Era il 1901 e Guglielmo Marconi faceva spiccare letteralmente il volo ai segnali, inviando una trasmissione da un capo all’altro del mondo, dalla Cornovaglia al Canada. E’ l’invenzione che tutto il mondo oggi saluta col nome di radio, e che ha letterlamente cambiato, quando addirittura salvato, le vite di tutti noi. Meraviglioso constatare come la straordinaria scoperta di Marconi non solo sopravvive all’era di Internet e delle comunicazioni di massa, ma addirittura trova nuova linfa vitale proprio grazie all’avvento del digitale.
Non è chiaramente possibile ricapitolare in un singolo post come funziona la meravigliosa invenzione di Marconi, ma uno sguardo quantomeno allo schema a blocchi è sicuramente tempo ben speso. Eccolo qua:
Schema a blocchi di radio supereterodina (Univ. di Bologna)
Il segnale proveniente dall’antenna è amplificato da un modulo appositamente disegnato per aumentarne l’intensità, detto appunto amplificatore di segnale a radiofrequenza (RF). La radio è poi provvista di un sistema in grado di “sintonizzarsi” sulla lunghezza d’onda desidareta, detto oscillatore proprio perché caratterizzato da grandezze elettriche che variano con una frequenza in accordo con il segnale in ingresso. Questo sistema oscillatore è detto locale proprio perché contenuto nel dispositivo. L’oscillatore locale e il segnale RF devono essere quindi messi insieme (miscelati), e questo è il ruolo del mixer di intermedia frequenza (IF). Il segnale proveniente dall’antenna viene infatti selezionato attraverso un processo che lo riconduce ad una frequenza intermedia definita specificamente in fase di progettazione, ed il complesso del segnale così prodotto va nuovamente amplificato per essere trattato negli stadi successivi.
I segnali radio sono infatti costituiti da una specie di “panino” ove il suono che noi ascoltiamo, detto modulazione, viene sommato in modo opportuno alla frequenza del segnale che lo trasporta nell’etere, detto portante. Il ruolo del demodulatore è proprio quello di prelevare il segnale modulato dalla portante e ricostruire il suono. Suono che, per essere ascoltato, va avviato ad un paio di auricolari o ad un altoparlante, previa opportuna amplificazione per portarlo ad un livello sufficiente alto. A questo compito assolve l’amplificatore audio o amplificatore di bassa frequenza.
Lo schema che abbiamo rapidamente illustrato è quello della comune radio a supereterodina, quella che per tanti anni abbiamo ascoltato in onde medie in modulazione di ampiezza (AM), oggi largamente soppiantata dalla modulazione di frequenza (FM). AM ed FM non son altro che tipi di modulazione, decodificati nello schema a blocchi dal demodulatore, appunto. Radioamatori ed istituzioni nonché radio private ed enti governativi usano oggi una gamma estesa di modulazoini differenti: il CW o Continuous Wave per la radiotelegrafia, la SSB o Banda Laterale Singola per le comunicazioni amatoriali e marittime in fonia, l’RTTY (Radio TeleTYpe) per le telescriventi, il PSK per le comunicazioni digitali e tante altre.
La radio, fino ad oggi, è sempre stata costituita da un dispositivo fisico, ovvero un oggetto tangibile in cui gli schemi a blocchi sono implementati da componenti hardware. La rivoluzione cui stiamo assistendo da alcuni anni a questa parte, e che fa fatica invero a decollare, è data dall’avvento del digitale nel mondo della radio, con il nuovo paradigma della Software Defined Radio o SDR, definito dal Wireless Innovation Forum dell’Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), gruppo P1900.1. Apparentemente con poca fantasia, la definizione di radio SDR è la seguente:
“Radio in cui parte o tutte le funzioni della struttura fisica vengono definite al livello software”
Ma cosa occorre per sostituire un componente hardware con uno software? Essenzialmente un dispositivo in grado di “fotografare lo spettro elettromagnetico” in digitale, prelevando direttamente il segnale dall’antenna e amplificandolo in modo opportuno. E’ un processo molto simile a quello di una fotocamera digitale, dove il sensore CCD fotografa la luce. A costruire il segnale audio originariamente codificato sulla portante ci pensa poi un computer, che assolve a tutte le funzioni dello schema a blocchi, dal demodulatore in poi.
E’ una rivoluzione, perché ad esempio. mentre la radio che usiamo ordinariamente è un circuito accordato che può ascoltare una frequenza per volta, nella radio SDR abbiamo la possibilità di trattare contemporaneamente tutto il segnale elettromagnetico. Fino a un paio di anni fa le radio SDR erano costose, ma oggi sono disponibili al consumatore a prezzi accessibili, meno di 100€, e consentono di esplorare il mondo delle frequenze con grande efficacia.
Questa immagine mostra una radio convenzionale, a sinistra col display verde, sintonizzata sulla frequenza delle emittenti Broadcast in AM, a 9540 kHz, e un ricevitore SDR in azione. Mentre la radio convenzionale può ascoltare solamente la frequenza sintonizzata, il ricevitore digitale mostra, rappresentata mediante una cascata o waterfall, l’intero spettro dei segnali in quella banda, sintonizzabile semplicemente con un click di un mouse.
Stazione radioamatoriale con ricetrasmettitore convenzionale e ricevitore SDR (callsign IK0YGJ)
Con l’avvento di Tablet e Smartphone sempre più potenti ed evoluti è possibile costruire un ricevitore portatile di notevole efficienza, in questa immagine lo abbiamo realizzato, con lo stesso dispositivo SDR ed un telefono cinese basato su sistema operativo Android.
Ricevitore SDR su Android
Le applicazioni sono molteplici, ad esempio è possibile registrare le intere emissioni di tutto lo spettro elettromagnetico coperto dal ricevitore (nel caso specifico dai 100 kHz ai 2 Ghz) e riascoltarle sintonizzandole manualmente in un secondo momento. Già oggi i radioamatori hanno costruito una rete di ricevitori digitali, che va sotto il nome di reversebeacon, che pubblica su internet in tempo reale le chiamate in radiotelegrafia, in tutto il pianeta.
Nuova linfa vitale per la radio, quindi, che sembra resistere in modo inossidabile al trascorrere del tempo.
-> Vai al sito del produttore del ricevitore digitale adottato in questo articolo
-> Vai al software di decodifica SDR per Android
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