiche. Le radioonde, diffuse da un’antenna, si propagano in linea retta, se non ci sono ostacoli. Per trasmetterle a grande distanza, si sfruttano le proprietà della ionosfera di riflettere parzialmente le onde medie (lunghezza d’onda da1 km a 100 m) e corte (lunghezza d’onda da 100 m a 10 m). Tale trasmissione non è possibile per le frequenze molto basse (lunghezza d’onda da 10 m a 1 m). Sfruttando le onde elettromagnetiche è possibile comunicare senza cavi con mezzi aerei e navali in movimento, con satelliti artificiali, ecc. L'onda radio emessa da un'antenna A può raggiungere l'antenna B seguendo diversi percorsi: - l'onda diretta è quella che si propaga lungo la congiungente delle due antenne; - l'onda terrestre è quella riflessa dalla superficie del terreno; - poiché il suolo riflette soltanto in modo parziale, sulla superficie «striscia» un'onda superficiale; - l'onda spaziale è quella riflessa dalla ionosfera.
Amplificazione del suono Per diffondere la musica in una sala concerti occorre amplificare il suono da cui è formata. Per fare ciò occorrono: • Un microfono • Un amplificatore • un altoparlante.
Come è fatta la radio? voce Amplificatore bassa frequenza Amplificatore onda modulata modulatore c Antenna trasmittente Circuito oscillante Amplificatore alta frequenza Amplificato microfono radiotrasmittente radioricevente s Demodulatore o rivelatore Amplificatore alta frequenza s s sintonizzatore s Amplificatore bassa frequenza voce Antenna ricevente altoparlante
Funzionamento del microfono Il microfono è un trasduttore di segnale: trasforma infatti l'energia meccanica del suono in energia elettrica. Le onde sonore che entrano nel microfono fanno vibrare una membrana, sotto la quale si trovano dei granuli di carbone che vengono compressi. La compressione produce variazioni nella corrente continua, che passa nel filo conduttore , perciò dal microfono esce una corrente variabile che riproduce fedelmente il suono.
Possiamo far coincidere la nascita della radio con gli eventi che portarono nel 1895 Guglielmo Marconi a impiantare il primo sistema di telecomunicazioni ad onde Hertziane (si trasmettevano e ricevevano messaggi via radio). Da quel momento il progresso dell'attività radiantistica ha avuto un costante sviluppo che, oggi, permette di trasmettere a distanze enormi anche con apparecchi di ridotte dimensioni . L'unità di misura della frequenza, il ciclo per secondo (hertz, Hz), prende nome dal tedesco Heinrich Hertz . 1 kilohertz (kHz) corrisponde a 1000 cicli/s, 1 megahertz (MHz) a 1 milione di cicli/s, mentre 1 gigahertz (GHz) a 1 miliardo di cicli/s. Per poter trasmettere delle onde sonore via radio dobbiamo legarle a delle onde portanti in radiofrequenza. Per fare questo si utilizza un procedimento detto di modulazione. La modulazione può agire sulla frequenza e cioè sul numero di oscillazioni al secondo che l'onda può avere (siamo nel caso dell' FM) oppure agire sull'ampiezza dell'onda (AM). Le caratteristiche dei due segnali sono molto diverse, mentre le prime danno luogo a ricezioni più nitide, meno sensibili ai temporali, ma su brevi distanze, le seconde raggiungono distanze molto elevate, ma facilmente soggette ad interferenze.
Onde sonore di uguale frequenza e diversa intensità Onde sonore di uguale intensità e diversa frequenza
R.A.R.E.C.O. Relazioni fra le parti e fasi sequenziali di funzionamento Fasi di funzionamento
Comunicazionescritta delle sequenze di funzionamento della radio A) Produzione delle onde elettromagnetiche e loro diffusione nello spazio • La voce di chi parla produce onde sonore, che fanno vibrare una sottile membrana, posta sopra una capsula contenente granuli di carbone. La membrana, comprimendo in modo maggiore o minore i granuli, causa variazioni nella loro resistenza elettrica, perciò la corrente elettrica continua che passa assume un andamento variabile (onda modulante). • I segnali elettrici che escono dal microfono sono molto deboli, vengono perciò amplificati da un amplificatore a bassa frequenza. • Il circuito oscillante produce oscillazioni elettriche ad alta frequenza, amplificate da un amplificatore ad alta frequenza (onda portante). 4. - 5. dagli amplificatori le onde, modulante e portante, giungono al modulatore, che le sovrappone, dando al segnale che esce la possibilità di raggiungere grandi distanze (onda modulata). 6. L’onda modulata viene amplificata da un amplificatore dell’onda modulata. 7. – 8. Dall’ amplificatore dell’onda modulata il segnale passa all’antenna che lo irradia nello spazio sotto forma di onda elettromagnetica.
B) captazione delle onde elettromagnetiche e loro riconversione in segnali acustici. 9.- 10. le radioonde vengono captate dallo spazio dall’antenna ricevente e inviate al sintonizzatore. 11. Il sintonizzatore consente di selezionare fra tutte le onde che arrivano, quelle della frequenza desiderata e poi le invia all’amplificatore ad alta frequenza per potenziarle. 12.- 13. Dall’amplificatore ad alta frequenza le onde passano al demodulatore che separa l’onda portante da quella modulante. Quest’ultima è però troppo debole, allora viene mandata all’amplificatore a bassa frequenza che la rinforza. 14. -15. Dall’amplificatore a bassa frequenza il segnale arriva infine all’altoparlante, formata da una bobina e da una sottile membrana metallica, che vibra per effetto della corrente variabile che passa nell’avvolgimento della bobina, con una frequenza corrispondente a quella del diaframma del microfono, emettendo così onde sonore riproducenti esattamente la voce di che sta parlando al microfono.
