COMPONENTES ELECTRONICOS

Tipos de Resistencias

Convencionalmente, se han dividido los componentes electrónicos en dos grandes grupos: componentes activos y componentes pasivos, dependiendo de si éste introduce energía adicional al circuito del cual forma parte. Componentes pasivos son las resistencias, condensadores, bobinas, y activos son los transistores, válvulas termoiónicas, diodos y otros semiconductores.

El objetivo de una resistencia es producir una caída de tensión que es proporcional a la corriente que la atraviesa; por la ley de Ohm tenemos que V = IR. Idealmente, en un mundo perfecto, el valor de tal resistencia debería ser constante independientemente del tiempo, temperatura, corriente y tensión a la que está sometida la resistencia. Pero esto no es así. Las resistencias actuales, se aproximan mejor a la resistencia "ideal", pero insisto, una cosa es la teoría y otra muy diferente la vida real, en la que los fenómenos físicos son mucho más complejos e intrincados como para poder describirlos completamente con una expresión del tipo de la Ley de Ohm. Esta nos proporciona una aproximación muy razonable, y válida para la gran mayoría de circuitos que se diseñan.

Por su composición, podemos distinguir varios tipos de resistencias:

De hilo bobinado (wirewound)

Carbón prensado (carbon composition)

Película de carbón (carbon film)

Película óxido metálico (metal oxide film)

Película metálica (metal film)

Metal vidriado (metal glaze)

Por su modo de funcionamiento, podemos distinguir:

Dependientes de la temperatura (PTC y NTC)

Resistencias variables: un resistor al que se le puede variar el valores: un resistor al que se le puede variar el valor de su resistencia es decir, se puede controlar la intensidad de corriente de su resistencia es decir, se puede controlar la intensidad de corriente que hay por una línea si se conecta en serie, a la diferencia que hay por una línea si se conecta en serie, a la diferencia- De potencial de hacerlo en paralelo. De potencial de hacerlo en paralelo.

Potenciómetros: Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.

Reóstatos: La función reóstato consiste en la regulación de la intensidad de corriente a través de la carga, de forma que se controla la cantidad de energía que fluye hacia la misma; se puede realizar de dos maneras equivalentes: La primera conectando el cursor de la resistencia variable a la carga con uno de los extremos al terminal de la fuente; la segunda, conectando el cursor a uno de los extremos de la resistencia variable y a la carga y el otro a un borne de la fuente de energía eléctrica, es decir, en una topología, con la carga, de circuito conexión serie.

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Un condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.1 2 Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

Funcionamiento:

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.

En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza del material dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrólisis.

Inductancia

Una bobina

En electromagnetismo y electrónica, la inductancia ( ), es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético ( ) y la intensidad de corriente eléctrica ( ) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) del devanado:

La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aparece. Con muchas espiras se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.

El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.

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Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso sólo a través de la Tensión Eléctrica inducida en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:

El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo.

En el SI, la unidad de la inductancia es el henrio (H), llamada así en honor al científico estadounidense Joseph Henry. 1 H = 1 Wb/A, donde el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperios.

El término "inductancia" fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero de 1886,[1] mientras que el símbolo se utiliza en honor al físico Heinrich Lenz.[2] [3]

La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas, y los valores de inductancia prácticos, van de unos décimos de nH para un conductor de 1 milímetro de largo, hasta varias decenas de miles de Henrios para bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de núcleos ferromagnéticos.

Transformador

Pequeño transformador eléctrico

Tipo Pasivo

Principio de funcionamiento Inducción electromagnética

Invención Zipernowsky, Bláthy y Deri (1884)

Primera producción En 1886

Símbolo electrónico

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Configuración Dos terminales para el bobinado primario y dos para el bobinado secundario

o tres si tiene tap o toma central

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Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Rectificador de media onda

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El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo.

Polarización directa (Vi > 0)[editar]

En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción. Los voltajes de salida y de entrada son iguales, la intensidad de la corriente puede calcularse mediante la ley de ohm.

Polarización inversa (Vi < 0)[editar]

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En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. No existe corriente por el circuito, y en la resistencia de carga RL no hay caída de tensión, esto supone que toda la tensión de entrada estará en los extremos del diodo:1

Vo = 0

Vdiodo = Vi

I = 0

Tensión rectificada[editar]

  →     →  

Rectificador de onda completa

Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua.

Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro (puente de Graetz).

Rectificador con dos diodos[editar]

En el circuito de la figura, ambos diodos no pueden encontrarse simultáneamente en directa o en inversa, ya que las diferencias de potencial a las que están sometidos son de signo contrario; por tanto uno se encontrará polarizado inversamente y el otro directamente. La tensión de entrada (Vi) es, en este caso, la media de la tensión del secundario del transformador.

Tensión de entrada positiva[editar]

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El diodo 1 se encuentra en polarización directa(conduce), mientras que el 2 se encuentra en inversa (no conduce). La tensión de salida es igual a la de entrada.Nota:los diodos en posición directa conducen altas corrientes,en posición inversa alta tensiones.

Tensión de entrada negativa[editar]

El diodo 2 se encuentra en polarización directa (conduce), mientras que el diodo 1 se encuentra en polarización inversa (no conduce). La tensión de salida es igual a la de entrada pero de signo contrario. El diodo 1 ha de soportar en inversa la tensión máxima del secundario .

Puente de Graetz o Puente Rectificador de doble onda[editar]

En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en directa y conducen (tensión negativa).

A diferencia del caso anterior, ahora la tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de onda continua.

Tensión rectificada[editar]Vo (corriente continua de salida) = Vi ( corriente alterna de entrada) = Vs/2 en el rectificador con diodos.

Vo = Vi = Vs en el rectificador con puente de Graetz.

Si consideramos la caída de tensión típica en los diodos en conducción, aproximadamente 0,6V; tendremos que para el caso del rectificador de doble onda la Vo = Vi - 1,2V.

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Tipos de capacitores

Un capacitor está formado por dos terminales que son placas conductoras separadas por un elemento no conductor, y que tienen como objetivo introducir en un circuito eléctrico capacitancia.

Existen varios de ellos según sus cualidades físicas. Algunos de ellos son:

1. Capacitor eléctrico de aluminio: este posee una capacitancia por volumen muy elevada y además, son muy económicos, es por esto que son sumamente utilizados. Estos contienen hojas metálicas que poseen un electrolito que puede ser seco, pastoso o acuoso. Los capacitores eléctricos de aluminio se pueden encontrar no polarizados y polarizados.

2. Capacitor eléctrico de tantalio: si bien estos son más caros que los anteriores, se destacan por poseer una mayor confiabilidad y flexibilidad. Dentro de este tipo de capacitores existen tres clases: capacitores de hojas metálicas, capacitores de tantalio sólido y capacitores de tantalio.

3. Capacitores eléctricos de cerámica: estos se destacan por ser económicos y de reducido tamaño. Además, poseen un gran intervalo de valor de aplicabilidad y capacitancia. Son ideales para aplicaciones de derivación, filtrado y acoplamiento de aquellos circuitos que son híbridos integrados que logran tolerar cambios importantes en la capacitancia. El material dieléctrico que se utiliza en estos capacitores puede ser titanato de calcio, de bario o bien, dióxido de titanio a los que se le agregan otros aditivos. Los capacitores eléctricos de cerámica adquieren forma de disco o tubular.

4. Capacitores eléctricos de plástico o papel: estos pueden estar hechos con plástico, papel, o la suma de los dos y se los puede utilizar en aplicaciones como acoplamiento, filtrado, cronometraje, suspensión de ruidos y otras. Una propiedad que poseen estos capacitores es que las películas metálicas se autorreparan. También son muy estables, resistentes al aislamiento y pueden funcionar a temperaturas muy elevadas. 

5. Capacitores de vidrio y mica: estos son utilizados cuando se precisa muy buena estabilidad y una carga eléctrica alta. Se caracterizan por poder operar a frecuencias muy altas y tener gran estabilidad en relación a la temperatura. Estos capacitadores se encuentran en distintos tamaños. 

Comportamientos ideales y reales[editar]

Figura 2. Circuito con resistencia.

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Una resistencia ideal es un elemento pasivo que disipa energía en forma de calor según la ley de Joule. También establece una relación de proporcionalidad entre la intensidad de corriente que la atraviesa y la tensión medible entre sus extremos, relación conocida como ley de Ohm:

donde i(t) es la corriente eléctrica que atraviesa la resistencia de valor R y u(t) es la diferencia de potencial que se origina. En general, una resistencia real podrá tener diferente comportamiento en función del tipo de corriente que circule por ella.

Comportamiento en corriente continua[editar]

Una resistencia real en corriente continua (CC) se comporta prácticamente de la misma forma que si fuera ideal, esto es, transformando la energía eléctrica en calor por efecto Joule. La ley de Ohm para corriente continua establece que:

donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

Comportamiento en corriente alterna[editar]

Figura 3. Diagrama fasorial.

Como se ha comentado anteriormente, una resistencia real muestra un comportamiento diferente del que se observaría en una resistencia ideal si la intensidad que la atraviesa no es continua. En el caso de que la señal aplicada sea senoidal, corriente alterna (CA), a bajas frecuencias se observa que una resistencia real se comportará de forma muy similar a como lo haría en CC, siendo despreciables las diferencias. En altas frecuencias el comportamiento es diferente, aumentando en la medida en la que aumenta la frecuencia aplicada, lo que se explica fundamentalmente por los efectos inductivos que producen los materiales que conforman la resistencia real.

Por ejemplo, en una resistencia de carbón los efectos inductivos solo provienen de los propios terminales de conexión del dispositivo mientras que en una resistencia de tipo bobinado estos efectos se incrementan por el devanado de hilo resistivo alrededor del soporte cerámico, además de aparecer una cierta componente capacitiva si la frecuencia es especialmente elevada. En estos casos, para analizar los circuitos, la resistencia real se sustituye por una asociación serie formada por una resistencia ideal y por una bobina también ideal, aunque a veces también se les puede añadir un pequeño condensador ideal en paralelo con dicha asociación serie. En los conductores, además, aparecen otros efectos entre los que cabe destacar el efecto pelicular.

PARTES DE TRANSFORMADOR

El núcleo[editar]

El núcleo está formado por varias chapas u hojas de metal (generalmente material ferromagnético) que están apiladas una junto a la otra, sin soldar, similar a las hojas de un libro. La función del núcleo es mantener el flujo

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magnético confinado dentro de él y evitar que este fluya por el aire favoreciendo las perdidas en el núcleo y reduciendo la eficiencia. La configuración por laminas del núcleo laminado se realiza para evitar las corrientes de Foucault, que son corrientes que circulan entre laminas, indeseadas pues favorecen las perdidas.

Bobinas[editar]

Las bobinas son simplemente alambre generalmente de cobre enrollado en las piernas del núcleo. Según el número de espiras (vueltas) alrededor de una pierna inducirá un voltaje mayor. Se juega entonces con el número de vueltas en el primario versus las del secundario. En un transformador trifásico el número de vueltas del primario y secundario debería ser igual para todas las fases.

Cambiador de taps[editar]

El cambiador de taps o derivaciones es un dispositivo generalmente mecánico que puede ser girado manualmente para cambiar la razón de transformación en un transformador, típicamente, son 5 pasos uno de ellos es neutral, los otros alteran la razón en más o menos el 5%. Por ejemplo esto ayuda a subir el voltaje en el secundario para mejorar un voltaje muy bajo en alguna barra del sistema.

Relé de sobrepresión[editar]

Es un dispositivo mecánico que nivela el aumento de presión del transformador que pueden hacerlo explotar. Sin embargo existen varios equipos que explotan a pesar de tener este dispositivo. Existen el relé de presión súbita para presiones transitorias y el relé de sobrepresión para presiones más permanentes.

Tablero de control[editar]

Contiene las conexiones eléctricas para el control, relés de protección eléctrica, señales de control de válvulas de sobrepresión hacia dispositivos de protección.

SISTEMA DE COMUNICACIÓN

La modulación de amplitud (AM) es una técnica utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para la transmisión de información a través de una onda transversal de televisión. La modulación en amplitud (AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la señal transmitida en relación con la información que se envía. Contrastando esta con la modulación de frecuencia, en la que se varía la frecuencia, y la modulación de fase, en la que se varía la fase. A mediados de la década de 1870, una forma de modulación de amplitud, inicialmente llamada "corrientes ondulatorias", fue el primer método para enviar con éxito audio a través de líneas telefónicas con una calidad aceptable.

Aplicaciones tecnológicas de la AM

Una gran ventaja de AM es que su demodulación es muy simple y, por consiguiente, los receptores son sencillos y baratos; un ejemplo de esto es la radio a galena. Otras formas de AM como la modulación por Banda lateral única o la Doble Banda Lateral son más eficientes en ancho de banda o potencia pero en contrapartida los receptores y transmisores son más caros y difíciles de construir, ya que además deberán reinsertar la portadora para conformar la AM nuevamente y poder demodular la señal trasmitida.

La AM es usada en la radiofonía, en las ondas medias, ondas cortas, e incluso en la VHF: es utilizada en las comunicaciones radiales entre los aviones y las torres de control de los aeropuertos. La llamada "Onda Media" (capaz de ser captada por la mayoría de los receptores de uso doméstico) abarca un rango de frecuencia que va desde 500 a 1700 kHz.

Concepto básico de Amplitud Modulada (A.M.)

Las señales de audiofrecuencia, que van de los 20 Hz a los 20 Khz (20,000 hz), como la voz humana o la música que se obtiene de una radio, no pueden viajar a largas distancias.

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Aún cuando la persona esté gritando o la radio este a máximo volumen, la distancia que recorre la información emitida no sobrepasa los centenares de metros.

Las señales de radiofrecuencia son de frecuencias más elevadas, y se desplazan a mayores distancias con una potencia mucho menor. Teniéndose la necesidad de transmitir información (señal de audiofrecuencia) a gran distancia, esta señal de audiofrecuencia se "modula" o codifica en un señal de radiofrecuencia, a la que se llama portadora.

Uno de los procesos de modulación más conocidos es el de Amplitud Modulada ó A.M. Este es el primer método y el más simple descubierto para las comunicaciones vía radio. La onda de radiofrecuencia modulada es entonces transmitida a alta potencia.

Los receptores de esta señal de radiofrecuencia reciben una señal con potencia muy baja. Esta señal se debe amplificar. Las frecuencias que se reciben pueden ser diferentes y si se tuviera que realizar un proceso de amplificación y detección de la información para cada una de ellas, el diseño del receptor no sería práctico

Para resolver este problema, todas las frecuencias recibidas son desplazadas en frecuencia a una "Frecuencia Intermedia" (FI) fija. Esto se logra combinando la frecuencia recibida con otra frecuencia generada en el receptor por un oscilador local. A este proceso se le llama "Recepción superheterodina".

El oscilador local se sintoniza simultáneamente con la señal recibida, de manera que la diferencia entre las dos frecuencias sea la FI = 455 Khz. Como la FI es independiente de la frecuencia de la portadora de la señal recibida, se realiza una amplificación a máxima eficiencia para esta frecuencia.

Después se recupera la señal de audio de la FI modulada. Ahora la señal de audio es amplificada para finalmente ser aplicada a la bocina o parlante del receptor. Como algunas señales de radiofrecuencia se reciben con más potencia que otras, se incluye un control de ganancia de manera que la salida de sea similar para cualquier potencia. Este circuito de control se llama "Control Automático de ganancia" ó CAG.

En el proceso de modulación la amplitud de la portadora varía de acuerdo a la variación de la señal de audio. La amplitud de la envolvente de la portadora modulada, depende de la amplitud de la portadora y de la moduladora (la señal de audio). El nivel de modulación que es la relación entre la magnitud de la señal de audio a la señal de la portadora, se llama factor de modulación.

CUARZO

De esto se encarga también el circuito oscilador, para lo cual se le agrega un cristal de cuarzo, piezoeléctrico, que al aplicársele una corriente alterna, este comienza a vibrar mecánicamente con una amplitud bastante grande y con una frecuencia determinada por su espesor. La frecuencia del cristal regula todo el circuito oscilador, de modo que con un cristal adecuadamente seleccionado, la frecuencia puede mantenerse constante dentro de límites muy reducidos, siempre que la temperatura del cristal se mantenga también constante. Para ello, el cristal está encerrado en una caja metálica, y una resistencia eléctrica, combinada con un termostato, mantiene constante la temperatura. En un circuito eléctrico bien diseñado, dicho oscilador no varia en más del 0.01% en la frecuencia.

El cristal de cuarzo es un "cristal de cuarzo"

Este material tiene la caracteristica que oscila a una frecuencia determinada por el material, el corte y otros parametros de el mismo, cuando le aplicas voltage de corriente directa a sus extremos.

Genera una onda senoidal con una amplitud muy baja, la cual tienes que amplificar o en los circuitos que utilizan este

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dispositivo ya tiene su amplificador interno.

No genera pulsos, solo la onda senoidal.

La tension a aplicar es muy baja, y siempre se tiene que limitar la corriente con resistencias.

Y pues lo utilizar casi siempre como reloj para uP (microprocesadores) y muchos circuitos integrados mas, y tambien para generar una portadora de AM, en realidad tiene muchas aplicaciones.

Radiotransmisor

«Transmisor» redirige aquí. Para otras acepciones, véase transmisión.

Un radiotransmisor es un dispositivo electrónico que, mediante una antena, irradia ondas electromagnéticas que contienen (o pueden contener) información, como ocurre en el caso de las señales de radio, televisión, telefonía móvil o cualquier otro tipo de radiocomunicación.

Transmisor en el área de comunicaciones es el origen de una sesión de comunicación. Un transmisor es un equipo que emite una señal, código o mensaje a través de un medio. Para lograr una sesión de comunicación se requiere: un transmisor, un medio y un receptor. En el ejemplo de una conversación telefónica cuando Juan llama a María, Juan es el transmisor, María es el receptor, y el medio es la línea telefónica.

El transmisor de radio es un caso particular de transmisor, en el cual el soporte físico de la comunicación son ondas electromagnéticas. El transmisor tiene como función codificar señales ópticas, mecánicas o eléctricas, amplificarlas, y emitirlas como ondas electromagnéticas a través de una antena. La codificación elegida se llama modulación. Ejemplos de modulación son: la amplitud modulada o la frecuencia modulada.

Evolución histórica

En los comienzos de la radio, para generar la energía de radiofrecuencia se utilizaron dispositivos tales como arcos eléctricos o alternadores. Uno de estos transmisores, dotado con un alternador, aún existe en condiciones de prestar servicio en la estación VLF de Grimeton en Suecia.

Tras el descubrimiento de la válvula termoiónica en los años 20, se comenzó a utilizar ésta en los radiotransmisores, y aunque en la mayor parte de los casos ha sido sustituida por semiconductores, todavía se siguen empleando como elemento de amplificación en las etapas de alta potencia, donde se manejan valores de varios kilovatios. En estos casos, las válvulas empleadas suelen estar refrigeradas por agua.

En los transmisores de microondas se emplean semiconductores o tubos electrónicos especiales, tales como el klystron, el magnetrón, el amplificador de ondas progresivas y otros, dado que las señales de estas frecuencias no pueden manejarse mediante los semiconductores normales.

Partes principales de un radiotransmisor

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Figura 1. Diagrama de bloques de un radiotransmisor de modulación de amplitud (AM).

Un radiotransmisor típico de modulación de amplitud (AM), como el representado en la figura 1, consta de diversos elementos:

Oscilador

Encargado de generar las frecuencias (a). En general, se tratará de un Oscilador de cristal, para garantizar la exactitud y pureza de la frecuencia generada.

Preamplificador de audiofrecuencia

Se trata de un amplificador de audio de baja potencia para elevar la señal de muy bajo nivel (c) generada, en el caso de la figura por un micrófono, aunque podría venir de cualquier otra fuente de señal de bajo nivel obtener una señal de nivel superior (d) con la que atacar al amplificador modulador.

Amplificador modulador

Es el encargado de generar una señal (e) que modulará la onda portadora. Esto es, hará variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.

Amplificador de radiofrecuencia

El amplificador de radiofrecuencia, cumple dos funciones, por una parte eleva el nivel de la portadora (a) generada por el oscilador y por otra sirve como amplificador separador para asegurar que el oscilador no es afectado por variaciones de tensión o impedancia en las etapas de potencia.

Amplificador de potencia de RF

En este amplificador se produce la elevación de la potencia de la señal (b), generada en la etapa precedente, hasta los niveles requeridos por el diseño para ser aplicada a la antena. En esta etapa es también donde se aplica la señal moduladora (e), obtenida a la salida del amplificador modulador para finalmente obtener la señal de antena (f).

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación es el dispositivo encargado de generar, a partir del suministro externo, las diferentes tensiones requeridas por cada una de las etapas precedentes.

Consideraciones finales

El número y la circuitería de algunos de estos elementos depende del diseño del transmisor, del tipo de modulación empleada y de la potencia que deba transmitir, ya que, lógicamente, hay enormes diferencias entre el pequeño emisor de un teléfono móvil, con una potencia de pocos milivatios y un gran emisor de onda media de centenares de kilovatios.

Por otra parte, no todos los elementos señalados son estrictamente necesarios para emitir una onda de radio, ya que cualquier generador de corriente alterna conectado a un conductor (antena) radiará una señal. Lo que sucede es que, entre otras razones, para optimizar el rendimiento del dispositivo emisor se prefiere el empleo de determinadas frecuencias del espectro electromagnético denominadas radiofrecuencias.

FM es el acrónimo (siglas) de Frecuencia modulada. FM significa que se transmite información a través de una señal portadora variando la frecuencia (por eso lo de “frecuencia… modulada”). A diferencia de AM donde la frecuencia no varía pero sí la amplitud de onda, la FM suele usarse en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y la voz.

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En el siguiente gráfico podrás entender como funciona FM. Como ves la amplitud de la onda siempre es la misma, lo que cambia es la cantidad de ciclos que tiene por unidad de tiempo.

(Diferencias entre FM y AM – Nótese como varía la frecuencia)

LA RADIO, Parte II: ONDAS DE RADIO

1-QUÉ ES

La palabra "Radio" viene de radius, que significa "rayo" en Latín.

Las Ondas de Radio son Ondas Electromagnéticas de radiofrecuencia (RF) que transportan información. Las que trata este artículo son las emitidas por las emisoras de Radiodifusión ("Broadcasting"), formadas por una onda portadora de RF, transportando una señal de audiofrecuencia (AF), que corresponde a las transmisiones "radiofónicas" (voz transportada en ondas de radio) dirigidas al público general.

Se dice que la Onda de Radio es una onda portadora de RF modulada por la señal de AF, y esta información se puede transportar modulando la amplitud A o modulando la frecuencia f de la onda portadora:

(a) Amplitud Modulada (AM, "Amplitude Modulation"), donde la onda de radio tiene la frecuencia de la RF constante, y su amplitud A(t) está modulada en el tiempo t por la AF.

(b) Frecuencia Modulada (FM, "Frequency Modulation"), donde la portadora tiene amplitud A constante y frecuencia f(t) modulada por la AF.

Fig. 1: Diagramas esquemáticos de una señal s(t) de AF, una onda portadora FC(t) de RF (de frecuencia f y frecuencia angular ω ≡ 2π f), y las correspondientes ondas de RF moduladas en AM y en FM. En la Figura siguiente se muestra un receptor típico de emisoras con portadoras dentro de las Ondas Medias (MW) en AM, y otra banda dentro de las Muy Altas Frecuencias (VHF) en FM. 13

Fig. 2: Radio "de bolsillo" R-212 AM/FM Receiver de bandas 530-1600 kHz en AM y 88-108 MHz en FM.

Además de AM y FM, la información se puede enviar en ondas de RF mediante "Continuous Wave (CW) Modulation", también denominada "On-Off Modulation", que se usa para transmitir Morse en Onda Corta. Pero no corresponde a las transmisiones radiofónicas de la radiodifusión, de las que trata este artículo.

Sin entrar en más detalles, se dirá que el uso de las RF y las microondas también se puede clasificar según el modo de emisión como sigue:

(1) AM (Amplitud Modulada)(2) FM (Frecuencia modulada)(3) SSB (Single Side Band o Banda Lateral ⁄nica)(4) CW (Telegrafía o Código Morse)(5) RTTY (Radio Teletipos)(6) SSTV (Televisión de Barrido Lento)

2-PARA QUÉ SIRVE

La Radiodifusión es un conjunto de prácticas sociales, culturales, comerciales, institucionales y gubernamentales, dirigidas al público general o a un grupo de personas en particular, mediante transmisiones de mensajes, sonidos y/o imágenes enviados en ondas electromagnéticas de RF ("Radio" y "Televisión" principalmente). Su función es difundir periódicamente programas destinados a informar, entretener, comunicar, promocionar, alertar, etc.

El sistema de radiodifusión en AM es donde la "Modulación" (incorporación de la señal de AF a la onda portadora de RF) y la "Demodulación" (proceso de extracción de la AF) se realizan de forma relativamente simple y natural. Por eso se utilizó desde las primeras décadas de La Radio.

Los aparatos de radio resultan más simples si además las frecuencias no son demasiado altas. Por lo tanto, las bandas más populares escogidas para radiodifusión fueron de Onda Larga (LW) y Onda Media (MW).

La Onda Corta (SW) sirve para hacer radiodifusión a grandes distancias, de forma relativamente simple (sin satélites). Cuando lo importante es lograr mayor alcance (como en la radiodifusión internacional), en vez de transmitir en "línea recta" desde la emisora hasta la radio, se usan reflexiones en la "Ionosfera" (parte de la atmósfera formada por capas de aire con electrones libres, ubicada entre 50 y 1000 km sobre la superficie terrestre).

Por otro lado, la FM sirve para transmitir con alta calidad de audio. Se usa en transmisiones de música de alta fidelidad, donde la calidad del sonido es más importante que el alcance de la onda de radio.

3-DE QUÉ ESTÁ HECHO

Las frecuencias de las ondas acústicas audibles que componen la señal de AF (voces, música y sonidos en general), son muchísimo menores que las RF, aproximadamente entre unos 20 Hz y 20 kHz.

Dentro de las RF que componen las portadoras, las principales bandas de frecuencia (donde están las "sub-bandas" reservadas para radiodifusión en la actualidad) se dividen en 4 bandas: LW, MW, SW y VHF, entre 30 kHz y 300 MHz (i.e., longitudes de onda entre 10 km y 1 m). Los valores "exactos" de frecuencia utilizados dependen de la legislación vigente en cada país, pero en general se puede decir que las sub-bandas de las portadoras de AM están en:

(a) LW: "Ondas Largas" (30-300 kHz; 10-1 km),Radiodifusión en 148-284 kHz

(b) MW: "Ondas Medias" (300-3000 kHz; 1000-100 m),Radiodifusión en 530-1710 kHz

(c) SW: "Ondas Cortas" (3-30 MHz; 100-10 m),Radiodifusión en 4-22 MHz

y las portadoras de las Ondas de Radio en FM están en:

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(d) VHF: "Muy Altas Frecuencias" (30-300 MHz; 10-1 m),Radiodifusión en 76-108 MHz

Fig. 3: Principales sub-bandas usadas en Radiodifusión (en escala logarítmica).

4-CÓMO FUNCIONA

Las radios de "Onda Larga/Onda Media" captaban sub-bandas de unos 148-284 kHz y 530-1710 kHz dentro de LW y MW respectivamente, que fueron elegidas para las transmisiones locales de radio en AM. La banda LW sufría menos atenuación que la MW pero requería una antena mayor (por tener menor frecuencia). Por otro lado, en la banda LW se podían utilizar reflexiones en el suelo para aumentar la intensidad en la recepción (mediante "interferencia constructiva"). Esto permitía menor longitud en la antena y menor potencia en el transmisor, pero dependía mucho de las posiciones del transmisor, de los receptores, y de la edificación en el espacio intermedio. Con el desarrollo de la Electrónica de Estado Sólido, aparecieron las radios a transistores y fueron posible mejoras en la detección, sensibilidad y amplificación de señales de MW, con equipos livianos. Surgieron entonces radios MW de bajo costo, portátiles y de buena calidad (que además funcionaban bien en zonas urbanas sin reflexiones en el suelo), dejando de ser necesaria la banda de LW, y siendo más conveniente simplificar los aparatos de radio a una sola banda. Por eso desde los años 1960s comenzó a abandonarse la Radiodifusión en Onda Larga, y las radios que vemos ahora no captan emisoras en LW.

Los receptores denominados de "Onda Corta/Onda Media", además de MW pueden sintonizar las Ondas de Radio de emisoras que transmiten en AM con frecuencias en sub-bandas SW1, SW2, SW3, ... de alta frecuencia, entre unos 4 y 22 MHz (dentro de las SW). Esta fue la primera banda de frecuencias históricamente utilizada con Ondas de Radio. Hay que tomar en cuenta que debido a que las ondas irradiadas por la antena "se abren" hacia el espacio, el flujo de energía de las ondas de radio disminuye con la distancia, y transmisiones "en línea recta" requerirían muchísima energía para alcanzar grandes distancias. Más aún: ¡habría que salvar la curvatura terrestre! Cuando el inventor italiano Marchese Guglielmo Marconi (1874-1937) logró hacerlo a través del Océano Atlántico en 1901 y 1902, fue una gran sorpresa para todo el mundo. Desde entonces se sabe que para hacer transmisiones a grandes distancias, la forma más simple (sin satélites) es utilizar que las ondas electromagnéticas con frecuencias comprendidas aproximadamente entre 3 y 30 MHz, sufren una reflexión total en la Ionosfera.

Además de la radiodifusión internacional, los "radioaficionados" (Ham Radio o Amateur Radio en inglés , personas que tienen el hobby de comunicarse con otras personas mediante el uso de la radio), también usan las SW con reflexiones en la Ionosfera. Existen otras aplicaciones donde se usan reflexiones en la Luna o en satélites artificiales, pero utilizando otras frecuencias.

La FM se desarrolló unas 3 décadas después que la AM. Muchos fenómenos atmosféricos generan pulsos indeseables de RF ("ruido") que se entremezclan con la señal en la amplitud de la onda de radio. Dentro del ruido también hay señales correspondientes a los medios de transporte, aparatos electromagnéticos e instalaciones industriales cercanas, que están produciendo chispas y variaciones bruscas de corrientes (las que a su vez emiten armónicos). En las últimas décadas, se ha generalizado el uso de sistemas livianos, sin transformador y con fuentes conmutadas ("switching"), en computadores, cargadores, etc. y el uso de los tiristores y triacs en los controladores de velocidad, iluminación, etc. Todos estos circuitos modernos también generan ruido electromagnético, que en algunos casos interfiere con las radios cercanas.

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En las primeras décadas de La Radio, no estaba desarrollada la Electrónica, por lo que era difícil filtrar muchos de los ruidos atmosféricos. Incluso las transmisiones de los primeros años eran solo con "puntos y rayas" del Código Morse (no de voz y música como ahora), que se confundían más fácilmente con el ruido.Por lo tanto, como los ruidos eran variaciones bruscas en la amplitud, el ingeniero eléctrico e inventor estadounidense Mayor Edwin Howard Armstrong (1890-1954) pensó en una solución conceptualmente diferente: Ignorar al ruido en amplitud (en vez de filtrarlo), y enviar la señal de AF modulando la frecuencia de la portadora. Esta podía ser también una forma de enviar información militar codificada de forma diferente a la AM y más difícil de demodular. Así Armstrong patentó la FM en 1933.

Cuando se escucha una emisora de radio, hay al menos 2 equipos involucrados: el receptor ("la radio") del cual proviene el sonido que se escucha, y el emisor ("el transmisor"), que envía la Onda de Radio cuya portadora se ha sintonizado en la radio. En el interior de estos 2 equipos hay ondas eléctricas de AF y de RF que pasan distintas etapas de procesamiento.

Fig. 4: Sistema Transmisor-Receptor. Ondas acústicas audibles (AF) entran y salen del sistema. Entre el transmisor (T) y el receptor o radio (R), las respectivas antenas emiten y reciben una señal de RF modulada (AM ó FM).

Por otro lado, entre ambos equipos y entre la Ionosfera y la superficie terrestre, las ondas electromagnéticas de radio son irradiadas por la antena del transmisor, y se propagan (en el aire) hasta ser captadas por la antena de la radio (con o sin repetidoras, con o sin reflexión en la tierra, con o sin reflexión total en la Ionosfera).

Los sonidos que escuchamos en el receptor, son ondas acústicas de AF que corresponden a señales también acústicas, de las ondas sonoras originales que se aplicaron en la entrada del transmisor (o de un grabador).

Este conjunto (de transmisores, receptores y el medio entre ellos, con ondas acústicas, eléctricas y electromagnéticas), es el "Sistema Transmisor-Receptor" completo. A continuación se resumen los principales procesos sobre la señal que escuchamos en la radio

Nota: La red de señales de los teléfonos en general tiene algunas diferencias que la usada en Radiodifusión. Para los sistemas de teléfonos "fijos", hay una combinación de conexiones físicas (hogares y centrales con alambres de cobre y/o fibras ópticas y/o sistemas sin alambres), junto con estaciones de microondas. Y en los "celulares" o teléfonos "móviles", hay que agregar un sistema informático de optimización, que antes de establecer la llamada, selecciona cuál es la "ruta" disponible más conveniente en ese instante, entre las "células" formadas por un sistema de distribución de antenas receptoras y emisoras de microondas.

(1) Conversión de la señal sonora

Las señales acústicas de AF que se desean transmitir (voz, música y sonidos en general), son variaciones longitudinales de presión en el aire, audibles, que se aplican a un transductor de ondas acústicas a ondas eléctricas (ambas de AF), que puede ser un micrófono de bobina móvil o bien, uno del tipo "cerámico" (de cristal" piezoeléctrico).

Esas ondas eléctricas se aplican en el preamplificador de la entrada de AF del transmisor (o de otro sistema de grabación, que se conecta finalmente a la entrada de AF del transmisor).

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(2) Modulación

La señal eléctrica de AF se amplifica e introduce en el modulador del transmisor junto con la señal de RF de un oscilador, y se obtiene la señal eléctrica de RF modulada por la AF.

Fig. 5: Diagrama esquemático del Transmisor. La señal acústica de AF es convertida en señal eléctrica e insertada en el modulador (M) junto con la señal de RF. Luego la señal modulada se amplifica y aplica a la antena, donde se irradia la Onda de Radio.

(3) Emisión, Propagación y Captación de la Onda Electromagnética

En el transmisor, la onda eléctrica modulada se amplifica y aplica al circuito de salida de RF. En la antena del transmisor, una onda de voltaje de RF modulado produce la correspondiente corriente de RF entre los elementos de la antena, que genera la radiación de la onda de radio al medio que la rodea.

La onda se traslada hacia la antena del receptor en el proceso denominado propagación (con o sin reflexión en el suelo, con o sin estaciones repetidoras, con o sin reflexión total en la Ionosfera).

A continuación las ondas llegan a la antena del receptor, donde se produce la captación de las Ondas de Radio.

La radiación en la antena del transmisor, la reflexión en el suelo de la Onda de Radio y la captación en la antena de la Radio, se tratan en la siguiente parte, "ANTENAS", mientras que la reflexión total en la Ionosfera de las Ondas Cortas se trata en la última parte, "ONDA CORTA (Radio con Conversión Doble)".

(4) Sintonización

Las ondas de las distintas emisoras producen voltajes superpuestos en la antena del receptor. La sintonización consiste en usar un circuito resonante para seleccionar una sola de esas frecuencias. Este proceso se trata en "RADIO GALENA (Circuito Resonante; Detector de AM)".

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Fig. 6: Diagrama esquemático del Receptor. Las señales captadas por la antena se amplifican y hacen pasar por un sintonizador (T) donde se filtran las emisoras no deseadas, y deja pasar solo una, que se amplifica mediante un amplificador sintonizado (A). Así se tiene la señal eléctrica de RF modulada. Luego el detector (D) la demodula obteniendo la AF eléctrica, que se amplifica y convierte en acústica.

(5) Conversión a "frecuencia intermedia" (FI)

Desde mediados de la década de 1930, todos los receptores tienen el sistema "superheterodino", donde la onda sintonizada de cada emisora, sufre un proceso de "conversión superheterodina". En este proceso (también llamado "conversión simple"), la onda sintonizada de cualquier emisora, se convierte en una onda de una única frecuencia fFI ("frecuencia intermedia" FI) para todas las emisoras, que posee la modulación que tenía la RF original. El resto del circuito de RF de la radio trabaja entonces, a esa FI preestablecida. Entre otras ventajas, es inmediato darse cuenta que con esta técnica, el aparato resulta más estable, fácil de calibrar y de sintonizar.

La conversión de la portadora de la Onda de Radio a la frecuencia intermedia, se trata en "RECEPTOR SUPERHETERODINO", mientras que la conversión superheterodina doble se trata en "ONDA CORTA (Radio con Conversión Doble)".

(6) Detección

Después de la sintonización y conversión a FI en la radio, la onda llega a la etapa de detección o demodulación, donde la señal de AF se "extrae" de la onda modulada. Esto se describe en "RADIO GALENA (Circuito Resonante; Detector de AM)".

(7) Amplificación de la señal eléctrica de AF y conversión a onda sonora

Finalmente, la señal eléctrica de AF del detector se amplifica con componentes activos, y se reproduce la señal original a través de un transductor de señales eléctricas a acústicas audibles (sonoras), típicamente un altavoz o parlante de bobina móvil o bien, uno del tipo piezoeléctrico.

5-MISCELÁNEAS

Quién inventó La Radio ? ...

Para contestar esto, hay que especificar exactamente de qué "invento" se está hablando ...(a) de la postulación de las ondas electromagnéticas?(b) de la primera vez que se generaron y detectaron ondas electromagnéticas?(c) de la primera vez que se usó la telegrafía sin alambres ("wireless telegraphy")?, o18

(d) del concepto del receptor actual (el "superheterodino")?Las dos primeras son fáciles de responder sin posibilidad de duda, pero la tercera no es tan fácil y la cuarta es más difícil aún.

Nuestra Civilización comenzó a tener comunicaciones con Ondas de Radio desde 1904 (usando portadoras de SW con Morse en AM, para comunicarse con los transatlánticos). Pero no es fácil decir quién fué "la persona que inventó la telegrafía sin alambres". Y si avanzamos más, sobre el concepto de receptor superheterodino (1919), existe mucha polémica. Este es un buen ejemplo de que la tecnología es el resultado de muchos descubrimientos y avances científicos, que se producen durante un largo tiempo en el que se realizan muchos desarrollos y patentes preliminares y paralelamente.

En 1865, el físico-matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) presenta las Ecuaciones completas del Electromagnetismo, donde se predice, por primera vez, la existencia de las Ondas Electromagnéticas.

En 1888, el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) dió a conocer una serie de experimentos realizados el año anterior, para demostrar las propiedades de las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell 23 años antes (y que lamentablemente, no llegó a ver). En este trabajo Hertz llevó por primera vez la Teoría Electromagnética al laboratorio, mostró cómo generar y detectar las "Ondas Hertzianas", y demostró entre otras cosas, que las ondas de radiofrecuencia tenían las mismas propiedades ondulatorias que la luz. Gracias a los trabajos de Hertz, investigadores de muchos países comenzaron a pensar que las "Ondas Hertzianas" podrían servir para enviar mensajes de un lugar a otro.

El avance en el conocimiento científico que produjeron Maxwell y Hertz fue impresionante. No hay dudas acerca de la originalidad de la genial síntesis teórica realizada solo por Maxwell. Tampoco hay dudas sobre la originalidad en la interpretación de la teoría y la formidable verificación experimental realizada solo por Hertz. Los trabajos de ambos fueron pioneros y fundamentales no solo para La Radio, sino también para la Física Moderna. Pero ellos no inventaron La Radio.

En 1891, el 23 de Junio, el ingeniero electromecánico e inventor de origen serbio Nikola Tesla (1856-1943) patentó un sistema de iluminación usando RF.

En 1893, Tesla hizo en St. Louis (Missouri) la primera demostración pública de un sistema moderno de comunicación sin alambres.

En 1894 (año en que murió Hertz), el físico y escritor británico Oliver Joseph Lodge (1851-1940) dió detalles en la revista "The Electrician", de sus experimentos de telegrafía sin alambres realizados públicamente. Este trabajo motivó a muchos investigadores e inventores, entre ellos al inventor italiano Marchese Guglielmo Marconi (1874-1937).

En 1894, el físico ruso Alexander Stepanovich Popov (1859-1906) construyó el primer receptor de Ondas de Radio, y lo presentó en la Sociedad Rusa de Física y Química el 7 de Mayo de 1895. Por lo tanto, en Rusia el 7 de Mayo se celebra "El día de la Radio", en honor al trabajo de Popov (En Chile y Argentina se celebra el 21 de Septiembre).

En Noviembre de 1894 o 1895, el físico, biólogo, botánico, arqueólogo, inventor y escritor de ciencia ficción bengalí Jagadish Chandra Bose (1858-1937) hizo una demostración pública en Calcuta, donde encendió pólvora e hizo funcionar una campanilla usando microondas, proponiendo que esta "luz invisible" podría utilizarse para transmitir mensajes sin usar alambres.

1895: aparentemente Marconi fue el primero en darse cuenta que el alcance de las transmisiones sin alambres, aumentaba considerablemente usando una antena vertical y conectando el circuito al suelo ("a tierra").

El 13 de Mayo de 1897 Marconi hizo la primera transmisión-recepción en "mar abierto".

El físico e inventor alemán Karl Ferdinand Braun (1850-1918) presentó en Estados Unidos una patente de telegrafía sin alambres el 6 de Febrero de 1899 y la obtuvo el 26 de Enero de 1904.

A veces se denomina "Padre de La Radio" al inventor canadiense Reginald Aubrey Fessenden (1866-1932) quién se dice que fue el primero en usar el "batido" de ondas para obtener una onda de frecuencia audible (El 12 de Agosto de 1902 patentó el "Heterodino"). Parece haber sido el primero en hacer una transmisión de voz usando RF, a través de una milla, el 23 de Diciembre de 1900.

Sin embargo, también hay sitios que afirman que el religioso e inventor brasileño Roberto Landell de Moura (1861-1928), demostró públicamente en Brasil una transmisión de voz humana el 30 de Junio de 1900. En Estados Unidos

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sus patentes se registraron en 1904.

El 12 de Diciembre de 1901 Marconi aseguró haber logrado la primera comunicación a través del Océano Atlántico (3500 km, 2200 mi), usando una antena receptora de 152.4 m, elevada por un "volantín" ("barrilete" o "cometa").

En Febrero de 1902, Marconi hizo una transmisión mejor preparada y más organizada, probando definitivamente haber logrado una transmisión-recepción transatlántica. Quedó demostrado lo que Marconi decía el año anterior: que las transmisiones de radio de alguna forma "burlaban" la curvatura de la Tierra. En estos nuevos experimentos, Marconi fue el primero en notar que el alcance se reducía considerablemente (casi a la mitad) durante el día (cuando aún no se sabía de la existencia de la Ionosfera).

El 17 de Diciembre de 1902, Marconi envió el primer mensaje telegráfico (sin alambres), a través del Atlántico, desde su propia Estación en Glace Bay (Nova Scotia, Canada). En 1904 Marconi estableció el primer servicio comercial de transmisiones telegráficas nocturnas a transatlánticos, y el 17 de Octubre de 1907, comenzó a hacerlas periódicamente.

Fig. 7: Foto de ingenieros de la oficina de correos inglesa probando el equipo de Marconi, y tapa del número de Febrero de 1915 de la publicación mensual "Wireless World" (Science Museum, London, Marzo 2010).

En 1909 Marconi y Braun compartieron el Premio Nobel de Física, que recibieron "en reconocimiento por sus contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin alambres". Marconi llevó casi siempre la delantera en el mayor alcance logrado, e instaló las primeras emisoras de radio, realizando las primeras transmisiones comerciales. Braun inventó el rectificador semiconductor, que es el componente esencial en el demodulador AM. También patentó sistemas de sintonización que el mismo Marconi admitió haber usado en sus trabajos. Ninguno de los dos inventó el aparato de Radio tal como lo conocemos. Sin embargo, los progresos logrados por ambos, fueron merecidamente reconocidos.

Pero en estos tiempos estaban ocurriendo cambios importantes. Por un lado se desarrollaba la Electrónica y por otro, la radio empezaba a plantearse como un sistema para transmitir sonidos, y no solo caracteres Morse.

En Diciembre de 1919 el ingeniero eléctrico e inventor estadounidense Mayor Edwin Howard Armstrong (1890-1954) presentó el concepto del superheterodino actual, tomando como idea el principio de batido usado por Fessenden. Desde ese momento, junto con el desarrollo de la Electrónica, el receptor superheterodino se pudo mejorar y esa técnica fue reconocida como la mejor manera de hacer un receptor de ondas de radio.

Aparentemente en 1916 el oficial militar Lucien Lévy estaba trabajando en Francia, en una versión del superheterodino, para transmitir mensajes que no fuesen audibles. Cuando se dio a conocer la patente de Armstrong (quien había estado trabajando en Francia), Lévy lo acusó de haberle robado la idea. Pero no hay documentos claros al respecto.

Por todo lo anterior (que no se ha deseado hacer más extenso), parece que el crédito de inventar "La Radio", lo tiene un conjunto de personas, que sin duda fueron pioneros y sus trabajos muy importantes. Llama la atención la extensión geográfica de trabajos casi simultáneos sobre La Radio (Inglaterra, Alemania, Estados Unidos, Rusia, India, Canadá, Brasil, Francia, ...). Esto muestra que se había descubierto la importancia tecnológica de las Radiocomunicaciones. Y, en efecto, esta es una de las características que convierten a nuestra Civilización en "Avanzada" (tecnológicamente).

REFERENCIAS

(1) Skilling H H 1955 Fundamentals of Electric Waves, 2nd. Edition (N.Y., John Wiley & Sons)

5ta. Ed. en Castellano:Skilling H H 1972 Los Fundamentos de las Ondas Eléctricas (Bs.As., Librería Del Colegio)

(2) McWhorter G and Evans A J 1994 Basic Electronics: Electronic Devices and Circuits, How They Work and How They Are Used; Radio Shack 62-1394 (Richardson: Master)

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Apéndice "ALGUNAS APLICACIONES DE LAS RFs y DE LAS MICROONDAS"

El uso más frecuente de las ondas electromagnéticas se puede enumerar según la frecuencia como sigue:

(1a) Frecuencias Extremadamente Bajas (ELF), 3-30Hz (100-10Mm)Detección de objetos metálicos enterrados.

(1b) Frecuencias Súper Bajas (SLF), 30-300Hz (10-1Mm)Comunicación con submarinos. Energía eléctrica.

(1c) Frecuencias Ultra Bajas (ULF), 300-3000Hz (1000-100km)Intervalo de audio para telefonía.

(2a) Frecuencias Muy Bajas (VLF), 3-30 kHz (100-10 km)Navegación. Sonar.

(2b) Frecuencias Bajas (LF) u "Ondas Largas" (LW), 30-300 kHz (10-1 km)Navegación. Radioseñales.148-284 kHz se utilizaba en Radiodifusión local. Ahora se utiliza solo en algunos sitios específicos y en señales de sincronización.

(2c) Frecuencias Medias (MF) u "Ondas Medias" (MW), 300-3000 kHz (1000-100 m)531-1610 kHz (565-186 m) se utiliza en Radiodifusión local.Radio Marítima. Determinación de rumbos.

(2d) Frecuencias Altas (HF) u "Ondas Cortas" (SW), 3-30 MHz (100-10 m)Facsímil. Banda Ciudadana. Se utilizan con reflexiones en la ionosfera para alcanzar mayores distancias. Hay 2 grupos de bandas de SW para Radiodifusión y Radioaficionados: Bandas SW bajas (o nocturnas): 3, 7, 10, 14 MHz (80, 40, 30, 20 m respectivamente)Bandas SW altas (o diurnas): 14, 18, 21, 24, 28 MHz (20, 17, 15, 12, 10 m respectivamente) En Radiodifusión internacional se utilizan varias bandas dentro del rango 3.7-21.95 MHz (81-14 m).

(2e) Frecuencias Muy Altas (VHF), 30-300 MHz (10-1 m)Con frecuencias tan altas como las VHF, no se utiliza la ionosfera, sino la transmisión-recepción directa. Pero la señal se ve afectada por múltiples variables, como la humedad atmosférica, la corriente de partículas del sol (actividad y "viento solar"), y la hora del día. La energía de la onda de radio es parcialmente absorbida por la humedad (moléculas de agua en el aire). La absorción atmosférica reduce o atenúa la intensidad de las señales de radio para grandes distancias, y estos efectos de atenuación aumentan con la frecuencia.Sin embargo, el uso de frecuencias muy altas tiene la ventaja que el tamaño de los equipos es mucho menor, ya que el tamaño de las antenas es del orden de la longitud de onda. En esta banda se realizan transmisiones de TV, Radiodifusión en FM, Bandas de Control de Tráfico Aéreo y Marítima, Satélites y otros servicios. Algunos de estos son los siguientes: 50-80 MHz Canales "bajos" de la TV comercial (Canal 2 al 13).76-108 MHz (3.9-2.8 m) Radiodifusión en FM.108-136.975 MHz Banda aeronáutica.137 MHz Satélites Meteorológicos.144-148 MHz "Banda de 2 metros" de radioaficionados.156-162 MHz VHF internacional reservada al servicio radiomarítimo.162-300 MHz Otros servicios (bomberos, ambulancias, radio-taxis, Ferrocarril, etc.)

(2f y 3a) Frecuencias Ultra Altas (UHF), 0.3-1 GHz (100-30 cm) y 1-3 GHz (30-10 cm)En este rango están incluídas las microondas de menor frecuencia (1-3 GHz), por lo tanto son frecuencias más o menos absorbidas por la humedad (Hay que recordar que la frecuencia de un horno microondas, 2.45 GHz, es

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cercana a una frecuencia de resonancia natural de las moléculas de agua). Por eso, las frecuencias similares se utilizan para distancias muy cortas (como Wi-Fi y redes locales). Pero el uso de frecuencias tan altas tienen la ventaja de requerir antenas más pequeñas.Por lo tanto, las señales UHF que viajan a través de trayectorias que son las "líneas de vista", se utilizan para transmisiones de cortas distancias, controles domésticos, transmisores portátiles, teléfonos inalámbricos, repetidoras y nodos (células) para celulares, identificación de productos, clientes y pasajeros (RFID).La banda de 23 cm puede usarse para alcanzar distancias del orden de 1000 km, mediante reflexión en la tropósfera, o incluso distancias mayores mediante reflexión en la superficie lunar ("rebote lunar"). En general, se asignan:

430-440 MHz "Banda de 70 cm" Transmisores de conferencias, Controles remotos (TV, puertas)470-862 MHz Canales "altos" de la TV comercialGMRS y FRS; Walkie/talkies en UHF/FM (hasta 0.5W sin licencia):462.5625-462.7125 MHz Canal 1-7 GMRS (General Mobile Radio Service)462.5625-467.7125 MHz Canal 1-14 FRS (Family Radio Service)860-960 MHz RFID ("Radio Frequency IDentification") RF con 0.010-2 mW824-1990 MHz GSM ("Groupe Special Mobile", Sistema Global para las Comunicaciones Móviles) Teléfonos celulares con tecnología digital, para compatibilizar teléfono, email, www, fax y SMS (Servicio de Mensajes Cortos).1-60 GHz (30-0.50 cm) Radar (Bandas L, S, C, X, Ku, K, Ka, U).1.2-1.3 GHz "Banda de 23 cm" Se usan para grandes alcances (Instrumentación costosa; Son aconsejables componentes electrónicos montados superficialmente en las placas de circuito impreso).2.412-2.484 GHz Envíos de datos (Standard 802.11b o "Wi-Fi", redes locales)

(3b) Frecuencias Súper Altas (SHF), 3-30 GHz (10-1 cm)Radar. Comunicación vía satélite.

(3c) Frecuencias Extremadamente Altas (EHF), 30-300 GHz (10-1 mm)Radar. Exploración espacial (Radioastronomía).

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