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Pensiamo alla navigazione radio e alla ricerca della direzione come a qualcosa di abbastanza moderno. Tuttavia, potrebbe sorprenderti che la ricerca della direzione è vecchia quasi quanto la radio stessa. Nel 1888, Heinrich Hertz notò che i segnali erano più forti quando in un orientamento di un’antenna ad anello e più deboli ruotati di 90 gradi. Nel 1900, gli sperimentatori notarono che i dipoli presentano un comportamento simile e non passò molto tempo prima che le antenne fossero fatte ruotare per massimizzare il segnale o localizzare il trasmettitore.

Naturalmente, c’è un problema. Non si può effettivamente dire quale lato dell’antenna punta al segnale con un loop o un dipolo. Quindi, se l’antenna è rivolta a nord, il segnale potrebbe essere a nord, ma potrebbe anche essere a sud. Tuttavia, in alcuni casi sono sufficienti informazioni.

John Stone brevettò un sistema come questo nel 1901. Il noto sperimentatore radiofonico Lee De Forest aveva anche un nuovo sistema nel 1904. Tutti questi sistemi soffrivano di una serie di problemi. Alle frequenze a onde corte, la propagazione multipath può confondere il ricevitore e mentre i segnali a onde lunghe necessitano di antenne molto grandi. La maggior parte delle antenne spostato, ma alcuni — come uno da Marconi — utilizzato più elementi e un interruttore.

Tuttavia, ci sono casi speciali in cui queste limitazioni sono accettabili. Ad esempio, quando la Pan Am aveva bisogno di navigare gli aerei sull’oceano negli anni ‘ 30, Hugo Leuteritz che aveva lavorato alla RCA prima della Pan Am, usava un’antenna ad anello all’aeroporto per localizzare un trasmettitore sull’aereo. Dal momento che si sapeva quale lato dell’antenna l’aereo deve essere su, il rilevamento bidirezionale non era un problema.

Navigazione di base

La navigazione radio deve molto alla normale navigazione celeste e al rilevamento. Invece di avvistare un faro, il sole, o una stella, si vista un trasmettitore radio.

Considera di essere in un campo che ha un pennone su di esso e conosci la posizione esatta e l’altezza del palo. Se sei da qualche parte nel campo e vuoi sapere dove ti trovi, puoi usare il palo. Si vista il palo e misurare l’angolo al palo. Poiché conosci l’altezza e l’angolo, puoi usare la geometria per disegnare un cerchio attorno al palo su cui devi essere.

Naturalmente, potresti essere ovunque sul cerchio-ciò che i navigatori chiamano una linea di posizione. Ma cosa succede se tu avessi due poli? Potresti disegnare due cerchi. Se sei fortunato, i cerchi toccheranno esattamente in un punto ed è lì che ti trovi. Tuttavia, è più comune avere due punti e-presumibilmente-uno sarà molto lontano da dove dovresti essere e uno sarà vicino a dove dovresti essere.

Anche con una semplice coppia di loop, puoi fare lo stesso trucco se sono abbastanza distanti. Se la stazione uno mostra un angolo di 30 gradi (o 210 gradi; è ambiguo) al trasmettitore e alla stazione due mostra un angolo di 300 gradi, è possibile triangolare disegnando due linee e notando dove si incrociano.

Miglioramenti

Anche così, c’era una richiesta di qualcosa di meglio. Nel 1909 Ettore Bellini e Alessandro Tosi introducono un’innovazione. Il sistema Bellini-Tosi utilizzava due antenne ad angolo retto che alimentavano le bobine. Un terzo anello spostato all’interno delle bobine per trovare la direzione. Ciò ha permesso alle grandi antenne di rimanere stazionarie. Dal 1920 questi erano abbastanza comuni e rimase così fino al 1950.

Nel 1919, l’ingegnere britannico Frank Adcock si avvicinò con un sistema che utilizzava quattro antenne verticali, monopoli o dipoli. Questa disposizione cablato le antenne per fare in modo efficace un anello quadrato che ignora i segnali polarizzati orizzontalmente, riducendo così la ricezione di skywaves. Le antenne Adcock sono state spesso utilizzate con i rivelatori Bellini-Tosi.

Fulmini

Nel 1926, il britannico Robert Watson-Watt stava cercando di rilevare un fulmine per aiutare aviatori e marinai a evitare le tempeste. I segnali di fulmine sono molto veloci, ma ci è voluto circa un minuto per un operatore esperto per allineare un rilevatore Bellini-Tosi. Accoppiando un’antenna Adcock e un oscilloscopio, Watt è stato in grado di bloccare rapidamente un fulmine o un trasmettitore radio.

Il cercatore di direzione militare ad alta frequenza o huff-duff si dimostrò inestimabile durante la guerra. Gli uboat tedeschi mantenevano le trasmissioni brevi per evitare il rilevamento, ma con l’huff-duff, non importava. I tedeschi non hanno capito il miglioramento della tecnologia e le stime sono che il 25% dell’affondamento dell’U boat era dovuto all’huff-duff.

Tempi moderni

I sistemi moderni sono molto più sofisticati utilizzando cicli bloccati in fase e altre tecniche. Anche se alcuni primi sistemi come quello utilizzato da Pan Am trasmettitori utilizzati sul piano e ricevitori a terra, la maggior parte dei sistemi fanno il contrario. I più vecchi ADF — automatic direction finding — set utilizzavano antenne motorizzate per localizzare trasmettitori noti. I set moderni utilizzano il sistema Marconi con più antenne, sebbene l’interruttore sia elettronico in questo caso.

Gli operatori di radioamatori godono della caccia alla volpe — parte dell’evento noto come “radiosport” in gran parte del mondo — che è essenzialmente a nascondino giocato con un trasmettitore radio. Puoi vedere di più nel video qui sotto.

Si potrebbe pensare che il GPS ha fatto direzione radio trovare una cosa del passato. Tuttavia, se ci pensate, GPS è una sorta di una forma diversa di ricerca di direzione radio. Invece di utilizzare un cuscinetto di un’antenna, si sta misurando il tempo di arrivo del segnale, ma è la stessa idea. Il tempo di ritardo ti dà un cerchio dalla posizione nota del satellite. Fare più cerchi intorno a più satelliti ti dà una posizione esatta.

Certo, la tecnologia è ben lontana dall’antenna loop di Hertz. Ma la direzione radio è ancora una parte fondamentale dei moderni sistemi di navigazione.