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TRASMETTITORI AD OSCILLATORE LIBERO
Il Circuito oscillante
I
trasmettitori, siano essi per radiotelegrafia o per modulazioni
d'ampiezza o di frequenza, sono essenzialmente composti di una sezione
alimentatrice, una sezione bassa frequenza e una sezione alta
frequenza.
La prima sezione, costituita da uno o piú trasformatori, da diodi
raddrizzatori di corrente, e da altri componenti elettrici, ha il
compito di fornire la corrente continua necessaria al funzionamento
delle valvole o dei transistori delle altre sezioni.
La sezione di bassa frequenza serve a trasformare l'informazione in
segnale elettrico e ad amplificare tale segnale.
La parte ad alta frequenza é composta in genere da un oscillatore, il
quale genera una corrente elettrica alternata avente una frequenza
fissa e abbastanza alta da poter essere irradiata nello spazio, e da
uno o piú amplificatori necessari ad amplificare tale corrente.
Lo stadio amplificatore finale é seguito da uno o piú circuiti
risonanti accordati sulla frequenza dell'onda da irradiare, i quali
servono ad eliminare correnti di frequenza diversa da quella
desiderata che potrebbero essere state generate da uno degli stadi
della parte ad alta frequenza.
Il processo di modulazione ha luogo collegando opportunamente il
modulatore a uno degli stadi della sezione ad alta frequenza. La
corrente elettrica modulata viene quindi inviata all'antenna, che
provvede ad irradiarla nello spazio sotto forma di onde radio.
Il circuito oscillante (L C) é composto da un generatore di
corrente continua (pila), una bobina, un condensatore ed un deviatore.
Chiuso il deviatore in posizione 1, il condensatore di capacità C si
carica per la presenza della pila e una certa quantità di energia si
accumula tra le sue armature. Escludendo la pila dal circuito
(posizione 2), il condensatore si scarica sulla bobina d'induttanza L,
così l'energia del campo elettrico diminuisce e quella del campo
magnetico aumenta finché il condensatore é scarico.
Carica del condensatore
Se l'interruttore é in posizione 1, nel circuito passa una corrente
che carica le ramature del condensatore. La corrente cessa di
circolare quando la differenza di potenziale fra le armature é pari
alla forza elettromotrice del generatore. Fra le armature si crea un
campo elettrico in cui é presente un'energia elettrica
Ue= 1/2CV2
Scarica del condensatore
Se l'interruttore é in posizione 2, il condensatore si scarica sulla
bobina. Mentre si scarica, nel circuito passa una corrente e il campo
magnetico nella bobina aumenta. L'energia del campo elettrico del
condensatore diminuisce fino ad annullarsi, mentre l'energia del campo
magnetico aumenta fino a raggiungere il valore massimo
Ue= 1/2CV2
La corrente dovrebbe annullarsi subito ma, per la legge di Lenz,
nasce una forza elettromotrice che si oppone alla diminuzione del
flusso dentro la bobina. Ne deriva che la corrente circola ancora e
ricarica le armature del condensatore, però con segni opposti a
quelli precedenti. Il condensatore si carica finché la corrente si
annulla. Tutta l'energia del campo magnetico si é trasferita nel
campo elettrico del condensatore che ha una differenza di potenziale
di segno opposto a quella precedente.
A questo punto il condensatore comincia a scaricarsi di nuovo
sulla bobina, poi si ricarica, poi si scarica e così via.
Dal punto di vista energetico il circuito L C si comporta come un
oscillatore armonico in cui l'energia potenziale elastica si trasforma
in energia cinetica e viceversa.
In un circuito ideale, cioé con resistenza nulla, non vi sono perdite
di energia, perciò il ciclo continua e si ha una corrente oscillante
con ampiezza e frequenza costanti (oscillazione persistente).
In un circuito reale ci sono delle perdite per effetto Joule. Le
oscillazioni sono smorzate e dopo un po' di tempo si annullano, a meno
che una sorgente esterna non integri l'energia persa.
Il circuito L C sorgente di onde elettromagnetiche
Il circuito oscillante L C può essere impiegato per irradiare onde
elettromagnetiche. Infatti, il campo elettrico del condensatore varia
nel tempo, quindi produce un campo magnetico indotto; il campo
magnetico della bobina varia nel tempo, quindi produce un campo
elettrico indotto. In entrambi i casi si producono campi
elettromagnetici deboli che si propagano nello spazio circostante. Si
può dimostrare che solo se la frequenza é elevata il campo
elettromagnetico prodotto ha una certa rilevanza.
Per ottenere frequenze di oscillazioni elevate bisogna ridurre
l'induttanza e la capacità del circuito. Per ridurre L basta
diminuire il numero delle spire della bobina; si ottiene un dipolo
magnetico. Per diminuire C basta allontanare le armature del
condensatore e ridurre la loro superficie; si ottiene così un dipolo
elettrico. Dipolo magnetico e dipolo elettrico sono buone sorgenti
(antenne) di onde elettromagnetiche.
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