Esta séptima publicación está destinada a brindar información acerca del funcionamiento de cada componente de la radio así como también establecer una cierta relación de la radio con los temas tratados en el curso de física.
Ondas de radio
El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Khz y unos 300GHz. El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.
Dependiendo la geometría del circuito eléctrico en una antena por ejemplo, se puede controlar la distribución de la radiación emitida (si es transmisor) y la sensibilidad del detector (si actúa como receptor).
La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del espectro en función de su frecuencia: Ultra-alta, Muy Alta, Onda Corta, Onda Media, Onda Larga y Muy Baja Frecuencia.
Las ondas electromagnéticas son aquellas que son capaces de viajar a través del vacío, a diferencia de las ondas mecánicas que necesitan un medio material para poder hacerlo.
Como su nombre indica, la radiación electromagnética consta de carga eléctrica y magnética. Existe un enorme rango de ondas electromagnéticas y se diferencian por su frecuencia.
¿Por qué solo AM?
La piedra galena es un material que permite captar ondas de radio en las siguientes frecuencias: Onda Media (530 a 1700kHz) u Onda Corta (diferentes bandas entre 2 y 26 Mhz).
El oído humano percibe oscilaciones de 20KHz como máximo. Para que el oído humano pueda escuchar la información telegráfica se crea el concepto de la onda portadora y de la modulación.
La onda portadora es la RF de la emisora o la frecuencia a la cual se transmite la onda de radio y la modulación es el agregado de la información modificando algún parámetro de la RF. En un principio sólo se modificó la amplitud de la RF dando lugar a la AM o Amplitud Modulada.
Una onda portadora es una forma de onda, generalmente sinusoidal, que es modulada por una señal que se quiere transmitir.
Esta onda portadora es de una frecuencia mucho más alta que la de la señal moduladora (la señal que contiene información a transmitir)
En un principio se consideraba que las señales de radio se transmitían por el aire pero luego se demostró que las ondas de radio se pueden transmitir en el vacío. Lo que se transmite entre el emisor y el receptor son ondas electromagnéticas. Es decir, un campo electromagnético; en cierto momento se genera un vector de campo magnético que luego se transforma en un vector de campo eléctrico y luego vuelve a ser magnético, y así mientras se transforma avanza y transporta la información. Como el campo o el vector de campo se transforma constantemente de eléctrico en magnético, la antena del receptor puede ser un simple cable o varilla (captador de campo eléctrico) o una bobina (captación de campo magnético).
El receptor es muy elemental y no podemos pretender de él una elevada sensibilidad (capacidad para recibir emisoras lejanas). Probablemente solo pueda recibir emisoras locales de mucha potencia. Las emisoras alejadas, o no se escuchan o se escuchan junto a un ruido de fondo similar al de una fritura.
Ese ruido existe en todos los receptores de radio con modulación analógica que se puedan fabricar.
Si el receptor es muy sofisticado el ruido se minimiza pero jamás desaparece ya que ese ruido es una característica intrínseca de los circuitos electrónicos.
La corriente eléctrica que circula por un circuito nunca es absolutamente precisa. En efecto los átomos no ocupan una posición fija se mueven dentro de una posición de equilibrio determinada de acuerdo a un movimiento llamado browniano.
Los electrones dentro de la antena no pueden abstraerse de esta ley general de la física y la antena genera la señal de la emisora junto con una señal de ruido. El ruido solo se puede reducir si se baja notablemente la temperatura hasta valores cercanos al cero absoluto de -273 ºC. A esa temperatura desaparece el movimiento browniano y por lo tanto el ruido.
En nuestra radio elemental el ruido se manifiesta en todos y en cada uno de sus componentes.
Solo dos componentes pueden ayudar a reducir el ruido de nuestro receptor: la bobina y el capacitor variable.
En efecto el ruido que induce la antena tiene todas las frecuencias del espectro. La bobina y el capacitor operan como un filtro que solo deja pasar las frecuencias correspondientes a su frecuencia de resonancia y algunas frecuencias cercanas. Cuando mayor sea la calidad de estos componentes más selectivo es el filtro y menos ruido deja pasar.
Funcionamiento de la radio galena
Los receptores o aparatos de radio interceptan una señal de radio mediante la antena, la amplifican, la demodulan y luego reproducen con la misma modulación (audio) con que fue enviado desde una estación remota. Los distintos modelos difieren en la forma como procesan internamente la señal original y en los circuitos empleados para tales efectos.
Los primeros receptores recibieron el nombre de receptores de cristal o galena ya que eran construidos con un cristal de galena o carborundum, un material que permite el paso de la corriente en una sola dirección.
Analizamos cada una de las etapas del receptor de galena. En el alambre de la antena están presentes una gran cantidad de emisoras de radio, siendo las señales más fuertes aquellas de las emisoras más cercanas o que transmiten con mayor potencia en kilovatios.
Al estar conectada la antena al primario de la bobina o transformador de antena, la energía de radiofrecuencia, por ser corriente alterna, induce un voltaje o señal en el secundario de esa bobina. Este secundario esta conectado en paralelo con un condensador variable, formando un circuito resonante. Cuando se hace girar la perilla del condensador variable, se cambia su capacidad y por lo tanto cambia la frecuencia de resonancia del circuito y se sintonizan las diferentes emisoras.
A este circuito o etapa se le llama circuito sintonizador y su función básica es seleccionar cual emisora se va escuchar en un momento dado. Esta señal de la emisora sintonizada, esta formada por una onda de alta frecuencia cuya amplitud esta modulada por la señal sonora o de audio.
Esta señal se rectifica por medio de la piedra galena, o sea que se eliminara su parte negativa quedando media onda de la original. A esta etapa se le llama etapa detectora. Después, esta señal se lleva a un audífono, el cual convierte la corriente eléctrica de audio o baja frecuencia, en sonidos que son escuchados por el oído humano. Este circuito por ser tan simple, tiene poca selectividad y baja sensibilidad pero es muy útil para comprender la teoría básica de un receptor de radio.
Uno de los aspectos más importantes de este tipo de receptores es que no requieren circuito de alimentación ya que la energía para activar el audífono la toman de las mismas ondas de radio que llegan a la antena. (En el caso de nuestra radio utilizamos parlantes, para la presentación en clase).
Por lo tanto, la impedancia será mínima e igual a la resistencia óhmica. Esto también equivale a decir, que el circuito estará en fase. 
y siendo,
, entonces, 
y así Z=R. En el estado de resonancia eléctrica, al ser la impedancia mínima, la intensidad eficaz de la corriente será máxima. Simultáneamente, la diferencia de potencial o tensión eléctrica correspondiente a , tiene valores máximos iguales. Otra característica de los circuitos resonantes es que la energía liberada por un elemento reactivo (inductor o capacitor) es exactamente igual a la absorbida por el otro. Es decir, durante la primera mitad de un ciclo de entrada el inductor absorbe toda la energía liberada por el capacitor, y durante la segunda mitad del ciclo el capacitor vuelve a capturar la energía proveniente del inductor. Es precisamente esta condición "oscilatoria" que se conoce como resonancia, y la frecuencia en la que esta condición se da es llamada frecuencia resonante. Los circuitos resonantes son especialmente útiles cuando se desea hacer "sintonizadores" o "tuners", en los cuales se quiere dar suficiente potencia a sólo una frecuencia dentro de un espectro. Por ejemplo cuando sintonizamos una emisora de radio en nuestro receptor lo que se ha producido es una condición de resonancia para la frecuencia central de esa radio-emisora. En el caso de los receptores de radio comerciales tienen un circuito resonante "ajustable" para poder seleccionar la frecuencia resonante adecuada. Funciones de los dispositivos
Piedra Galena:
En nuestra radio utilizamos una piedra galena como detector. La galena es un mineral natural compuesto por plomo y sulfuro que tienen un lustre metálico.
El mineral de galena tiene la característica de dejar pasar la corriente en un solo sentido y así podremos oír las transmisiones.
La antena:
Cualquier trozo de alambre o metal actúa como antena. Mientras las ondas de radio pasan a través del alambre, el mismo se induce y se crean voltajes minúsculos.
Cuanto más largo es el alambre de antena mayor es el voltaje que obtendremos. Debido a que existen una cantidad importante de ondas en el medio, el voltaje obtenido es producto de todas esas ondas. La antena está conectada con una bobina y a su vez con un capacitor variable.
El largo de la antena guarda una relación con la frecuencia transmitida.
La antena que utilizamos se demomina “antena cuadro” la cual es necesario orientarla, consigue separar las emisoras, y recibe mucho mejor las ondas que llegan perpendiculares a ella.
Para la construcción de la misma se utilizaron aproximadamente 16.67 metros de alambre de cobre (material buen conductor).
La tierra:
La radio deberá ser conectada lo mejor posible a tierra para poder generar una diferencia del potencial que atraviese la bobina. En el caso que las ondas captadas sean muy intensas, posiblemente no se requiera una conexión a tierra.
Una buena conexión a tierra mejora grandemente la respuesta del detector. Puede consistir en un alambre corto unido al sistema y conectado con una barra de metal clavada en la tierra húmeda.
La bobina y los capacitores:
La bobina y el capacitor forman un filtro que permite seleccionar la onda de radio que se desea trabajar. Nuestra bobina se compone de unas 100 vueltas de hilo de cobre esmaltado.
El capacitor variable se compone básicamente de dos placas del metal separadas por un espacio muy pequeño que se diseña para poderlo variar y de esta forma sintonizar. En nuestro caso obtuvimos un capacitor variable de otra radio ya existente.
La señal filtrada a través de la bobina y el capacitor pasa a través del detector hacia un capacitor fijo que actúa como filtro de las altas frecuencias y luego hacia un dispositivo de sonido, en nuestro caso, los parlantes de computadora.
http://www.info-radiofrecuencia.es
http://electronicacompleta.com/lecciones/radio-de-am/
http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_portadora
http://www.forosdeelectronica.com/proyectos/radio-galena.htm
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