In telecomunicazioni la radio è un sistema di comunicazione basato sulla propagazione nello spazio di onde elettromagnetiche ("Pillole di storia"). Le onde radio emesse da un'antenna trasmittente si propagano nello spazio e vengono captate da un'antenna ricevente, qui il segnale elettrico viene infine riconvertito nel suono originale.

Poiché in un'atmosfera uniforme le onde elettromagnetiche viaggiano in linea retta, le comunicazioni radio a lunga distanza dovrebbero essere impedite dalla curvatura della superficie terrestre; sono tuttavia possibili grazie alle proprietà della ionosfera di riflettere le radioonde. Le onde cortissime, che normalmente non vengono riflesse dalla ionosfera, possono essere ricevute invece solo a breve distanza; si tratta delle lunghezze d'onda inferiori ai 10 m, e quindi caratterizzate da una frequenza molto elevata (VHF, Very High Frequency), ultraelevata (UHF, Ultra High Frequency) o superelevata (SHF, Super High Frequency).

Un tipico sistema di comunicazione radio è formato da due elementi principali: un trasmettitore e un ricevitore.

Trasmettitore

I componenti essenziali di un radiotrasmettitore sono: un generatore di oscillazioni, che converte l'elettricità in oscillazioni di determinata frequenza; un amplificatore, che aumenta l'intensità delle oscillazioni mantenendo la frequenza invariata; un microfono, che converte le informazioni da trasmettere in una tensione elettrica variabile. Altri elementi importanti del radiotrasmettitore sono il modulatore, che usa le tensioni prodotte dal microfono per controllare le variazioni di intensità delle oscillazioni o la frequenza istantanea dell'onda portante, e l'antenna, che irradia l'onda portante modulata.

Le caratteristiche di un radiotrasmettitore sono diverse a seconda delle modalità di impiego. Una radio da usare in un veicolo mobile, ad esempio, deve essere leggera e trasmettere in modo chiaro. In una stazione radio commerciale, invece, le dimensioni e il peso sono secondari, mentre vanno tenuti in maggiore considerazione il costo e la fedeltà, in particolare per le stazioni in modulazione di frequenza (FM). Il controllo rigoroso della frequenza è una necessità assoluta, dato che una minima deviazione può causare interferenze con stazioni che trasmettono sulla stessa lunghezza d'onda.

Ricevitore

I componenti essenziali di un radioricevitore sono: 1) un'antenna, che capta le onde elettromagnetiche e le converte in oscillazioni elettriche, 2) un amplificatore, che aumenta l'intensità delle oscillazioni, 3) un dispositivo per la demodulazione, 4) un altoparlante, che converte gli impulsi in onde sonore udibili dall'orecchio umano.

Il segnale in arrivo dall'antenna, che consiste in un'onda portante in radiofrequenza modulata da un segnale in audiofrequenza o videofrequenza, è generalmente debolissimo. Il ricevitore deve essere quindi molto sensibile per rivelare e amplificare i segnali in modo da ottenere un suono chiaro.

Amplificatore

L'amplificatore aumenta la tensione del segnale. Il radioricevitore può anche avere uno o più stadi di amplificazione della tensione dell'audiofrequenza, tuttavia l'ultimo di questi, prima dell'ingresso nell'altoparlante, deve essere uno stadio di amplificazione di potenza.

Pillole di Storia

Benché per l'invenzione della radio siano state necessarie molte scoperte nel campo dell'elettricità, l'inizio della storia delle radiocomunicazioni può essere fatto coincidere con il 1873, anno in cui il fisico britannico James Clerk Maxwell pubblicò la sua teoria sulle onde elettromagnetiche.

La teoria di Maxwell venne avvalorata dall'attività sperimentale del fisico tedesco Heinrich Hertz il quale, circa 15 anni dopo, riuscì a generare onde elettromagnetiche fornendo una carica elettrica a un condensatore e cortocircuitandolo. Nella scarica elettrica risultante, la corrente aumentava improvvisamente di intensità fino a provocare l'inversione di carica nelle due armature del condensatore, determinando una differenza di potenziale opposta; il processo si ripeteva più volte, e la carica variava in modo regolare creando una scarica elettrica oscillante sotto forma di scintilla. Parte dell'energia di questa oscillazione veniva irradiata, sotto forma di onde elettromagnetiche. Hertz riuscì a misurare molte delle proprietà di queste onde, dette hertziane, tra cui la lunghezza d'onda e la velocità di propagazione.

La possibilità di utilizzare le onde elettromagnetiche per la trasmissione a distanza di messaggi e segnali risale a molto tempo prima dell'avvento delle radiocomunicazioni; strumenti particolari, come ad esempio l'eliografo, venivano impiegati per trasmettere informazioni sotto forma di raggi luminosi che potevano essere modulati e adattati all'uso del codice Morse. Le proprietà delle radioonde, tuttavia, le rendono di gran lunga preferibili alle altre forme di radiazione elettromagnetica per le comunicazioni: anche enormemente attenuate, esse possono essere ricevute, amplificate e demodulate. Per disporre di amplificatori di qualità si dovette attendere l'invenzione delle valvole elettroniche, in particolare del triodo. Nonostante i progressi considerevoli in radiotelegrafia (nel 1901 Marconi effettuò una comunicazione transatlantica), la radiotelefonia non avrebbe mai potuto trovare applicazione pratica senza gli sviluppi dell'elettronica.

L'invenzione della radio è attribuita a Guglielmo Marconi che, a partire dal 1895, mise a punto oscillatori a scintilla collegati a rudimentali antenne. Nel 1896 lo scienziato italiano riuscì a trasmettere segnali a oltre 1500 m di distanza e l'anno seguente trasmise segnali dalla terraferma a una nave situata a una trentina di chilometri dalla costa. Nel 1899 stabilì le prime comunicazioni commerciali tra Francia e Inghilterra; all'inizio del 1901 inviò segnali a una distanza di 322 km e, sempre nello stesso anno, riuscì a inviare il primo segnale oltre l'oceano Atlantico. Già nel 1902 si iniziò a inviare regolarmente messaggi via radio attraverso l'Atlantico, e nel 1905 molte navi adottarono la radio per comunicare con le stazioni costiere. Per le sue scoperte nel campo della radiotelegrafia, Marconi condivise nel 1909 il premio Nobel per la fisica con il tedesco Karl Ferdinand Braun.

Allo stesso periodo risalgono diverse importanti conquiste tecnologiche: si cominciò a usare circuiti-tampone per la sintonia, furono messe a punto antenne migliori e furono adottati trasformatori per aumentare la tensione inviata all'antenna. Furono inoltre sviluppati rivelatori più funzionali, tra i quali quelli magnetici (il cui funzionamento si basava sulla capacità delle radioonde di demagnetizzare cavi in acciaio), i bolometri (che misuravano l'aumento di temperatura di un cavo sottile attraversato da radioonde), i diodi e le valvole termoioniche, dette anche tubi elettronici a vuoto.