La radio a galena è un semplice tipo di ricevitore radio. Non ha bisogno di batterie o altra fonte di energia ad eccezione delle onde radio ricevute grazie a una lunga antenna esterna.
Introduzione
Le radio a galena sono generalmente costituite da un'antenna a filo, un induttore in rame, un demodulatore e cuffie. Poiché tali radio sono ricevitori passivi, si differenziano sotto diversi profili dalle radio ordinarie, che contengono amplificatori alimentati da una fonte di energia. Le radio a galena, infatti, devono ricevere e conservare quanta più potenza elettrica possibile dall'antenna convertendola in suono, mentre gli apparecchi comuni amplificano il debole contenuto energetico del segnale veicolato con le onde radio. Nonostante le radio a galena oggigiorno abbiano un significato più storico che pratico, esse vengono utilizzate a livello hobbystico come sfida per la ricezione di deboli e distanti radio-segnali pur senza amplificazione.
Le radio a galena possono essere progettate per ricevere stazioni che trasmettono praticamente su tutte le frequenze radio usate comunemente. Nella maggior parte dei casi sono comunque progettate per ricevere le onde corte internazionali (49 metri) in AM, poiché i segnali sono più forti in queste bande in condizioni di propagazione favorevole. Le prime radio di solito ricevevano i segnali dei trasmettitori a scintilla che operavano a 350 kHz circa. Comunque, le radio a galena concepite per la banda AM ricevono di solito piuttosto bene anche la FM intorno ai 100 MHz, che riescono a demodulare grazie ad un fenomeno fisico chiamato slope detection.
Vi sono gruppi di appassionati e siti web dedicati alla costruzione degli apparecchi in discorso. Si fanno gare e concorsi in cui si confrontano prestazioni e progetti dei vari apparati. Secondo alcune teorie, i moderni diodi, gli induttori ultrasottili a "filo litz" (vedi box a margine) e condensatori a bassa dispersione spingono le prestazioni ben oltre quelle dei ricevitori primitivi.
Funzionamento
Una radio riceve le trasmissioni da una stazione radio, la quale converte il suono in onde radio (onde elettromagnetiche). Tali onde attraversano in continuazione l'antenna della radio a galena. Le onde radio fanno sì che l'elettricità fluisca tra il cavo dell'antenna e quello di messa a terra. La radio a galena usa un sintonizzatore per "regolare" le sue caratteristiche, in modo da captare una sola stazione.
Il sintonizzatore può consistere di un semplice induttore a scorrimento che risuona mutando le sue caratteristiche, e che si comporta quindi anche da condensatore, formando un circuito risonante parallelo. Un rivelatore successivamente estrae l'informazione utile (segnale sonoro) dall'onda portante (segnale ricevuto).
Il rivelatore consiste in un cristallo di galena (solfuro di piombo), da cui il nome, talvolta posto in un apposito tubetto di vetro; un piccolo filo metallico terminante a punta viene posto a contatto col cristallo (baffo di gatto), costituendo così un diodo. È noto infatti che alcuni cristalli (come appunto il solfuro di piombo) presentano tale proprietà; il verso del diodo così costituito però non è fissato e inoltre è necessario periodicamente spostare il punto di contatto, perché disgregazione del cristallo ed ossidazione mutano le caratteristiche del contatto. Tutto ciò costituiva un sistema per realizzare un diodo in modo molto economico ma con scarsa affidabilità.
Oggi, è preferibile utilizzare per tale tipo di ricevitore un diodo al germanio, dal funzionamento molto stabile e che non necessita di alcun tipo di messa a punto. Altrettanto adatto anche un diodo Schottky, al silicio. Non è invece utilizzabile il comune diodo al silicio a causa della sua maggiore tensione di soglia.
Completano il ricevitore le cuffie, che devono essere ad alta impedenza, che costituiscono in qualche modo l'interfaccia con cui l'orecchio umano può percepire finalmente il suono. Tali cuffie possono essere del tipo magnetico (telefonico), con impedenza di circa 2000 ohm, oppure di tipo piezoelettrico (auricolare a cristallo). Si possono usare anche le moderne cuffie a bassa impedenza, interponendo un adatto trasformatore (adattatore di impedenza) chiamato trasformatore di uscita.
Storia La radio a galena è stata inventata a seguito di una catena di scoperte alla fine dell'Ottocento, determinando un graduale affinamento di ricevitori sempre più pratici nel Novecento, agli albori dell'elettronica. Il primissimo uso pratico della radio a galena era volto alla ricezione dei radiosegnali in codice Morse trasmessi da pionieristici radioamatori con potenti trasmettitori a scintilla.
Primi anni
La primordiale radio-telegrafia usava trasmettitori a scintilla e convertitori ad arco oltre ad alternatori ad alta frequenza funzionanti nel campo delle onde radio. Un essenziale modulatore, detto Branley Coherer, veniva impiegato per rivelare la presenza (o l'assenza) di radio-segnale. Tuttavia, questi arcaici apparati non possedevano la sensibilità necessaria a convertire un segnale debole.
Intorno al 1906, i ricercatori scoprirono che certi minerali metallici, come per l'appunto la galena, potevano essere usati per rivelare il segnale. Questi apparati erano chiamati crystal detectors. Greenleaf Whittier Pickard, il 30 agosto 1906, richiese un brevetto per un crystal detector al silicio, ottenendone la registrazione il successivo 20 novembre. Il modulatore di Pickard era rivoluzionario in quanto aveva scoperto che un sottile cavo appuntito detto "a baffo di gatto" a lieve contatto con un minerale produceva il miglior effetto semiconduttivo.
Un crystal detector comprende il "cristallo", uno speciale cavo sottile che mette in contatto il cristallo ed il sostegno che mantiene i componenti al proprio posto. Come abbiamo detto, la galena è il tipo di cristallo più comunemente usato per lo scopo. Parecchi altri minerali sarebbero comunque analogamente adatti. Un altro vantaggio dei cristalli era il fatto che potessero demodulare i segnali AM. Questa forma di trasmissione era usata nei radiotelefoni e per trasmettere voce e musica per l'ascolto pubblico. I dispositivi a cristallo rappresentavano un metodo economico e tecnologicamente semplice per ricevere questi segnali in un'epoca in cui l'industria radiofonica era allo stato embrionale.
Nel 1922, lo U.S. Bureau of Standards diffuse una pubblicazione intitolata Construction and Operation of a Simple Homemade Radio Receiving Outfit. L'articolo mostrava come praticamente ogni famiglia che comprendesse un individuo fornito di elementare abilità manuale poteva costruirsi una radio con cui ricevere informazioni sugli argomenti di attualità e cultura più disparati. Questo documento rappresenta una sorta di pietra miliare nell'avvicinamento agli apparecchi radio da parte di un'utenza generalizzata. Il NBS fece seguito lo stesso anno con una versione più raffinata, Construction and Operation of a Two-Circuit Radio Receiving Equipment With Crystal Detector, contemplante un apparecchio a due circuiti.
Anni venti e trenta Al principio del XX secolo, le apparecchiature radio non erano alla portata economica del grande pubblico, per cui la gente interessata le costruiva utilizzando materiali di fortuna, anche singolari, come mazze da baseball, scatole, giornali vecchi, ecc.Victor Bondi, American Decades:1930-1939 Tuttavia, Pittsburgh (Pennsylvania) — stazione KDKA di proprietà della Westinghouse — ricevette la licenza dallo United States Department of Commerce appena in tempo per trasmettere le elezioni presidenziali negli Stati Uniti d'America del 1920. Oltre alla cronaca di eventi speciali, la diffusione presso gli agricoltori delle quotazioni dei raccolti era un vero servizio di pubblica utilità, agli albori della radiofonia.
Nel 1921, le radio prodotte industrialmente erano ancora assai costose. Se confrontate con il potere d'acquisto attuale del dollaro, . Dato che le famiglie meno agiate non si sarebbero potute permettere simili esborsi, la stampa pullulava di consigli su come costruirsi radio a galena con materiali normalmente presenti nelle abitazioni. Per abbattere le spese, molti progetti suggerivano di avvolgere la bobina per la sintonia su contenitori vuoti come le scatole di cereali, che divennero un comune elemento costitutivo delle radio fatte in casa.
Amplificazione non elettrica Poiché l'illuminazione a gas e la lampada a cherosene erano usate ben prima dell'adozione dell'energia elettrica, la loro fiamma venne usata per l'amplificazione del suono. Si inseriva un cono di ceramica con un piccolo foro al centro della fiamma, e si attaccava una cuffia al fondo aperto del cono, sigillato a tenuta d'aria. Questo funzionava come una piccola pompa, risucchiando periodicamente la miscela combustibile nella semi-onda negativa, e proiettandola indietro nella semi-onda positiva.
L'amplificazione a pompa d'aria fu usata per la prima volta nei pathephones, in cui una pompa veniva azionata dallo stesso motore a molla del giradischi. Un tubo pneumatico della misura di uno spillo era posto dietro ad una membrana acustica, che agiva come una valvola pneumatica e modulava il flusso dell'aria, amplificando il suono. Questo metodo fu agevolmente riconvertito anche per le radio a galena.
Amplificatori senza valvola L'amplificatore a carbonio, consistente in un microfono a carbone ed un auricolare elettromagnetico condividenti una membrana ed un guscio comuni, fu usato nell'industria della telefonia e nelle protesi acustiche quasi dall'invenzione di entrambi i componenti, ed assai prima delle valvole termoioniche. Poteva essere prontamente comprato o adattato da ricambi telefonici in modo da essere usato nelle radio a galena. A differenza delle valvole termoioniche, poteva funzionare anche a batteria (da automobile, o perfino quelle per torcia elettrica) ed era in grado di funzionare praticamente in eterno.
Cristadina Nella Russia dei primi anni venti, devastata dalla guerra civile, il giovane scienziato Oleg Losev stava sperimentando l'applicazione di variazioni di potenziale elettrico a tipi diversi di cristalli, allo scopo di affinare la ricezione. Il risultato fu sorprendente; con un cristallo di zincite (ossido di zinco) otteneva l'amplificazione. Era il fenomeno della resistenza negativa, decenni prima del diodo ad effetto tunnel. Dopo i primi esperimenti, costruì ricevitori rigenerativi e supereterodina, ed anche trasmettitori. Tuttavia, questa scoperta non fu valorizzata dalle autorità, e cadde rapidamente nell'oblio; non vi fu alcuna produzione di massa, ma soltanto alcuni prototipi creati per la ricerca. La cristadina era prodotta in condizioni primordiali, poteva essere costruita con tecniche rurali, a differenza di valvole termoioniche ed apparecchi moderni muniti di semiconduttori. Oleg Losev, si spense nel 1942, nella Leningrado assediata, a soli 38 anni di età (era nato nel 1903).
Anni quaranta
Quando gli Alleati subirono una battuta di arrestoL'obiettivo di una rapida conquista della capitale, che aveva spinto gli Alleati a progettare lo sbarco, non venne raggiunto. Roma, situata a soli cinquanta chilometri di distanza, o poco più, venne infatti liberata solo quattro mesi e mezzo più tardi, il 4 giugno 1944. presso Anzio (primavera 1944), le radio portatili personali erano severamente vietate per evitare che potessero essere utilizzate da partigiani per ricevere istruzioni sul campo.