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Mezclador o conversor de frecuencia

Se llama mezclador o conversor de frecuencia a un circuito que desplaza el espectro a otro valor de frecuencia . Si la nueva posición es superior se ha realizado una elevación en frecuencia (up-convert), si es inferior una disminución en frecuencia (down-convert). El mezclador se compone de un multiplicador al que llega la señal pasobanda y un tono proveniente de un oscilador local. La salida se conecta a un filtro paso banda que selecciona el espectro deseado. Según el teorema de la modulación el espectro de la señal y(t) viene dado por la expresión 2-63.

La frecuencia de salida depende de la posición del filtro (trazo continuo o discontinuo) y del valor del oscilador local. El espectro desplazado a fO+fR siempre produce un aumento en frecuencia, el término centrado en fO-fR puede producir un aumento o disminución en frecuencia. Debe observarse que el ancho de banda del filtro debe ser al menos el mismo que el de la señal paso banda y suficientemente pequeño para que rechace el espectro no deseado. En este caso se ha supuesto fO>fR, estudie el caso en el que fO<fR. De esta forma, eligiendo el valor del oscilador y el filtro adecuado se puede desplazar el espectro de la señal pasobanda de entrada a la frecuencia deseada. Debe observarse que existen dos valores posibles del oscilador local que desplazan el espectro a la posición deseada. La arquitectura elegida fija la selectividad y pendientes del filtro. Los mezcladores o conversores de frecuencia son circuitos muy usados en sistemas de comunicaciones por su facultad de desplazar el espectro a una determinada posición. Este circuito es parte fundamental del receptor superheterodino.

Tipos de receptores de radio
Los tipos de receptores de radio que se han desarrollado han sido muy variados, desde los primitivos receptores equipados con el "cohesor" cómo detector de las señales de radiofrecuencia hasta los superheterodinos con varias conversiones, filtros a cristal y otros refinamientos. En la figura número uno se puede ver el esquema de un receptor con cohesor. Las ondas de radio captadas por la antena producen pequeñas chispas entre las limaduras que constituyen el "cohesor", haciéndole conductor, por lo que el electroimán se activa cerrando sus contactos. Una vez que ha cesado la radiofrecuencia, el cohesor recibe un golpe de un pequeño martillo, con lo que las limaduras se separan, desactivando el electroimán y quedando el sistema preparado para la recepción del siguiente tren de ondas de radio. En la figura número dos tenemos un receptor de aquella época, donde se puede observar el cohesor y el resto de elementos mecánicos. El conjunto está alimentado con unas baterías que se pueden ver en la parte posterior del receptor. Otro dispositivo detector de ondas de radio utilizado fue el detector magnético, desarrollado por Marconi. Un hilo de hierro se mantiene en movimiento por la parte interior de una bobina conectada al circuito antena-tierra. Las ondas de radio generan un campo magnético que induce una corriente sobre otra bobina concéntrica con la primera. En la figura número tres se puede ver un esquema de este detector y en la figura número cuatro tenemos una fotografía de uno de estos detectores. A la vista de los adelantos y refinamientos actuales, parece casi imposible que se pudiesen recibir ondas de radio con estos dispositivos.

Otro tipo es el receptor réflex, en el que se utiliza la misma válvula para la amplificación de RF y de BF, obteniendo un buen rendimiento con economía de componentes. No obstante, la selectividad sigue siendo mediocre por la presencia de un único circuito sintonizado. Los inconvenientes de los receptores de reacción y réflex quedan mejorados en otro tipo de receptor, llamado de radiofrecuencia sintonizada. En este receptor, hay varios circuitos sintonizados, con lo que la selectividad mejora y la presencia de varios pasos hace que haya una buena sensibilidad frente a señales débiles. Existe el inconveniente de que la sintonización es un poco complicada por la presencia de varios controles de sintonía. Las figuras dieciséis y diecisiete nos muestran este tipo de receptor. Para que el lector tenga una idea de las condiciones de recepción de los antiguos aparatos, se propone la construcción de un receptor réflex de estado sólido, en el que se utiliza un número reducido de componentes, que se pueden obtener fácilmente.

Receptores de FM

Receptores de radio de FMInformación sobre la plantilla
Concepto: dispositovo capaz de recepcionar ondas de radio cuya portadora presenta variaciones de frecuencia
Un receptor de radio de FM (Modulación por Frecuencia) es un dispositovo capaz de recepcionar ondas de radio cuya portadora presenta variaciones de frecuencia y no de amplitud como es el caso de la Modulación por Amplitud (AM), por las características y calidad en la recepción muy superiores a la AM, hoy día se ha popularizado mucho la transmisión de alta fidelidad empleando la modalidad de FM.

El receptor superheterodino de FM tiene mucho en común con el receptor superheterodino de AM, muchos de los bloques o elementos que lo integran son teóricamente similares, y cumplen las mismas funciones, aunque claro está, funcionando de manera diferentes, téngase en cuenta que en la modulación de amplitud (AM), el parámetro que se varía es la amplitud de la señal, mientras la frecuencia se mantiene constante, en la modulación de frecuencia (FM) ocurre todo lo contrario, la amplitud de la señal se mantiene constante siendo la frecuencia de la señal portadora la que se hace variar, las diferencias más marcadas entre ambos receptores se manifiestan a partir de la etapa conversora, y entre ellas podemos enumerar: 1. Como primera cuestión el ancho de banda de la frecuencia intermedia (FI) es de 150 Khz. 2. Utiliza después de las etapas de FI un limitador de amplitud 3. El demodulador responde a las variaciones de frecuencia. 4. Las etapas de audio presentan un ancho de banda mayor que en los receptores de AM, alcanzando una banda de paso desde los 30 Hz hasta los 15 Khz, mientras que en los receptores de AM cuando más es de 8 Khz. 5. El receptor de FM para compensar sus características de banda ancha necesita más etapas de amplificación en su sección de FI ya que el producto ganancia/ancho de banda es menor.

La FM es utilizada fundamentalmente en la radiodifusión de alta calidad, muy superior a las que se pueden realizar con un equipo de AM, aunque también se aplica en la TV y otras aplicaciones relacionadas con las comunicaciones tanto civiles como militares

En la figura se muestra el esquema en bloques del receptor de FM, como se aprecia, la arquitectura de este sistema es muy similar al del receptor de AM e incluso muchos de los módulos del receptor de FM funcionan de forma similar al de AM, pues ambos son receptores superheterodinos, es decir, mediante un conversor de frecuencia logran transformar las señales recibidas en la llamada frecuencia intermedia (FI), bloque este que además de amplificarlas eliminan perturbaciones e interferencias como las producidas por el canal adyacente.

Antenas

Antena Emisora 

una antena en un transmisor de radio, es lanzar las ondas de radio al espacio. En un receptor, la idea es recoger toda la potencia de transmisión posible y suministrarlo al sintonizador. Para los satélites que están a miles de kilómetros de distancia, su utilizan antenas que pueden llegar a tener hasta 60 metros de diámetro.

Antena Receptora

Una antena receptora posee las mismas propiedades que la antena transmisora, deberá tener las misma polarización, directividad, ancho de banda y tener buena ganancia. El tipo de antena receptora a utilizar estará en dependencia de las condiciones locales donde esté situado el receptor y por la frecuencia de la señal de radiofrecuencia que se desee captar.

Tipos de Ondas 

Antenas Dipolo:  Todas las antenas de dipolo tienen un patrón de radiación generalizado. Primero el patrón de elevación muestra que una antena de dipolo es mejor utilizada para transmitir y recibir desde el lado amplio de la antena. Es sensible a cualquier movimiento fuera de la posición perfectamente vertical. Se puede mover alrededor de 45 grados de la verticalidad antes que el desempeño de la antena se degrade más de la mitad.

Antenas Dipolo Multi-Elemento:  Las antenas multi-elemento tipo dipolo cuentan con algunas de las características generales del dipolo simple. Cuentan con un patrón de elevación y azimuth similar al de la antena dipolo simple. La diferencia más clara entre ambas es la direccionalidad de la antena en el plano de elevación, y el incremento en ganancia debido a la utilización de múltiples elementos. Con el uso de múltiples elementos en la construcción de la antena, esta puede ser configurada para diferentes ganancias.

Antenas Yagi:  Estas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno de ellos transmite las ondas de radio. El número de elementos (específicamente, el número de elementos directores) determina la ganancia y directividad. Las antenas Yagi no son tan direccionales como las antenas parabólicas, pero son más directivas que las antenas panel.

Antenas Parabólicas:  Las antenas parabólicas usan características físicas así como antenas de elementos múltiples para alcanzar muy alta ganancia y direccionalidad. Estas antenas usan un plato reflector con la forma de una parábola para enfocar las ondas de radio recibidas por la antena a un punto focal. La parábola también funciona para capturar la energía radiada por la antena y enfocarla en un haz estrecho al transmitir.  Al concentrar toda la potencia que llega a la antena y enfocarla en una sola dirección, este tipo de antena es capaz de proveer muy alta ganancia.

Antenas Microstrip: Estas antenas pueden ser hechas para emular cualqueira de los diferentes tipos de antenas antes mencionados. Las antenas microstrip ofrecen varios detalles que deben de ser considerados. Debido a que son manufacturadas con pistas en circuito impreso, pueden ser muy pequeñas y livianas. Esto tiene como costo no poder manejar mucha potencia como es el caso de otras antenas, además están hechas para rangos de frecuencia muy especificos. En muchos casos, esta limitación de frecuencia de operación puede ser benéfico para el desempeño del radio. Debido a sus características las antenas microstrip no son muy adecuadas para equipos de comunicación de banda amplia.

Radio De Galena

La antena: Captura en el espacio, la energía de las ondas de radio. Esta se puede construir con un conductor de cobre o aluminio ya sea alambre o cable de cualquier diámetro. El conductor debe ser lo más largo y ubicar lo lo más alto posible. Ejemplo, en el tejado o entre dos paredes de la habitación

Tierra: Se le denomina tierra, a la zona de la placa (vena de cobre de mayor tamaño), chasis, conductos metálicos u otras, que sirvan para amortizar las señales parásitas de un circuito determinado. Para crear la tierra del receptor se toma un conductor donde uno de los extremos estará conectado a un objeto que se encuentre sumergido en tierra. Además del conducto de gas o agua siempre y cuando sea de metal y presente un buen contacto eléctrico con la tierra.

Circuito de sintonía

Es la parte del receptor de radio encargada de seleccionar y sintonizar una emisora de las que llegan al antena. Dicho circuito está formado por un núcleo o barra de ferrita y las bovinas representadas en el circuito como L1, L2 y un condensador variable en paralelo.

C1 Condensador variable de radiofrecuencia, . de 0 a 500 uf

La bovina L1 recibe desde la antena, todas las señales trasmitidas por las emisoras locales. L1 induce en L2 una tensión proporcional a cada una de las emisoras captadas. La frecuencia de resonancia creada por el circuito tanque L2-C1, crea en la bovina L2 una tensión Q veces mayor que la captadas por la antena. Alterando la capacidad de C1 varía la frecuencia de resonancia, permitiendo que la emisora cuya frecuencia coincida como la de resonancia del circuito tanque sea la demodulada por el diodo rectificador.

El núcleo de ferrita y las bobinas de acoplamiento L1 y de onda media L2, se encuentran en la parte interna de los radio y radio tocadiscos, estos traen de fabrica una barra por lo general de color negro o gris oscuro con bobinas enrolladas sobre pequeñas secciones de plástico o papel en forma de tubo.

Para el diseño de la bobina L1 se crean de 12 a 20 espiras continuas con el conductor de las bobinas existentes y para el caso de L2 de 60 a 75 espiras todas ellas continuas, las cuales se fabrican en las secciones de plástico o papel sobre la barra de ferrita. De igual forma se puede utilizar las bobinas originales del núcleo de ferrita, para ello debe localizarse la bobina de menor espira para L1 y las restantes para L2 o L3 de existir o necesitarse una mejor sintonía.

Circuito de detección

La señal que llega al diodo D1, es la emisora sintonizada por el circuito LConcejos para el montaje del receptor.1-C1. Esta señal de Radio de Amplitud Modulada (AM) no puede ser escuchada por el oído humano, para ello se debe separar (demodular) la señal de baja frecuencia (audio) de la alta frecuencia (portadora) utilizada para transportar la señal de audio a largas distancia. El diodo realiza la función de rectificar la tensión de alterna en un semiciclo de directa pulsante, aunque aun no es audible si esta preparada para posteriormente ser procesada por el auricular.

El diodo rectificador de señal D1 puede ser cualquiera de estos tipos: 1N43, 1N60, 1N60BB, 1N34A, OA81 actos para (demodular) señales pequeñas (como 150 milivoltios)

El condensador (C2 de 1000 a 4700 pf), se encarga de eliminar las tensiones de alternas (ruido, alta frecuencia, etc.) dejando pasar en teoría, solo la señal de audio frecuencia (B.F).

Bocina

El auricular por su parte, se encarga de convertir los pulsos eléctricos en ondas sonoras, lo cual se traduce como la voz del locutor, la música, etc.

Telégrafo

Cuando en la estación emisora se cierra el interruptor, comúnmente llamado manipulador, circula una corriente desde la batería eléctrica hasta la línea y el electro-imán, lo que hace que sea atraída una pieza metálica terminada en un punzón que presiona una tira de papel, que se desplaza mediante unos rodillos de arrastre, movidos por un mecanismo de relojería, sobre un cilindro impregnado de tinta, de tal forma que, según la duración de la pulsación del interruptor, se traducirá en la impresión de un punto o una raya en la tira de papel. La combinación de puntos y rayas en el papel se puede traducir en caracteres alfanuméricos mediante el uso de un código convenido, en la práctica el más utilizado durante muchos años ha sido el código Morse.

¿Como Funciona una Radio?

se hace contacto de manera intermitente con una moneda en dos polos de una pila y se tendrá una señal que fluctuará entre el voltaje de la pila y cero. Esta es una onda cuadrada. Aunque si queremos transmitir señales más complejas se necesitara algo más: un capacitor y un inductor, para así transformar la onda cuadrada en una onda sinusoidal.

La gran ventaja de las ondas sinusoidales es que las se pueden modular, y de esta manera encriptar la información que será transmitida, ya sea una canción, una señal de televisión o la voz del locutor.

Al sintonizar una señal de radio lo que se hace es elegir una frecuencia o una amplitud en concreto. Una vez encontrada la amplitud o frecuencia que caracteriza la señal usando el sintonizador se amplifica y se envía a un detector que interpretando la modulación que contiene extrae la información. Entonces la señal llega a los altavoces, y con ayuda de unos transistores se amplifica.

Los sonidos captados por los micrófonos que están en la sede de la emisora, viajan hasta cada casa convertida en señales electromagnéticas, para ello, primero van desde la emisora hasta la antena, en la cual producen una variación eléctrica que finalmente gracias a un transformador eléctrico que la produce y la magnífica llega a las casas. Una vez allí, otra serie de componentes que están en tu radio receptor la transforman nuevamente en sonido.

Historia de la Radio 

Después de que Samuel Morse y Alexander Graham Bell desarrollaron el telégrafo y el teléfono, los científicos e inventores del siglo XIX se encontraron con un nuevo reto: conseguir transmitir el sonido sin emplear el cable.


El primero en dar un paso en este sentido fue el escocés James Clerk Maxwell, que presentó la Teoría Electromagnética en 1867, en la que, mediante cálculos matemáticos, predijo la posibilidad de crear ondas electromagnéticas y propagarlas por el espacio.

20 años después, el físico alemán Heinrich Hertz probó la teoría de Maxwell. Fabricó un oscilador con el que podía crear ondas electromagnéticas y demostró que éstas tenían las mismas características que la luz. De esta manera, quedó comprobado que, construyendo los aparatos de emisión y recepción adecuados, era posible transmitir sonidos sin necesidad de cables.

A partir de entonces, muchos científicos intentaron mejorar esa transmisión. El francés Edouard Brandly inventó el cohesor, un aparato capaz de detectar ondas electromagnéticas, y el ruso Alexander Popov elaboró la primera antena.

El italiano Guglielmo Marconi comenzó a realizar pruebas uniendo todos estos aparatos y consiguió realizar la primera transmisión en 1894: envió señales sonoras a 250 metros de distancia. Dos años después, patentó su invento, poniendo fecha al nacimiento de la radio.

Sin embargo, Marconi no recibió apoyos en Italia, por lo que se marchó a Gran Bretaña donde continuó con sus experimentos. En 1898, puso en marcha el primer servicio de radiotelegrafía; un año más tarde, realizó la primera comunicación entre Inglaterra y Francia, y en 1901, consiguió llevar a cabo la primera transmisión transatlántica, entre Podhu (Gran Bretaña) y Terranova.

Pronto, se demostró que la radio era un sistema de gran valor. Por ejemplo, en 1899, la tripulación del barco R. F. Mathews pudo salvarse tras informar por radio que habían chocado con un faro.