L’alternatore Alexanderson

Alla luce delle nostre nostre attuali conoscenze, i primi trasmettitori radio della storia, costituiti da una bobina d’induzione connessa fra un cavo di antenna e una presa di terra, costruiti da Marconi tra il  1895 e il 1900, erano estremamente grezzi.

Tra cavo di antenna e presa di terra era installato anche uno spinterometro, costituito da due punte metalliche, tra le quali scoccavano delle scintille a causa dell’alta tensione, che poteva raggiungere un potenziale di migliaia di volt, prodotti dalla bobina di induzione.

Lo spinterometro funzionava come un interruttore, connettendo periodicamente l’antenna caricata alla terra, e  producendo così un breve impulso di radiazione elettromagnetica.

L’energia prodotta dai trasmettitori a spinterometro era distribuita su un’ampia larghezza di banda, e in questo modo i trasmettitori interferivano tra loro.

Inoltre, inizialmente non era possibile modulare la trasmissione con un segnale audio, quindi le emissioni erano esclusivamente in morse.

Siemens, in Germania, riuscì a costruire un trasmettitore a spinterometro che poteva trasmettere la voce.

Vennero fatti molti sforzi per creare un trasmettitore che potesse produrre un’emissione in onda continua, ovvero un’onda sinusoidale su una sola frequenza.

Si deve a Frederick Thomas Trouton, che ne parlò in una conferenza del 1891, l’intuizione che se un alternatore elettrico, costruito con un numero sufficiente di poli sulla sua armatura, veniva fatto ruotare ad una velocità sufficientemente elevata, avrebbe potuto generare onde continue.

Questa idea venne approfondita in pratica da vari ricercatori, tra i quali Nikola Tesla, che provarono a costruire macchine di questo tipo.

Nel periodo tra il 1920 e il 1950, vennero costruite alcune stazioni trasmittenti che utilizzavano questo sistema, in America e in Europa.

Si trattava di installazioni con potenze dell’ordine di 500kW o più, che richiedevano molta manutenzione.

Tutte queste stazioni vennero poi dismesse a favore di sistemi di trasmissione più efficienti, e in alcuni casi distrutte durante la seconda guerra mondiale.

Attualmente, esiste un solo trasmettitore ad alternatore ancora funzionante, e si trova a Grimeton, in Svezia. L’alternatore utilizzato prende il nome dal suo inventore, Ernst Alexandersson. In considerazione del suo grande interesse storico, è’ stato dichiarato patrimonio dell’umanità dall’UNESCO.

Questa installazione, amorevolmente conservata e manutenzionata, viene attivata in trasmissione solitamente due volte l’anno. Una trasmissione commemorativa viene effettuata la domenica, precedente o successiva, più vicina al 2 luglio, e l’altra il giorno della vigilia di Natale.
Inoltre, sono possibili altre trasmissioni in occasione di speciali eventi, o per prove tecniche.
La frequenza di trasmissione è 17,2 kHz.

Inviando all’associazione Alexandersson una comunicazione di avventa ricezione, con i dati sulla propria posizione, gli apparecchi utilizzati e l’intensità e qualità del segnale, si riceverà una cartolina postale.

Nel mondo di radioamatori, questa cartolina si chiama QSL, ed è la prova tangibile dell’avvenuta ricezione del segnale. I radioamatori conservano gelosamente le loro QSL, di solito appese e inquadrate per mostrarle orgogliosi agli amici. Ne conosco uno che ne ha ricevute alcune dalla stazione spaziale ISS.

Qui sotto una QSL di Radio Mosca. La faccia posteriore riporta data, ora e nominativo del radioamatore che ha ricevuto la trasmissione.

Le trasmissioni dell’alternatore Alexandersson non possono essere ricevute con le radio che abbiamo in casa. La frequenza utilizzata è compresa nella gamma delle VLF (Very Low Frequencies, ovvero frequenze estremamente basse, ma meglio traducibili con Onde Lunghissime). In questa gamma si possono ascoltare alcune trasmissioni cosiddette ‘utility’, ovvero trasmissioni fisse con scopi commerciali o istituzionali, ma anche le comunicazioni tra sommergibili. Ma questa banda è nota soprattutto per la possibilità di ascoltare dei suoni relativi all’atmosfera terrestre.

Iniziare ad ascoltare le VLF in realtà è molto semplice. Per farlo è sufficiente utilizzare un personal computer dotato di scheda audio. Le frequenze in gioco sono così basse che è possibile utilizzare l’ingresso del microfono collegato a un lungo filo elettrico. Un programma gratuito per utilizzare la scheda audio come ricevitore completa la nostra stazione VLF. Purtroppo, come spesso accade l’economicità del sistema va di pari passo con alcune limitazioni. In primo luogo, l’antenna fatta con un pezzo di filo è poco sensibile ai segnali che vogliamo ascoltare, quindi potremo captare solo quelli più forti. Inoltre, se abitiamo in un posto con molti apparecchi elettrici (ad esempio in un condominio), i disturbi generati da questi apparecchi daranno parecchio fastidio.

Potremmo uscire in auto con il computer portatile, salire su un monte, il più lontano possibile da disturbi elettrici, e stendere un lunghissimo filo elettrico, ma questa soluzione, seppure affascinante e realizzabile, non è certo quella più comoda.

La tecnologia e la ricerca degli appassionati ci viene in aiuto sotto forma di antenna attiva mini whip.

Questa antenna è moto piccola, molto sensibile ai segnali utili e poco sensibile ai disturbi, e si può utilizzare anche in un condominio, a patto di installarla fuori di casa, su un terrazzo o fuori dalla finestra. Ovviamente, possiamo anche portarla con noi in cima al monte, e in questo caso la ricezione sarà ancora migliore.

Pur essendo molto economico e disponibile praticamente a tutti, il ricevitore costituito dalla scheda audio del computer ha alcuni difetti congeniti. Se utilizziamo come antenna un lungo filo, dobbiamo fare attenzione a non introdurre involontariamente dei picchi di tensione statica, che brucerebbero lo stadio di ingresso della scheda, rendendola inservibile. Ci sono in rete molti consigli per proteggere l’ingresso.

Un altro problema della scheda audio è che potrebbe capitarci di ascoltare dei suoni che in realtà non provengono dall’esterno, ma dall’interno del computer. E’ facile distinguerli, perchè se stacchiamo l’antenna i segnali interni restano ascoltabili con la stessa intensità.

Inoltre, la banda passante della scheda audio è limitata a circa 30 kHz, quindi il nostro ricevitore VLF potrà sintonizzarsi solo su un numero limitato di emissioni.

Se l’ascolto delle VLF ci appassiona, e vogliamo di conseguenza migliorare il nostro sistema di ricezione, il secondo passo dopo l’antenna attiva è dotarsi di un upconverter. Questo apparecchio effettua una conversione di frequenza dei segnali VLF, traslandoli su una gamma di frequenze reperibile su normali (seppure non molto diffusi) ricevitori commerciali. Chi già possiede un ricevitore per onde corte, può utilizzare questo metodo. Ma anche in questo caso, la gamma di frequanze sebbene molto più ampia, è comunque limitata dalla frequenza massima del ricevitore a onde corte, ovvero 30 MHz.

Qui sotto la foto di un famoso ricevitore in grado di ricevere le onde corte.

Esiste una soluzione moderna, che pur restando entro una fascia di prezzo molto accessibile, ci permette di ascoltare un’ampia gamma di frequenze: il sistema SDR, ovvero Software Defined Radio. Questo argomento merita un articolo per conto suo, quindi non lo approfondirò in questa sede. Per il momento mi limito a dire che la versione hobbistica utilizza una chiavetta USB per la ricezione della TV digitale terrestre.

 

possiamo ascoltare le trasmissioni di una grandissima fetta di frequenze.

Segnalo a questo proposito il sistema descritto sul sito Theremino, che offre sia gli schemi dei dispositivi

che i progetti dei circuito stampati (qui di seguito un upconverter)

Esempio di una antenna attiva

e alcuni programmi gratuiti

tutto open source e liberamente utilizzabile.

Inoltre, è anche incoraggiata la ricerca da parte degli utenti.

 

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