Semplice ricevitore a superreazione

Una sera, non avendo nulla da fare, mi sono messo a spulciare internet e vecchie riviste alla ricerca di un semplice ricevitore superreattivo a transistor. La ricerca ha avuto risultati positivi e ho deciso di proporveli sperando che anche i principianti siano invogliati a fare una prova. Lo scopo è dimostrare che non è troppo difficile lavorare in radiofrequenza, e un ricevitore costruito su una base di legno con fermacampioni come punti di massa dovrebbe dimostrarlo.
Lo schema e la spiegazione sono ispirate a due articoli di Fabio Veronese pubblicati su Electronics Projects di novembre 1991 e aprile 1996. Il circuito risultante, anche se classico, è un mix dei due pubblicati nelle riviste e di alcune soluzioni trovate personalmente nel corso della messa a punto.

Materiale occorrente

• strumento chiamato “terza mano“. Non è indispensabile ma risulta molto utile quando bisogna saldare in aria più componenti tra loro

• una basetta di compensato di almeno 20×20 cm per stare comodi
• fermacampioni in ottone, che andranno a costituire la massa del circuito
• saldatore di almeno 18 W di potenza
• stagno
• componenti elettronici visibili nello schema

Panoramica generale

Come potete vedere la sezione a radiofrequenza è interamente saldata in aria. Questo permette di fare saldature molto corte ed evitare capacità e induttanze parassite. Solo la sezione a bassa frequenza è saldata su una basetta; i componenti di un amplificatore sono troppi per poterli saldare in aria. Il montaggio non è elegante e professionale ma funziona, a me basta e avanza. Ovviamente si può creare un circuito stampato ordinato o eseguire un montaggio in stile Manhattan migliore del mio:

Incoraggiato dal successo ne ho fatto anche una versione tascabile:

Fasi preliminari

Per cominciare bisogna prendere un certo numero di fermacampioni, diciamo dieci, al limite avanzano, e raschiarli pesantemente fino a far apparire l’anima bianca. È indispensabile per eliminare ogni impurità e rendere la superficie ruvida, quindi adatta alla saldatura.

N.B.: è bene non prolungare per troppo tempo il lavoro. Ho notato che i fermacampioni avanzati dopo un paio di giorni presentavano tracce di ruggine proprio dove li avevo raschiati.

Fatto questo bisogna preparare la bobina L1. Nello schema sono indicati i dati necessari alla realizzazione. Gamme radio diverse richiedono bobine con più o meno avvolgimenti a seconda del caso. Per fare un esperimento ho usato il filo usato nelle centraline telefoniche al posto del solito filo di rame. A quanto pare è ugualmente adatto.

Non resta che posizionare i componenti nel modo più conveniente possibile e forare la base di legno per inserire i fermacampioni che andranno a formare il piano di massa o di alimentazione positiva. Ovviamente andranno poi uniti tra loro come si può vedere nella fotografia:

Principio di superreazione

Il funzionamento dei ricevitori a superreazione è dovuto ad una parziale retrocessione del segnale RF amplificato dallo stadio d’ingresso all’entrata di quest’ultimo per ottenere un’ulteriore amplificazione e, quindi, una sensibilità maggiore. Tuttavia se il guadagno diventa eccessivo il circuito va in autooscillazione e diventa inutilizzabile. Per ovviare a ciò lo stesso transistor rivelatore viene usato per generare un segnale a dente di sega ultrasonico (tra i 20 e 30 kHz) in grado di spegnerlo nel suo semiperiodo negativo e riaccenderlo nel semiperiodo positivo. Viene così inibita la tendenza ad autooscillare e si ottiene una notevole sensibilità del rivelatore.

Funzionamento

Il segnale radio percorre l’antenna e oltrepassa il condensatore di disaccoppiamento entrando nello stadio rivelatore costituito da Q1 attraverso il collettore sintonizzato sulla frequenza voluta mediante il circuito accordato L1+C2. Ruotando il cursore del condensatore variabile varierà la sua capacità e di conseguenza la frequenza di oscillazione permettendo così l’accordo su una diversa emittente radio. C3 permette al transistor di oscillare. Nel circuito ne ho messo uno da 5 pF ma anche da 10 pF va bene lo stesso. Un ricevitore con fet funziona persino con uno da 22 pF; forse può andare bene anche con un circuito a transistor, ma non ho provato.

Sull’emettitore si trova J1 che ha i compiti di bloccare la radiofrequenza verso l’amplificatore e, insieme a C6, determinare la frequenza di smorzamento che di norma si attesta tra i 20 e 25 kHz, quindi ultrasonica.
La scelta del transistor non è assolutamente critica. Veronese in un articolo ha usato un BC237, in un altro un 2N2222A, io un BC548C e ci sono decine di altri modelli comunissimi che possono essere impiegati. Si può dire quindi che tutti i transistor per piccoli segnali vanno bene.

Secondo Fabio Veronese il valore di C6 è critico. In effetti in precedenza avevo montato al suo posto un elettrolitico da 2,2 uF e il circuito non voleva funzionare.
I segnali audio in uscita da J1 vengono ripuliti da eventuale radiofrequenza residua da C4 ed R3 e filtrati attraverso il filtro passabasso R4 ed C5 prima di raggiungere lo stadio amplificatore.
J1 e J2 ho preferito costruirmele, ma nulla vieta di sostituirle con induttanze commerciali. I valori sono riportati nello schema.
Molto importante è il compito dell’impedenza J2, ovvero impedire ai segnali radio di disperdersi attraverso le linee dell’alimentazione. Questo consente di ridurre l’effetto mano che si verifica se ci si avvicina al condensatore variabile.

Disponendo di un oscilloscopio si può vedere la frequenza di smorzamento a dente di sega posizionando la sonda subito dopo J1:

Per la scelta dello stadio di bassa frequenza si può dare spazio alla fantasia. Si può usare il classico LM386, oppure un uA741 o usare uno stadio completamente transistorizzato come ho fatto io:

Altri due amplificatori che ho provato:

Hanno una potenza leggermente inferiore ma possono ugualmente pilotare un altoparlante.

Indicazioni per il montaggio e generali

Un montaggio in radiofrequenza richiede delle attenzioni particolari rispetto ad altri campi come quello audio:

• saldare i componenti molto vicini tra loro. In caso contrario si creerebbero delle capacità parassite tali che non farebbero funzionare correttamente il circuito o non lo farebbero funzionare affatto. Anche esagerare con lo stagno non è bene per la stessa ragione
• fare delle saldature rapide e di buona qualità. I componenti elettronici non sopportano il calore eccessivo e possono danneggiarsi. Trovare il guasto poi è davvero difficile
• stare attenti a dove si mette il saldatore. Può capitare di poggiare la punta del saldatore su un componente (o su un dito!) e non accorgersene. Lo dimostra il povero transistor a cui ho inavvertitamente fuso un lato. Nonostante questo però continua a funzionare benissimo:

• alimentare il ricevitore con una tensione il più stabilizzata possibile. Ho potuto verificare, usando un alimentatore da banco, che uno slittamento di 1 o 2 volt ne fa variare molto il funzionamento. Usare una pila da 9 volt è una buona idea, in questo modo si evitano anche molti disturbi della rete elettrica. Tuttavia ecco un semplice alimentatore per rete elettrica provato personalmente su un ricevitore per onde medie. I condensatori in parallelo ai diodi del ponte servono per eliminare ogni disturbo. È una tecnica utilizzata in tutti gli alimentatori per apparecchi radio:

• tenere il ricevitore lontano da tutti gli apparecchi elettrici o alimentatori switching. È risaputo che generano ogni tipo di interferenza radio e si rischia di sentire solo dei fischi, soprattutto se si decide di ascoltare la gamma aeronautica (però è interessante sentire il suono del condensatore di livellamento scaricarsi: è un sibilo modulato in frequenza con cadenza crescente man mano che si scarica)

Taratura

L’unica operazione per far funzionare il ricevitore è quella di regolare il trimmer in modo da consentire al transistor di oscillare. Per far questo dovrete mettere un puntale del tester sulla base e l’altro a massa, quindi mettere il cursore del trimmer a metà corsa. Ruotare ora il condensatore variabile da un estremo all’altro. Si noterà che ad un estremo la tensione al transistor è maggiore rispetto all’altro. Bene, bisogna lasciare il condensatore all’estremo in cui arriva meno tensione al semiconduttore e regolare il trimmer finché il tester non segna 1,26 volt. Questo valore è un buon compromesso tra stabilità dell’oscillatore e sensibilità del ricevitore; infatti se al transistor arriva troppa tensione la stabilità delle oscillazioni è massima ma la sensibilità si riduce a zero. Al contrario se la tensione è insufficente la sensibilità è altissima ma può succedere che girando il cursore del condensatore la musica lasci il posto a dei forti fischi, segno che il ricevitore si è trasformato in un trasmettitore. Infine se la tensione è troppo bassa il transistor semplicemente non oscilla.

N.B.: io ho usato un BC548C. Probabilmente altri tipi di transistor necessitano di tensioni di base diverse. L’unico modo per saperlo è impostare la tensione indicata, togliere il tester (compreso il puntale a massa) e ruotare il cursore del condensatore per cercare eventuali fischi. Nel caso aumentare leggermente la tensione alla base.
Un altro modo per migliorare un pò la ricezione e centrare meglio la gamma da ascoltare è quello di spaziare le spire della bobina. Infatti aumentando lo spazio tra gli avvolgimenti cala il valore dell’induttanza e di conseguenza aumenta la frequenza di oscillazione. L’effetto collaterale è un aumento dell’effetto mano, per cui avvicinandosi al condensatore il ricevitore slitterà in frequenza.

Conclusioni

Il circuito superreattivo non è stato scoperto di recente. È stato inventato negli anni 20 da Edwin Howard Armstrong, lo stesso inventore degli apparecchi superterodina che sono in commercio. Oggi i ricevitori superreattivi sono utili solo per imparare il funzionamento degli apparecchi radio e divertirsi a passare un pomeriggio divertendosi. Non sono adatti per essere messi in commercio per alcuni motivi:

• hanno scarsa selettività
• emettono un disturbo radio alla stessa frequenza che ricevono
• la frequenza di spegnimento produce un forte soffio che cessa se ci sintonizza su una stazione potente, ma resta di sottofondo se il segnale è debole

ciò non toglie che la soddisfazione di sentirli funzionare ripaga totalmente le scarse prestazioni e l’impegno per la costruzione.

Non poteva mancare un video con la prova di funzionamento: