Las Radiocomunicaciones, su desarrollo

1. Resumen
3. Historia
4. Desarrollo
5. Transmisor
6. Receptor
7. Conclusiones
8. Bibliografía
9. Anexos

http://www.radioptica.com/Radio/calculo_radioenlaces.asp/t_self

RESUMEN

Este trabajo Las
Radiocomunicaciones, su desarrollo
permite conocer de forma general cómo ha sido el
desarrollo de las radiocomunicaciones desde su
surgimiento.

De forma general, en este se hace referencia acerca del
desarrollo de las radiocomunicaciones y sus utilidades en la
telegrafía inalámbrica, la transmisión por
teléfono, la
televisión, el radar, los sistemas de
navegación y la
comunicación espacial ( vía satélite ),
haciendo énfasis en el principio de funcionamiento de la
transmisión y recepción de señales
de audio frecuencia-en el caso de la radiodifusión-que
generaliza también la transmisión de imágenes e
información.

SUMMARY

This work the radiocumunication, gear development was
made to know in a general way as it has been the development of
the radio-communications and of its operation
principle.

In a general way, in this reference is made about the
development of the radio-communications and its utilities in the
wireless
telegraphy, the transmission for telephone, the television, the
radar, the sailing systems and the space communication (via
satellite), making emphasis in the principle of operation of the
transmission and reception of audio signs frequency-in the case
of which also generalizes the transmission of images and
information.

INTRODUCCIÓN

FRECUENCIAS AUDIBLES O DE BAJA
FRECUENCIA:

Al caer una piedra en un estanque se producen unas
ondas en el agua que se
van propagando por ella al mismo tiempo que
amortiguándose. Cuando se golpea un cuerpo, vibra y esas
vibraciones mueven el aire que lo
rodea, aumentando y disminuyendo su presión,
lo que origina unas ondas de presión que se transmiten de
partícula en partícula por el aire, de forma
parecida a lo que sucedía en el agua del
estanque. Si las ondas de presión transmitidas por el aire
llegan a nuestros oídos sentimos la sensación de
sonido al
vibrar el tímpano y recoger el cerebro los
impulsos que provocan. Sin embargo, para que el oído
humano sea sensible a esas variaciones de presión es
necesario que la frecuencia de las vibraciones estén
comprendidas entre los 100 y 20.000 hercios aproximadamente; a
las frecuencias comprendidas entre estos límites se
les llama "audiofrecuencia" o de "baja frecuencia", siendo el
sonido más agudo cuanto más elevada es la
frecuencia.

La radiodifusión trata de transmitir mensajes
audibles, sonidos, imagen,
información a larga distancia rápidamente
aprovechando las propiedades de las ondas
electromagnéticas, cosa que el sonido directamente no
puede proporcionar, dados los inconvenientes que
tiene:

• La velocidad
  del sonido en el aire es muy baja, del orden de
  340m/s.
• El sonido se amortigua rápidamente: apenas
  puede alcanzar un centenar de metros con una nivel
  audible.
• El sonido no puede atravesar ningún
  obstáculo.

Por otra parte, las ondas electromagnéticas
tienen las siguientes propiedades:

• La velocidad de propagación es muy alta:
  300.000Km/h.
• Pueden superar cualquier tipo obstáculo e
  incluso algunas de las que salen hacia arriba, rebotan en
  ciertas capas de la atmósfera y regresan a la
  tierra.

El gran inconveniente de las ondas
electromagnéticas es que las frecuencias útiles
para la radiodifusión son mayores de los 100.000 Hz, o
sea, son inaudibles.

Las ondas de radio ( ondas electromagnéticas ) se
utilizan no sólo en la radiodifusión, sino
también en la telegrafía inalámbrica, la
transmisión por teléfono, la televisión, el radar, los sistemas de
navegación y la comunicación espacial. En la
atmósfera, las características físicas del
aire ocasionan pequeñas variaciones en el movimiento
ondulatorio, que originan errores en los sistemas de
comunicación radiofónica como el radar.
Además, las tormentas o las perturbaciones
eléctricas provocan fenómenos anormales en la
propagación de las ondas de radio.

1.
HISTORIA.

Aún cuando fueron necesarios muchos
descubrimientos en el campo de la electricidad
hasta llegar a la radio, su
nacimiento data en realidad de 1873, año en el que el
físico británico James Clerk Maxwell publicó
su teoría
sobre las ondas electromagnéticas.

1.1 FINALES DEL SIGLO XIX.

La teoría de Maxwell se refería sobre todo
a las ondas de luz; quince
años más tarde, el físico alemán
Heinrich Hertz logró generar eléctricamente tales
ondas. Suministró una carga eléctrica a un
condensador y a continuación le hizo un cortocircuito
mediante un arco eléctrico. En la descarga
eléctrica resultante, la corriente saltó desde el
punto neutro, creando una carga de signo contrario en el
condensador, y después continuó saltando de un polo
al otro, creando una descarga eléctrica oscilante en forma
de chispa. El arco eléctrico radiaba parte de la
energía de la chispa en forma de ondas
electromagnéticas. Hertz consiguió medir algunas de
las propiedades de estas ondas "hercianas", incluyendo su
longitud y velocidad.

La idea de utilizar ondas electromagnéticas para
la transmisión de mensajes de un punto a otro no era
nueva; el heliógrafo, por ejemplo, transmitía
mensajes por medio de un haz de rayos luminosos que se
podía modular con un obturador para producir
señales en forma de los puntos y las rayas del código
Morse. A tal fin la radio presenta muchas ventajas sobre la luz,
aunque no resultasen evidentes a primera vista. Las ondas de
radio, por ejemplo, pueden cubrir distancias enormes, a
diferencia de las microondas
(usadas por Hertz).

Las ondas de radio pueden sufrir grandes atenuaciones y
seguir siendo perceptibles, amplificables y detectadas; pero los
buenos amplificadores no se hicieron una realidad hasta la
aparición de las válvulas
electrónicas. Por grandes que fueran los avances de la
radiotelegrafía (por ejemplo, en 1901 Marconi
desarrolló la comunicación transatlántica),
la radiotelefonía nunca habría llegado a ser
útil sin los avances de la electrónica. Desde el punto de vista
histórico, el desarrollo en el mundo de la radio y en el
de la electrónica han ocurrido de forma
simultánea.

Para detectar la presencia de la radiación
electromagnética, Hertz utilizó un aro parecido a
las antenas
circulares. En aquella época, el inventor David Edward
Hughes había descubierto que un contacto entre una punta
metálica y un trozo de carbón no conducía la
corriente, pero si hacía circular ondas
electromagnéticas por el punto de contacto, éste se
hacía conductor. En 1879 Hughes demostró la
recepción de señales de radio procedentes de un
emisor de chispas alejado un centenar de metros. En dichos
experimentos
hizo circular una corriente de una célula
voltaica a través de una válvula rellena de
limaduras de cinc y plata, que se aglomeraban al ser bombardeadas
con ondas de radio.

Este principio lo utilizó el físico
británico Oliver Joseph Lodge en un dispositivo llamado
cohesor para detectar la presencia de ondas de radio. El cohesor,
una vez hecho conductor, se podía volver a hacer aislante
golpeándolo y haciendo que se separasen las
partículas. Aunque era mucho más sensible que la
bocina en ausencia de amplificador, el cohesor sólo daba
una única respuesta a las ondas de radio de suficiente
potencia de
diversas intensidades, por lo que servía para la
telegrafía, pero no para la telefonía.

El ingeniero electrotécnico e inventor italiano
Guglielmo Marconi está considerado universalmente el
inventor de la radio. A partir de 1895 fue desarrollando y
perfeccionando el cohesor y lo conectó a una forma
primitiva de antena, con el extremo conectado a tierra.
Además mejoró los osciladores de chispa conectados
a antenas rudimentarias.

El transmisor se modulaba mediante una clave ordinaria
de telégrafo. El cohesor del receptor accionaba un
instrumento telegráfico que funcionaba básicamente
como amplificador.

En 1896 consiguió transmitir señales desde
una distancia de 1,6 Km., y registró su primera patente
inglesa. En 1897 transmitió señales desde la costa
hasta un barco a 29 Km. en alta mar. Dos años más
tarde logró establecer una comunicación comercial
entre Inglaterra y
Francia capaz
de funcionar con independencia
del estado del
tiempo; a principios de
1901 consiguió enviar señales a más de 322
Km. de distancia, y a finales de ese mismo año
transmitió una carta entera de
un lado a otro del océano Atlántico. En 1902 ya se
enviaban de forma regular mensajes transatlánticos y en
1905 muchos barcos llevaban equipos de radio para comunicarse con
emisoras de costa. Como reconocimiento a sus trabajos en el campo
de la telegrafía sin hilos, en 1909 Marconi
compartió el Premio Novel de Física con el
físico alemán Karl Ferdinand Braun.

A lo largo de todos estos años se introdujeron
diferentes mejoras técnicas.
Para la sintonía se utilizaron circuitos
resonantes dotados de inductancia y capacitancia. Las antenas se
fueron perfeccionando, descubriéndose y
aprovechándose sus propiedades direccionales. Se
utilizaron los transformadores
para aumentar el voltaje enviado a la antena. Se desarrollaron
otros detectores para complementar al cohesor y su rudimentario
descohesor. Se construyó un detector magnético
basado en la propiedad de
las ondas magnéticas para desmagnetizar los hilos de
acero, un
holómetro que medía el aumento de temperatura de
un cable fino cuando lo atravesaban ondas de radio y la
denominada válvula de Fleming, precursora de la
válvula termoiónica o lámpara de
vacío.

1.2 SIGLO XX

El desarrollo de la válvula electrónica se
remonta al descubrimiento que hizo el inventor estadounidense
Thomas Alba Edison al
comprobar que entre un filamento de una lámpara
incandescente y otro electrodo colocado en la misma
lámpara fluye una corriente y que además
sólo lo hace en un sentido. La válvula de Fleming
apenas difería del tubo de Edison. Su desarrollo se debe
al físico e ingeniero eléctrico inglés
John Ambrose Fleming en 1904 y fue el primer diodo, o
válvula de dos elementos, que se utilizó en la
radio. El tubo actuaba de detector, rectificador y
limitador.

En 1906 se produjo un avance revolucionario, punto de
partida de la electrónica, al incorporar el inventor
estadounidense Lee de Forest un tercer elemento, la rejilla,
entre el filamento y el cátodo de la válvula. El
tubo de De Forest, que bautizó con el nombre de
audión y que actualmente se conoce por tríodo
(válvula de tres elementos), en principio sólo se
utilizó como detector, pero pronto se descubrieron sus
propiedades como amplificador y oscilador; en 1915 el desarrollo
de la telefonía sin hilos había alcanzado un grado
de madurez suficiente como para comunicarse entre Virginia y
Hawai (Estados Unidos) y
entre Virginia y París (Francia).

Las funciones
rectificadoras de los cristales fueron descubiertas en 1912 por
el ingeniero eléctrico e inventor estadounidense Greenleaf
Whittier Pickard, al poner de manifiesto que los cristales se
pueden utilizar como detectores. Este descubrimiento
permitió el nacimiento de los receptores con detector de
cristal, tan populares en la década de los años
veinte. En 1912, el ingeniero eléctrico estadounidense
Edwin Howard Armstrong descubrió el circuito reactivo, que
permite realimentar una válvula con parte de su propia
salida. Éste y otros descubrimientos de Armstrong
constituyen la base de muchos circuitos de los equipos modernos
de radio.

En 1902, el ingeniero estadounidense Arthur Edwin
Kennelly y el físico británico Oliver Heaviside (de
forma independiente y casi simultánea) proclamaron la
probable existencia de una capa de gas ionizado en
la parte alta de la atmósfera que afectaría a la
propagación de las ondas de radio. Esta capa, bautizada en
principio como la capa de Heaviside o Kennelly-Heaviside, es una
de las capas de la ionosfera. Aunque resulta transparente para
las longitudes de onda más cortas, desvía o
refleja

las ondas de longitudes más largas. Gracias a
esta reflexión, las ondas de radio se propagan mucho
más allá del horizonte.

Y a mediados de este siglo se produjo, lo que se
consideraría el avance de los avances, con la
aparición de los semiconductores,
y con este un elemento nuevo que revolucionó la
electrónica hasta nuestros días, el transistor, el
cual partiendo de las propiedades de materiales
químicos semiconductores –como el silicio y el
germanio- disminuyó en gran medida el tamaño de los
equipos, el consumo y
mejoró el rendimiento de los mismos, así como la
vida útil de los equipos y el costo de
producción.

La propagación de las ondas de radio en la
ionosfera se ve seriamente afectada por la hora del día,
la estación y la actividad solar. Leves variaciones en la
naturaleza y
altitud de la ionosfera, que tienen lugar con gran rapidez,
pueden afectar la calidad de la
recepción a gran distancia. La ionosfera es también
la causa de un fenómeno por el cual se recibe una
señal en un punto muy distante y no en otro más
próximo. Este fenómeno se produce cuando el rayo en
tierra ha sido absorbido por obstáculos terrestres y el
rayo propagado a través de la ionosfera no se refleja con
un ángulo lo suficientemente agudo como para ser recibido
a distancias cortas respecto de la antena.

1.3 RADIO DE ONDA CORTA

Aun cuando determinadas zonas de las diferentes bandas
de radio, onda corta, onda larga, onda media, frecuencia muy alta
y frecuencia ultra alta , están asignadas a muy diferentes
propósitos, la expresión "radio de onda corta" se
refiere generalmente a emisiones de radio en la gama de
frecuencia altas (3 a 30 MHz) que cubren grandes distancias,
sobre todo en el entorno de las comunicaciones
internacionales. Sin embargo, la comunicación mediante
microondas a través de un satélite de
comunicaciones, proporciona señales de mayor fiabilidad y
libres de error.

Por lo general se suele asociar a los radioaficionados
con la onda corta, aunque tienen asignadas frecuencias en la
banda de onda media, la de muy alta frecuencia y la de ultra
alta, así como en la banda de onda corta. Algunas
conllevan ciertas restricciones pensadas para que queden a
disposición del mayor número posible de
usuarios.

Durante la rápida evolución de la radio tras la I Guerra Mundial,
los radioaficionados lograron hazañas tan espectaculares
como el primer contacto radiofónico (1921)
trasatlántico. También han prestado una ayuda
voluntaria muy valiosa en caso de emergencias con
interrupción de las comunicaciones normales. Ciertas
organizaciones
de radioaficionados han lanzado una serie de satélites
aprovechando los lanzamientos normales de Estados Unidos, la
antigua Unión Soviética y la Agencia Espacial
Europea (ESA). Estos satélites se denominan normalmente
Oscar (Orbiting Satellites Carrying Amateur Radio). El primero de
ellos, Oscar 1, colocado en órbita en 1961, fue al mismo
tiempo el primer satélite no gubernamental; el cuarto, en
1965, proporcionó la primera comunicación directa
vía satélite entre Estados Unidos y la Unión
Soviética. A principios de la década de 1980
había en todo el mundo más de 1,5 millones de
licencias de radioaficionados, incluidos los de la radio de banda
ciudadana.

DESARROLLO

Las ondas electromagnéticas dentro de una
atmósfera uniforme se desplazan en línea recta, y
como la superficie terrestre es prácticamente
esférica, la comunicación radiofónica a
larga distancia es posible gracias a la reflexión de las
ondas de radio en la ionosfera. Las ondas radiofónicas de
longitud de onda inferior a unos 10 m, que reciben los nombres de
frecuencias muy alta, ultra alta y superalta (VHF, UHF y SHF), no
se reflejan en la ionosfera; así, en la práctica,
estas ondas muy cortas sólo se captan a distancia visual.
Las longitudes de onda inferiores a unos pocos centímetros
son absorbidas por las gotas de agua o por las nubes; las
inferiores a 1,5 cm pueden quedar absorbidas por el vapor de agua
existente en la atmósfera limpia. En la tabla 1 se
muestran las ondas de radiofrecuencia y sus longitudes de
onda.

Los sistemas normales de radiocomunicación
constan de dos componentes básicos, el transmisor y el
receptor. El primero genera oscilaciones eléctricas con
una frecuencia de radio denominada frecuencia portadora. Se puede
amplificar la amplitud o la propia frecuencia para variar la onda
portadora. Una señal modulada en amplitud se compone de la
frecuencia portadora y dos bandas laterales producto de la
modulación. La frecuencia modulada (FM)
produce más de un par de bandas laterales para cada
frecuencia de modulación, gracias a lo cual son posibles
las complejas variaciones que se emiten en forma de voz o
cualquier otro sonido en la radiodifusión, y en las
alteraciones de luz y oscuridad en las emisiones
televisivas.

2.
TRANSMISOR

Los componentes fundamentales de un transmisor de radio
son un generador de oscilaciones (oscilador) para convertir la
corriente
eléctrica común en oscilaciones de una
determinada frecuencia de radio; los amplificadores para aumentar
la intensidad de dichas oscilaciones conservando la frecuencia
establecida y un transductor para convertir la información
a transmitir en un voltaje eléctrico variable y
proporcional a cada valor
instantáneo de la intensidad. En el caso de la
transmisión de sonido, el transductor es un
micrófono; para transmitir imágenes se utiliza como
transductor un dispositivo fotoeléctrico.

Otros componentes importantes de un transmisor de radio
son el modulador, que aprovecha los voltajes proporcionales para
controlar las variaciones en la intensidad de oscilación o
la frecuencia instantánea de la portadora, y la antena,
que radia una onda portadora igualmente modulada. Cada antena
presenta ciertas propiedades direccionales, es decir, radia
más energía en unas direcciones que en otras, pero
la antena siempre se puede modificar de forma que los patrones de
radiación varíen desde un rayo relativamente
estrecho hasta una distribución homogénea en todas las
direcciones; este último tipo de radiación se usa
en la radiodifusión.

El método
concreto
utilizado para diseñar y disponer los diversos componentes
depende del efecto buscado. Los requisitos principales de la
radio de un avión comercial o militar, por ejemplo, son
que tenga un peso reducido y que resulte inteligible; el coste es
un aspecto secundario y la fidelidad de reproducción carece totalmente de
importancia. En una emisora comercial de radio, sin embargo, el
tamaño y el peso entrañan poca importancia, el
coste debe tenerse en cuenta y la fidelidad resulta fundamental,
sobre todo en el caso de emisoras FM; el control estricto
de la frecuencia constituye una necesidad crítica. En Estados Unidos, por ejemplo,
una emisora comercial típica de 1.000 KHz posee un ancho
de banda de 10 KHz, pero este ancho sólo se puede utilizar
para modulación; la frecuencia de la portadora propiamente
dicha se tiene que mantener exactamente en los 1.000 KHz, ya que
una desviación de una centésima del 1%
originaría grandes interferencias con emisoras de la misma
frecuencia, aunque se hallen distantes.

2.1 OSCILADORES

En una emisora comercial normal, la frecuencia de la
portadora se genera mediante un oscilador de cristal de cuarzo
rigurosamente controlado. El método básico para
controlar frecuencias en la mayoría de las emisoras de
radio es mediante circuitos de absorción, o circuitos
resonantes, que poseen valores
específicos de inductancia y capacitancia y que, por
tanto, favorecen la producción de corrientes alternas de una
determinada frecuencia e impiden la circulación de
corrientes de frecuencias distintas. De todas formas, cuando la
frecuencia debe ser enormemente estable se utiliza un cristal de
cuarzo con una frecuencia natural concreta de oscilación
eléctrica para estabilizar las oscilaciones. En realidad,
éstas se generan a baja potencia en una válvula
electrónica y se amplifican en amplificadores de potencia
que actúan como retardadores para evitar la interacción del oscilador con otros
componentes del transmisor, ya que tal interacción
alteraría la frecuencia. El cristal tiene la forma exacta
para las dimensiones necesarias a fin de proporcionar la
frecuencia deseada, que luego se puede modificar ligeramente
agregando un condensador al circuito para conseguir la frecuencia
exacta. En un circuito eléctrico bien diseñado,
dicho oscilador no varía en más de una
centésima del 1% en la frecuencia. Si se monta el cristal
al vacío a temperatura constante y se estabilizan los
voltajes, se puede conseguir una estabilidad en la frecuencia
próxima a una millonésima del 1%.

Los osciladores de cristal resultan de máxima
utilidad en
las gamas denominadas de frecuencia muy baja, baja y media (VLF,
LF y MF). Cuando han de generarse frecuencias superiores a los 10
MHz, el oscilador maestro se diseña para que genere una
frecuencia intermedia, que luego se va duplicando cuantas veces
sea necesario mediante circuitos electrónicos especiales.
Si no se precisa un control estricto de la frecuencia, se pueden
utilizar circuitos resonantes con válvulas normales a fin
de producir oscilaciones de hasta 1.000 MHz, y se emplean los
klistrones reflex para generar las frecuencias superiores a los
30.000 MHz. Los klistrones se sustituyen por magnetrones cuando
hay que generar cantidades de mayor potencia.

2.2 MODULACIÓN.

La modulación de la portadora para que pueda
transportar impulsos se puede efectuar a nivel bajo o alto. En el
primer caso, la señal de audio frecuencia del
micrófono, con una amplificación pequeña o
nula, sirve para modular la salida del oscilador y la frecuencia
modulada de la portadora se amplifica antes de conducirla a la
antena; en el segundo caso, las oscilaciones de radiofrecuencia y
la señal de audio frecuencia se amplifica de forma
independiente y la modulación se efectúa justo
antes de transmitir las oscilaciones a la antena. La señal
se puede superponer a la portadora mediante modulación de
frecuencia (FM) o de amplitud (AM).

La forma más sencilla de modulación es la
codificación, interrumpiendo la onda
portadora a intervalos concretos mediante una clave o conmutador
para formar los puntos y las rayas de la radiotelegrafía
de onda continua.

2.3 LA MODULACIÓN DE AMPLITUD,
A.M.

Para poder
transmitir a gran distancia las bajas frecuencias audibles se
usan las ondas electromagnéticas de alta frecuencia como
"portadoras" de las primeras: de esta forma las ondas
electromagnéticas han de contener y transportar de alguna
forma la B.F (baja frecuencia).

Modular en amplitud una señal alterna consiste en
modificar su amplitud con arreglo a un cierto ritmo. Si en una
corriente alterna
de elevada frecuencia se alteran sus semiciclos según las
variaciones de la tensión de otra señal de baja
frecuencia se logra la A.M, en la que la frecuencia transmitida
es la de alta frecuencia, con sus características propias,
pero esta no actúa como portadora de la señal
audible que se obtiene uniendo los picos de sus
semiciclos.

2.4 LA MODULACIÓN DE FRECUENCIA,
F.M.

En la FM, se mezcla la alta frecuencia del oscilador con
la baja frecuencia, obteniéndose una señal de alta
frecuencia cuya amplitud se mantiene constante, pero cuya
frecuencia varia con el ritmo de la baja frecuencia que la
modula, la frecuencia de la onda portadora se varía dentro
de un rango establecido a un ritmo equivalente a la frecuencia de
una señal sonora. Esta forma de modulación,
desarrollada en la década de 1930, presenta la ventaja de
generar señales relativamente limpias de ruidos e
interferencias procedentes de fuentes tales
como los sistemas de encendido de los automóviles o las
tormentas, que afectan en gran medida a las señales AM.
Por tanto, la radiodifusión FM se efectúa en bandas
de alta frecuencia (88 a 108 MHz), aptas para señales
grandes pero con alcance de recepción limitado.

Las ondas portadoras también se pueden modular
variando la fase de la portadora según la amplitud de la
señal. La modulación en fase, sin embargo, ha
quedado reducida a equipos especializados.

El desarrollo de la técnica de transmisión
de ondas continuas en pequeños impulsos de enorme
potencia, como en el caso del radar, planteó la
posibilidad de otra forma nueva de modulación, la
modulación de impulsos en tiempo, en la que el espacio
entre los impulsos se modifica de acuerdo con la
señal.

La información transportada por una onda modulada
se devuelve a su forma original mediante el proceso
inverso, denominado desmodulación o detección. Las
emisiones de ondas de radio a frecuencias bajas y medias van
moduladas en amplitud. Para frecuencias más altas se
utilizan tanto la AM como la FM; en la televisión comercial de nuestros
días, por ejemplo, el sonido va por FM, mientras que las
imágenes se transportan por AM. En el rango de las
frecuencias superaltas (por encima del rango de las ultra altas),
en el que se pueden utilizar anchos de banda mayores, la imagen
también se transmite por FM. En la actualidad, tanto el
sonido como las imágenes se pueden enviar de forma digital
a dichas frecuencias.

2.5 ANTENAS

La antena se puede considerar uno de los elementos
más importantes de un transmisor, dependiendo mucho de
ella una buena transmisión y recepción. Ella es la
encargada de transmitir en todas direcciones las ondas
electromagnéticas mezcladas con la información a
trasmitir ( en el caso de una antena transmisora ) y de generarse
en ella una onda de radiofrecuencia que cuando coincida con una
de las tantas frecuencias que le llegan es cuando ocurre la
sintonía ( es el caso de las antenas receptoras ). Una
antena debe cumplir con varios requisitos, como por ejemplo:
Longitud de los elementos, distancia e impedancia entre estos,
así como el tamaño de los elementos y su
separación están relacionados con la frecuencia, y
para cada canal la antena tendrá un tamaño
diferente.

 La antena del transmisor no necesita estar unida
al propio transmisor. La radiodifusión comercial a
frecuencias medias exige normalmente una antena muy grande, cuya
ubicación óptima es de forma aislada, lejos de
cualquier población, mientras que el estudio de radio
suele hallarse en medio de la ciudad. La FM, la televisión
y demás emisiones con frecuencias muy elevadas exigen
antenas muy altas si se pretende conseguir un cierto alcance y no
resulta aconsejable colocarlas cerca del estudio de
emisión. En todos estos casos las señales se
transmiten a través de cables. Las líneas
telefónicas normales suelen valer para la mayoría
de las emisiones comerciales de radio; si se precisa obtener alta
fidelidad o frecuencias muy altas, se utilizan cables
coaxiales.

3.
RECEPTOR

Los componentes fundamentales de un receptor de radio
son: 1) una antena para recibir las ondas
electromagnéticas y convertirlas en oscilaciones
eléctricas; 2) amplificadores para aumentar la intensidad
de dichas oscilaciones; 3) equipos para la desmodulación;
4) un altavoz para convertir los impulsos en ondas sonoras
perceptibles por el oído humano ( y en televisión,
un tubo de imágenes para convertir la señal en
ondas luminosas visibles), y 5) en la mayoría de los
receptores, unos osciladores para generar ondas de
radiofrecuencia que puedan mezclarse con las ondas
recibidas.

La señal que llega de la
antena, compuesta por una oscilación de la portadora de
radiofrecuencia, modulada por una señal de frecuencia
audio o vídeo que contiene los impulsos, suele ser muy
débil. La sensibilidad de algunos receptores de radio
modernos es tan grande que con que la señal de la antena
sea capaz de producir una corriente alterna de unos pocos cientos
de electrones, la señal se puede detectar y amplificar
hasta producir un sonido inteligible por el altavoz. La
mayoría de los receptores pueden funcionar aceptablemente
con una entrada de algunas millonésimas de voltio. Sin
embargo, el aspecto básico en el diseño
del receptor es que las señales muy débiles no se
convierten en válidas simplemente amplificando, de forma
indiscriminada, tanto la señal deseada como los ruidos
laterales. Así, el cometido principal del diseñador
consiste en garantizar la recepción prioritaria de la
señal deseada.

Muchos receptores modernos de radio son de tipo
superheterodino, en el que un oscilador genera una onda de
radiofrecuencia que se mezcla con la onda entrante, produciendo
así una onda de frecuencia menor; esta última se
denomina frecuencia media. Para sintonizar el receptor a las
distintas frecuencias se modifica la frecuencia de las
oscilaciones, pero la media siempre permanece fija (en 455 KHz
para la mayoría de los receptores de AM y en 10,7 MHz para
los de FM). El oscilador se sintoniza modificando la capacidad
del condensador en su circuito oscilador; el circuito de la
antena se sintoniza de forma similar mediante un
condensador.

En todos los receptores hay una o más etapas de
amplificación de frecuencia media; además, puede
haber una o más etapas de amplificación de
radiofrecuencia. En la etapa de frecuencia media se suelen
incluir circuitos auxiliares, como el control automático
de volumen, que
funciona rectificando parte de la salida de un circuito de
amplificación y alimentando con ella al elemento de
control del mismo circuito o de otro anterior. El detector,
denominado a menudo segundo detector (el primero es el
mezclador), suele ser un simple diodo que actúa de
rectificador y produce una señal de frecuencia audio. Las
ondas FM se de modulan o detectan mediante circuitos que reciben
el nombre de discriminadores o radio detectores; transforman las
variaciones de la frecuencia en diferentes amplitudes de la
señal.

3.1 AMPLIFICADORES

Los amplificadores de radiofrecuencia y de frecuencia
media son amplificadores de voltaje, que aumentan el voltaje de
la señal. Los receptores de radio pueden tener una o
más etapas de amplificación de voltaje de
frecuencia audio. Además, la última etapa antes del
altavoz tiene que ser de amplificación de potencia. Un
receptor de alta fidelidad contiene los circuitos de
sintonía y de amplificación de cualquier radio.
Como alternativa, una radio de alta fidelidad puede tener un
amplificador y un sintonizador independientes.

Las características principales de un buen
receptor de radio son una sensibilidad, una selectividad y una
fidelidad muy elevadas y un nivel de ruido bajo. La
sensibilidad se consigue en primera instancia mediante muchas
etapas de amplificación y factores altos de
amplificación, pero la amplificación elevada carece
de sentido si no se pueden conseguir una fidelidad aceptable y un
nivel de ruido bajo. Los receptores más sensibles tienen
una etapa de amplificación de radiofrecuencia sintonizada.
La selectividad es la capacidad del receptor de captar
señales de una emisora y rechazar otras de emisoras
diferentes que limitan con frecuencias muy próximas. La
selectividad extrema tampoco resulta aconsejable, ya que se
precisa un ancho de banda de muchos kilohercios para recibir los
componentes de alta frecuencia de las señales de audio
frecuencia. Un buen receptor sintonizado a una emisora presenta
una respuesta cero a otra emisora que se diferencia en 20 Khz. La
selectividad depende sobre todo de los circuitos en la etapa de
la frecuencia intermedia.

3.2 SISTEMA DE ALTA
FIDELIDAD

Fidelidad es la uniformidad de respuesta del receptor a
diferentes señales de audio frecuencia moduladas en la
portadora. La altísima fidelidad, que se traduce en una
respuesta plana (idéntica amplificación de todas
las frecuencias audio) a través de todo el rango audible
desde los 20 Hz hasta los 20 KHz, resulta extremadamente
difícil de conseguir. Un sistema de alta fidelidad es tan
potente como su componente más débil, y entre estos
no solo se incluyen todos los circuitos del receptor, sino
también el altavoz, las propiedades acústicas del
lugar donde se encuentra el altavoz y el transmisor a que
está sintonizado el receptor. La mayoría de las
emisoras AM no reproducen con fidelidad los sonidos por debajo de
100 Hz o por encima de 5 KHz; las emisoras FM suelen tener una
gama de frecuencias entre 50 Hz y 15 kilohercios.

3.3 DISTORSION

En las transmisiones de radio a menudo se introduce una
forma de distorsión de amplitud al aumentar la intensidad
relativa de las frecuencias más altas de audio. En el
receptor aparece un factor equivalente de atenuación de
alta frecuencia. El efecto conjunto de estas dos formas de
distorsión es una reducción del ruido de fondo o
estático en el receptor. Muchos receptores van equipados
con controles de tono ajustables por el usuario, de forma que la
amplificación de las frecuencias altas y bajas se pueda
adaptar a gusto del oyente. Otra fuente de distorsión es
la modulación transversal, la transferencia de
señales de un circuito a otro por culpa de un
apantallamiento defectuoso. La distorsión armónica
ocasionada por la transferencia no lineal de señales a
través de las etapas de amplificación puede
reducirse notablemente utilizando circuitería de
realimentación negativa, que anula gran parte de la
distorsión generada en las etapas de
amplificación.

3.4 RUIDO

El ruido constituye un problema grave en todos los
receptores de radio. Hay diferentes tipos de ruido, como el
zumbido, un tono constante de baja frecuencia (unas dos octavas
por debajo del do), producido generalmente por la frecuencia de
la fuente de alimentación de
corriente alterna (por lo común 60 Hz) que se superpone a
la señal debido a un filtrado o un apantallamiento
defectuoso; el siseo, un tono constante de alta frecuencia, y el
silbido, un tono limpio de alta frecuencia producido por una
oscilación involuntaria de frecuencia audio, o por un
golpeteo. Estos ruidos se pueden eliminar mediante un
diseño y una construcción adecuados.

Sin embargo, ciertos tipos de ruidos no se pueden
eliminar. El más importante en los equipos normales de AM
de baja y media frecuencias es el ruido parásito,
originado por perturbaciones eléctricas en la
atmósfera. El ruido parásito puede proceder del
funcionamiento de un equipo eléctrico cercano (como los
motores de
automóviles o aviones), pero en la mayoría de los
casos proviene de los rayos y relámpagos de las tormentas.
Las ondas de radio producidas por estas perturbaciones
atmosféricas pueden viajar miles de kilómetros sin
sufrir apenas atenuación, y, dado que en un radio de
algunos miles de kilómetros respecto del receptor de radio
siempre hay alguna tormenta, casi siempre aparecen ruidos
parásitos.

Los ruidos parásitos afectan a los receptores FM
en menor medida, ya que la amplitud de las ondas intermedias
está limitada mediante circuitos especiales antes de la
discriminación, lo que elimina los efectos
de los ruidos parásitos.

Otra fuente primaria de ruido es la agitación
térmica de los electrones. En un elemento conductor a
temperatura superior al cero absoluto, los electrones se mueven
de forma aleatoria. Dado que cualquier movimiento
electrónico constituye una corriente eléctrica, la
agitación térmica origina ruido al amplificarlo en
exceso. Este tipo de ruido se puede evitar si la señal
recibida desde la antena es notablemente más potente que
la corriente causada por la agitación térmica; en
cualquier caso, se puede reducir al mínimo mediante un
diseño adecuado. Un receptor teóricamente perfecto
a temperatura ordinaria es capaz de recibir la voz de forma
inteligible siempre que la potencia de la señal alcance
los 4 × 10-18 W; sin embargo, en los receptores normales se
precisa una potencia de señal bastante mayor.

3.5 FUENTES DE ALIMENTACIÓN

La radio no tiene componentes móviles excepto el
altavoz, que vibra algunas milésimas de centímetro,
por lo que la única potencia que requiere su
funcionamiento es la corriente eléctrica para hacer
circular los electrones por los diferentes circuitos. Cuando
aparecieron las primeras radios en la década de 1920, la
mayoría iban accionadas por pilas. Aunque se
siguen utilizando de forma generalizada en los aparatos
portátiles, la fuente de alimentación conectada a
la red presenta
ciertas ventajas, ya que permite al diseñador una mayor
libertad a la
hora de seleccionar los componentes de los circuitos.

Si la fuente de alimentación de corriente alterna
(CA) es de 120 V, ésta se puede alimentar directamente del
arrollamiento primario del transformador, obteniéndose en
el secundario el voltaje deseado. Esta corriente secundaria debe
rectificarse y filtrarse antes de poder ser utilizada, ya que los
transistores
requieren corriente continua (CC) para su funcionamiento. Las
válvulas utilizan CC como corriente anódica; los
filamentos se calientan tanto con CC como con CA, pero en este
último caso puede originarse algún
zumbido.

Las radios de transistores no necesitan una CC tan alta
como las válvulas de antes, pero sigue siendo
imprescindible el uso de fuentes de alimentación para
convertir la corriente continua (CC) de la red comercial en
corriente alterna (CA) y para aumentarla o reducirla al valor
deseado mediante

transformadores. Los aparatos de los aviones o de los
automóviles que funcionan con voltajes entre 12 y 14
voltios CC suelen incluir circuitos para convertir el voltaje CC
disponible a CA; tras elevarlo o reducirlo hasta el valor
deseado, se vuelve a convertir a CC mediante un rectificador. Los
aparatos que funcionan con voltajes entre 6 y 24 voltios CC
siempre disponen de un elemento para aumentar el voltaje. La
llegada de los transistores, los circuitos
integrados y demás dispositivos electrónicos de
estado sólido, mucho más reducidos y que consumen
muy poca potencia, ha suprimido casi totalmente el uso de las
válvulas en los equipos de radio, televisión y
otras formas de comunicación.

CONCLUSIONES

Si fuésemos a hacer una cronología de
hechos sumamente relevantes en la historia de la humanidad, un
papel importante lo ocuparían las comunicaciones y las
nuevas
tecnologías que el hombre ha
inventado en aras del desarrollo de las comunicaciones. Las
radiocomunicaciones, en especial, juegan un papel imperante en el
envío de cualquier tipo de información a cualquier
parte del mundo. Los sistemas satelitales, la telefonía
móvil, la radiodifusión, la televisión y
conjuntamente con otras decenas de formas de transmitir mensajes
a largas distancias utilizando las propiedades de las ondas
electromagnéticas, han tomado varias formas y
características con el objetivo de
mejorar la transmisión y recepción de las mismas.
Se ha tocado también el importante papel que han jugado
las radiocomunicaciones en la historia del hombre, en
situaciones extremadamente peligrosas debido a situaciones
climatológicas donde la única vía de
comunicación es la inalámbrica y en las nuevas
tecnologías que la sociedad
moderna exige.

BIBLIOGRAFÍA.

Angulo Usatequi José María,
Electrónica Fundamental 4, Pág. 46-52

http://www.monografías.com

http://www.mincomunicaciones.gov.co,

http://www.electrónica2000.com

http://www.mundo-electrónico.com,

http://www.todoantenas.cl

ANEXOS

TABLA 1 Ondas de Radiofrecuencia y sus
longitudes de onda.

Autor:

Ing. Yoel Téllez
González

Ingeniero en Electrónica y telecomunicaciones y Profesor de la
Universidad
Hermanos Saiz Montes de Oca, en la provincia de Pinar del
Río, Cuba.