LA CORSA ALL’ETERE

Dal Diodo di Fleming alle microonde
Se la radio non è nata grazie alla valvola, la valvola nasce senza dubbio come parte di un apparato di ricezione radio.
Percorriamo brevemente la storia dei tubi a vuoto applicati ai circuiti radio.
Nel 1904 Ambrose Fleming, consulente di Marconi, l’inventore della radio, brevettò l’uso del diodo come parte di un ricevitore. Il segnale proveniente dall’antenna modulava la tensione del filamento, provocando una variazione della corrente catodica. La variazione di questa debole corrente provocava lo spostamento delle membrane degli auricolari con cui all’epoca si ascoltavano le comunicazioni telegrafiche. Negli anni seguenti molti ricercatori cercarono di migliorare il diodo di Fleming e solo nel 1906 si ebbe il primo significativo sviluppo con l’invenzione del triodo da parte di DeForest. Il fisico americano introdusse un terzo elettrodo tra il catodo e l’anodo per controllare il flusso di elettroni. Chiamò questo terzo elemento griglia e scoprì che applicando ad esso, invece che al filamento, il segnale proveniente dall’antenna, la sensibilità aumentava considerevolmente. Poiché il risultato era un miglioramento dell’ascolto, DeForest battezzò la nuova valvola
Audion.
Nel 1906 Fessenden realizzò la prima trasmissione vocale in entrambe le direzioni tra la Scozia
e gli Stati Uniti.
La caratteristica di poter modulare un segnale alternato fece del triodo la prima valvola amplificatrice in campo audio, e tale rimase fino all’invenzione del pentodo e del tetrodo a fascio, molti anni più tardi.

Nel 1906 Reginald Fessenden mise a punto un circuito
di sintonia selettiva, detto Eterodina, facendo oscillare un circuito alla stessa frequenza della portante radio da ascoltare, che veniva in questo modo cancellata, e estraendo quindi il solo segnale vocale sovrapposto ad esso. Fessenden non utilizzò valvole nei suoi circuiti, ma il principio rimase valido anche con i tubi a vuoto.
Sopra, una ricevente di DeForest del 1909, con un triodo Audion in primo piano
La scoperta in campo radio più significativa avvenne nel corso del 1912, quando ci si accorse che un circuito oscillante trasformava il triodo di DeForest in un generatore di onde elettromagnetiche. Dopo essere stata utilizzata come ricevente per diversi anni la valvola diventava quindi anche trasmittente. Gli studi di Langmuir sui tubi ad alto vuoto, portò nel 1915 alla creazione del primo triodo di discreta potenza utilizzabile con successo come trasmettitore, il
Pliotron, capace di lavorare con una tensione anodica superiore ai 30kV.
Due Pliotron, primi tubi trasmittenti realizzati dalla Westinghouse nel 1915.
Ma il triodo usato come trasmettitore radio aveva molte difficoltà a
lavorare a frequenze elevate a causa dell’interazione tra gli elettrodi e, nel corso della Prima Guerra Mondiale, per cercare di intercettare eventuali segnali a frequenze molto alte, Edwin Armstrong aggirò il problema inventando la SuperEterodina. Il nuovo circuito consisteva in un primo oscillatore collegato all’antenna e miscelato con un secondo oscillatore per creare una “frequenza intermedia” più bassa e fissa. Questo tipo di circuito rivoluzionò la ricezione radiofonica e spalancò le porte delle Onde Corte.
Proprio lo sviluppo del circuito Supereterodina e un tentativo di commercializzazione da parte della RCA nel 1924 portò allo sviluppo del
tetrodo da parte di Hull e Williams, utilizzato in quel caso come valvola miscelatrice dei due segnali provenienti dallo stadio di frequenza intermedia e dall’oscillatore locale. Triodi e tetrodi, costruiti con tecniche sempre più raffinate e potenze sempre crescenti costituirono da allora la base delle stazioni radiotrasmittenti per le onde corte, VHF e UHF.

Diversa è invece l’evoluzione delle valvole per ricezione: in quel settore la necessità di dover trattare segnali di bassissimo livello e di dover selezionare con precisione la frequenza di ascolto portò alla realizzazione di una serie di valvole con caratteristiche particolari.
Una radiola del 1925, con uno dei primi altoparlanti elettrodinamici che potevano
fare a meno della ingombrante tromba
Il primo problema da affrontare fu che se si volevano eliminare le batterie di alimentazione bisognava eliminare il rumore introdotto dai filamenti se riscaldati a corrente alternata.
Nel 1925 il canadese Rogers perfezionò la valvola a riscaldamento indiretto, realizzando il primo radioricevitore alimentato dalla rete elettrica domestica. Lo stesso Rogers migliorò la tecnica di metallizzazione dell’involucro di vetro che negli anni venti veniva utilizzata per schermare le valvole e evitare interferenze a radiofrequenza all’interno degli apparati. Nel 1926 la tedesca Loewe presentò la prima valvola multipla, una sorta di circuito integrato ante litteram. Una delle più famose valvole multiple in campo radio fu la VCL-11, che equipaggiava la “Radio del popolo” nella germania nazista. L’utilizzo di più dispositivi all’interno dello stesso involucro vide il suo apice nella serie Compactron della RCA, sviluppata negli anni 60 per impiego
televisivo. Nel 1930 iniziò ufficialmente l’era delle onde ultracorte, con il primo collegamento tra Dover e Calais effettuato con un trasmettitore da mezzo Watt e una lunghezza d’onda di 17 centimetri.
L’innalzamento delle frequenze di trasmissione creò nuovi problemi nello sviluppo delle valvole tradizionali e la ricerca iniziò a spostarsi verso nuovi dispositivi, come il
magnetron di Hull.
Nel 1933 l’infaticabile Armstrong inventò la Modulazione di Frequenza e venne sviluppata la valvola pentagriglia, o
eptodo, da utilizzare come miscelatrice al posto dei due diodi e un triodo comunemente usati per svolgere la stessa funzione. Nell’anno
successivo venne presentata una valvola miscelatrice migliorata, l’
esodo, con quattro griglie, subito seguita dall’ottodo, con sei griglie. L’Ottodo verrà poi ulteriormente migliorato nel 1938 per poter essere utilizzato fino a frequenze prossime ai 30MHz.
Una serie di moderni triodi e tetrodi impiegati nei grandi trasmettitori radio
Nel 1935 la RCA presentò la prima valvola completamente metallica, la 6L7, superando il problema della schermatura tramite metallizzazione. Nella corsa alla riduzione degli ingombri e per favorire la portabilità delle ricetrasmittenti militari, nel 1940 venne presentata la prima valvola con base a 7 piedini, la 1R5, e la Galvin sviluppò per l’esercito il primo ricetrasmettitore militare realmente portatile, l’Handy Talkie.
L’ultimo sviluppo nel campo delle valvole per ricezione, a parte il
Nuvistor, avvenne nel dopoguerra, con l’introduzione della base Noval e la nascita di quella che può essere considerata la più fortunata e diffusa famiglia di valvole.

© Filippo Punzo - UnSecoloDaDiodo

Irvin Langmuir nel 1920 mostra uno dei primi Pliotron a Willis Rodney Whitney della General Electric