Electrónica

Circuitos de comunicación

Receptor (radio)

El receptor de radio es el dispositivo electrónico que permite la recuperación de las señales vocales o de cualquier otro tipo, transmitidas por un emisor de radio mediante ondas electromagnéticas.

Funcionamiento

Un receptor de radio consiste en un circuito eléctrico, diseñado de tal forma que permite filtrar o separar una corriente pequeñísima, que se genera en la antena, por efecto de las ondas electromagnéticas (el fenómeno se llama inducción electromagnética) que llegan por el aire normalmente (aunque viajan por cualquier medio, inclusive el vacío) y luego amplificarla selectivamente, miles de veces, para enviarla hacia un elemento con un electroimán, que es el altavoz (o parlante), donde se transforman las ondas eléctricas en sonido.

En este circuito hay un condensador variable, que en las radios antiguas iba adosado a un botón de mando o perilla, de modo que al girarlo se varía la capacidad del condensador. El efecto de la variación de la capacidad del condensador en el circuito es filtrar corrientes de distinta frecuencia, y por lo tanto, escuchar lo transmitido por distintas emisoras de radio.

El receptor de radio más simple que podemos construir es el denominado en los orígenes de la radio receptor de galena.

Se llamaba así porque el material semiconductor que se utilizaba como diodo detector era una pequeña piedra de este material sobre la que hacía contacto un fino hilo metálico al que se denominaba bigote de gato. Este componente es el antecesor inmediato de los diodos de germanio o silicio utilizados actualmente.

Este receptor rudimentario sólo permite la audición de emisoras potentes y no muy lejanas, ya que no dispone de amplificación de ningún tipo.

Evolución de los receptores

El diodo de galena inicial fue sustituido posteriormente por la válvula de vacío, componente electrónico basado en el efecto Edison, esto es, la propiedad que tienen los metales en caliente de liberar electrones. Esta válvula permitió conseguir una mejor sensibilidad.

La invención del transistor al final de los años cuarenta, permitió la miniaturización de los receptores y su fácil portabilidad, al no depender de la conexión a la red eléctrica.

También las técnicas de recepción han evolucionado notablemente desde los inicios de la radio, empezando por la utilización de otros tipos de modulación distintos a la de amplitud, como la modulación de frecuencia, la Banda lateral única, la modulación digital, las diversas configuraciones de los receptores, la propia evolución de los componentes, desde la válvula termoiónica al transistor y luego al circuito integrado.

En lo que a la configuración se refiere, el receptor más elaborado y más eficiente, en cuanto a sensibilidad y selectividad combinadas es el denominado superheterodino, aunque han existido otros más sencillos pero menos eficientes, como el de radiofrecuencia sintonizada, el regenerativo y el superregenerativo.

Tipos de receptores

Receptor AM

Receptor FM

La transmisión en frecuencia modulada aporta varias ventajas, en comparación con la amplitud modulada:

• Mayor fidelidad, se debe a que en FM la señal de modulación (audio) fluctúa entre 50 Hz a 15 kHz. el mensaje musical o hablado que contiene la portadora es más completo y lógicamente cuando el mensaje se reproduce en el parlante del receptor el sonido es más rico de tonos y armónicos, mientras la AM solo llega a una frecuencia máxima de 5 kHz.
• Tiene la posibilidad de eliminar señales indeseables, se debe a que en FM la modulación la contiene la onda portadora en forma de frecuencia variable y amplitud constante, toda interferencia que causa variaciones puede ser eliminada fácilmente usando en el receptor la etapa limitadora. Pero en AM el mensaje se tiene en forma de variaciones de amplitud si usamos parte de limitador se estaría limitando parcialmente parte de la señal útil.

Elementos del receptor de FM

En la actualidad los receptores FM están compuestos por transistores y por circuitos integrados, que deben trabajar a una frecuencia de 88 a 108 MHz.

• Antena receptora: En receptores portátiles las antenas son de tipo telescópico y los que tienen en el hogar se forma de un conjunto de conductores que son cortados de una longitud apropiada para una banda de 88 a108 MHz.
• Amplificador de radiofrecuencia: Es el tipo sintonizado, básicamente se encarga de seleccionar una emisora de FM y posteriormente la entrega al sistema conversor conformada por un transistor de alta frecuencia con base a tierra o emisor a tierra.
• Sección conversora: Cambia la frecuencia portadora de emisora seleccionada a un valor de FI (Frecuencia Intermedia) cuyo valor es de 10.7 MHz. En receptores baratos y económicos la conversora usada es auto DINA y en receptores de mayor costo o valor es del tipo de oscilador separado y con control automático de ganancia.
• Canal o sección de frecuencia intermedia: Formado por dos o tres etapas, sintonizado para una frecuencia de 10.7 MHz, se encarga de seleccionar y amplificar la nueva frecuencia a que fue convertida la estación seleccionada cuyo componente finalmente es entregado al discriminador. El canal de FI. (Frecuencia Intermedia) realmente constituye el amplificador principal de la sección de RF.(Radiofrecuencia) tanto de FM y AM, con la única diferencia de que existen dos canales diferentes.
• Discriminador FM: Tiene a su cargo la función demoduladora, es decir se encarga de extraer el envolvente de modulación, en consecuencia en su circuito de salida obtendremos la señal de audio determinada principalmente por la forma de conexión de los diodos, determinando dos tipos de discriminadores:discriminador de Foster y detector de relación.
• Sección de audio: Es el amplificador de audio que sirve tanto como para AM y FM. Comienza en el control de volumen (mono ó estereo) precedidos de una llave selectora para operar con FM ó con AM. Si el aparato es del sistema estereo la calidad es mejor con sus canales Izquierdo-Derecho que atraviesan el codificador. Cada canal Izq.-Der. opera con su propio parlante.
• Preamplificador de audiofrecuencia
• Parlantes
• Fuente de alimentación

Receptor DAB

La Radio DAB es el más significativo avance en tecnología de radio desde la introducción del FM stereo. Aporta varias ventajas, en comparación con la Frecuencia Modulada:

• Ofrece mayor número de emisoras, información en la pantalla del receptor como el título de la canción y mayor facilidad para sintonizar las emisoras porque ya no hay que buscar las frecuencias manualmente.
• Proporciona gran calidad en la recepción de señales sonoras, equivalente a la del Disco Compacto. Resuelve los problemas de distorsión y cancelaciones que sufren las señales de FM en móviles (vehículos en movimiento).
• Permite una red de frecuencia única por lo que no hay que resintonizar el receptor si uno se desplaza de un sitio a otro.

Construcción de un receptor casero

Para construir una radio a galena con componentes modernos se requiere de estos componentes:

• D1: [Diodo] de germanio de cualquiera de estos tipos: 1N43, 1N60, 1N60BB, 1N34A, OA81 para rectificar (demodular) señales pequeñas de 150 mV.

• T1: Una bobina de núcleo de ferrita, que puede obtenerse de un receptor de radio AM desechado.

• CV: Condensador variable de radiofrecuencia, que puede obtenerse de un receptor de radio AM desechado. Lo ideal es que sea de 365 pF.

• Audífonos de 2 kΩ a 4 kΩ de impedancia. Estas impedancias son mejores en los detectores que funcionen con galena, pirita, o magnetita. En caso de los que se sirven de detectores armados a partir de diodos de germanio se pueden utilizar impedancias mayores obteniendo un excelente nivel de sonido. El audifono también se puede construir con dos cápsulas o discos piezo eléctricos.

• Cable recubierto, que actúa como antena de radio (se recomienda de más de 30 metros).

Procedimiento

Armar todos los componentes según el diagrama. Un extremo de la bobina primaria va a la antena. Funcionaría a la perfección con una antena de unos 30 mt de cable, que puede rodear una habitación y el otro extremo a tierra. La bobina del secundario, se coloca en paralelo con el condensador variable, y de ahí al diodo rectificador de germanio con una caída de voltaje de 0,3V. y que va en serie con los auriculares.

En caso de utilizar una antena exterior, no se deberá operar en días de tormentas, y si las condiciones del lugar presentan días de mucho viento, se sugiere un circuito adicional y/o descarga de electricidad estática para la antena ya que esta puede cargarse, por el roce del viento, de energía electrostática y así generar choques eléctricos al usuario de la radio.

En general, no se tendrá una excelente recepción ni tampoco una buena selectividad ni mucho menos un buen sonido, pero agregando algunos componentes extras como altavoces de PC es posible construir una radio mejor. La mejor época de recepción o de propagación de ondas de radio es en otoño/invierno.

Se pueden usar trucos, como un amplificador de guitarra para aumentar el sonido todo lo que queramos a los altavoces o a unos auriculares. Podemos usar también la tarjeta de sonido de un computador.

Observaciones

Cristales de galena natural (izquierda) y artificial (derecha) empleados en radios primitivas.

• La bobina de ferrita puede ser sustituida por una de cobre y núcleo dieléctrico que podemos construir así: Como bobina primaria, sobre un tubo de PVC de 25mm. de diámetro enrollar un cable de cobre esmaltado de unas 32 vueltas, y a continuación, pegada a esta pero independiente, otra de 150 vueltas de alambre de cobre esmaltado de unos 0,2 mm. o incluso más para evitar perdidas.

• La conexión a tierra que usaremos, si no tenemos accesible la de un enchufe o toma de corriente -cuidado con esto si no sabemos electricidad-, puede ser cualquier tubería metálica de agua -evitar las de gas-. También puede enterrarse en la tierra una varilla metálica a manera de estaca para poner a tierra el circuito.

• En lugar de un diodo puede emplearse un detector de bigote de gato (Cat's-whisker detector), que se basa en un cristal de galena o pirita.

Antena emisora.

 REPRESENTACIÓN DE UN RECEPTOR SUPERHETERODINO DE CINCO VÁLVULAS  Y DOS GAMAS DE ONDAS  OM y OC. 

Año 1955. Un condensador variable tándem sintoniza la frecuencia de las ondas recibidas en la antena y, a la vez, selecciona una frecuencia en un circuito denominado oscilador local. Una válvula triodo mezcladora, conversora y osciladora, mezcla las señales y las envía a un  transformador filtro de FI (frecuencia intermedia), la señal resultante es amplificada por la válvula amplificadora FI y las envía al segundotransformador de FI. Este paso es muy importante  en la sensibilidad y selectividad del receptor. La señal resultante pasa al detector, válvula detectora, donde extrae la señal modulada de frecuencia intermedia y la convierte en una señal de baja frecuencia: audio. En  este paso está el control automático de volumen. La señal de audio procedente del paso anterior es amplificado por la válvula de potencia BF (baja frecuencia) para que el sonido pueda ser reproducido por el altavoz. Un transformador proporciona la tensión a filamentos de válvulas y alimenta de corriente continua al resto de circuitos  a través de una válvula rectificadora y condensadores de filtro.

Esquema teórico con nombre de los componentes.

 Maqueta demostrativa  con la situación de componentes.

Esta maqueta demostativa la he  construido con materiales reciclados de aparatos de radio muy antiguos y están colocados en orden de funcionamiento, el cableado es dibujado. Esto  me sirve para explicar el funcionamiento de los receptores  y  dar a conocer los componentes cuando hago exposiciones o asisto a alguna feria. Tiene mucha aceptación sobre todo en aquellos que no han conocido estos aparatos de antaño.

 Radio Philips 521V   www. jllacer.com

Radio Philips 521V, Componentes  y cableado.www.nvhr.nl

Radio Philips 521V. www. jllacer.com

EL  RECEPTOR A TRANSISTORES:  CÓMO FUNCIONA

Los diminutos transistores inventados por los laboratorios Bell  de EE UU en el año 1948 sustituyeron  a las voluminosas lámparas utilizadas tradicionalmente en la radio. Pueden funcionar como amplificador de señales, oscilador, conmutador o rectificador.

Transistores y diodo.

REPRESENTACIÓN DE UN CIRCUITO SUPERHETERODINO A TRANSISTORES

Es el característico que se montaba en el año 1960, funciona con cuatro pilas  6 voltios, cinco bobinas, seis transistores, un diodo y dos transformadores para el sonido. Las ondas son captadas por la antena de ferrita montada en el interior del aparato y son sintonizadas por el condensador variable, tándem. El primer transistor funciona como oscilador conversor, el segundo y tercero como amplificadores de frecuencia intermedia FI. A continuación encontramos el diodo detector,  el transistor cuarto  funciona como preamplificador y el cinco y seis como amplificadores de potencia cuya salida se conecta al altavoz a través del transformador de salida. Veamos:

Esquema teórico y  componentes.

Circuito impreso, antena ferrita, tándem, bobinas, transformadores y más componentes.

Radio transistores de la década de los 60 Lavis y Herfor.

Estos aparatos al ser portátiles y de reducidas dimensiones era muy común llevarlos al estadio de fútbol, al campo, a la playa, incluso se vendían con una robusta funda de cuero para facilitar su transporte y protegerlo de las caídas.