La Radio

La Radiofonía es una tecnología que posibilita la transmisión de señales mediante la modulación de ondas electromagnéticas. Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia del espectro electromagnético. Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico como lo es la Antena, induce en él un movimiento de la carga eléctrica o corriente eléctrica y que puede ser transformado en señales de audio

Descubrimiento de las ondas electromagnéticas:

Las bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron descritas por primera vez por James Maxwell en un documento titulado “Una Teoría Dinámica del Campo Electromagnético”, que describía sus trabajos entre los años 1,861 y 1,865. Su teoría, básicamente, era que los campos magnéticos variables crean campos eléctricos, y viceversa, con lo que unos y otros crearían a su vez nuevos campos eléctricos o magnéticos variables que se propagarían por el espacio en forma de campos electromagnéticos variables sucesivos los cuales se alejarían en forma de ondas electromagnéticas de la fuente donde se originaron.  Entre 1,886 y 1,888, Heinrich Hertz, fue el primero en validar experimentalmente la teoría de Maxwell, al idear como crear artificialmente tales ondas electromagnéticas y como detectarlas y a continuación llevando a la práctica emisiones y recepciones de estas ondas y analizando sus características físicas demostrando que las ondas creadas artificialmente tenían todas las propiedades de las ondas electromagnéticas teóricas y descubriendo que las ecuaciones electromagnéticas podían ser reformuladas en una ecuación diferencial parcial denominada ecuación de onda.  El dispositivo que diseñó para crear ondas electromagnéticas consistía en dos barras metálicas del mismo tamaño alineadas y muy próximas por uno de sus extremos, y que por el otro terminaban en una bola metálica. Sobre una de estas barras eran inyectados paquetes de electrones a muy alta tensión que a su vez  eran extraídos de la otra barra. Los intensos cambios en el número de electrones que esto provocaba en las barras daba origen a descargas de electrones de una a otra barra  en forma de chispas a través del estrecho espacio que las separaba, descargas que se producían de una forma que se podía calificar de elástica u oscilante ya que tras una inyección de electrones en una barra se producían descargas alternadas de electrones de una barra cada vez de menor intensidad hasta desaparecer al fin por las resistencias eléctricas. Estos cambios alternantes en el número de electrones que tenía cada barra provocaba que a lo largo de ellas se difundieran variaciones de la carga eléctrica de acuerdo con su longitud lo cual originaba campos eléctricos variables en torno de ellas de un diámetro similar a la longitud de ambas barras. Estos campos eléctricos variables daban origen a campos magnéticos variables y estos a nuevos campos eléctricos variables con lo que se producían ondas electromagnéticas que se difundían desde esas barras. Las inyecciones y substracciones de paquetes de electrones se conseguían mediante intensos impulsos eléctricos provocados por una bobina de un gran número de espiras que tenía sus extremos unidos cada uno a una de las dos barras y que tenía otra bobina de un de un pequeño número de espiras concéntrica a ella. Esta segunda bobina recibía breves impulsos eléctricos en baja tensión que inducía a la bobina de gran número de espiras la cual los transformaba en impulsos de muy alta tensión. El receptor era una barra metálica circular, de un tamaño que le hacía resonante para los campos electromagnéticos originados en las dos barras emisoras, que estaba abierta en un punto en el cual las corrientes de electrones provocadas en tal barra receptora por los campos magnéticos variables captados causaban pequeñas descargas de electrones visibles, igualmente en forma de pequeñas chispas.

Primeras transmisiones por radio:

Marconi - En 1,894 el italiano Guglielmo Marconi recibió la noticia de los efectos de las ondas electromagnéticas engendradas por un oscilador eléctrico inventado por Hertz. Dos años después Marconi obtenía la primera patente del mundo sobre la radio, la Patente Británica 12039, “Mejoras en la transmisión de impulsos y señales eléctricas y un aparato para ello”. Los equipos que empleaba eran:

1.- Un Generador de Chispas de muy alta tensión (como Emisor) que conectaba por un extremo a una gran antena no sintonizada y por el otro a tierra, con lo que producía algo que se podría definir como ruido electromagnético en un amplio margen de frecuencias más que ondas de radio de una frecuencia concreta.

2.- Un Cohesor o Coherer (como Receptor) que consistía en un pequeño recipiente de vidrio lleno de limaduras de metal ideado inicialmente para proteger de los rayos las instalaciones telegráficas. En 1,897 Marconi montó la primera estación de radio del mundo en la Isla de Wight, al sur de Inglaterra y luego en 1,898 abrió la primera factoría  de equipos de transmisión sin hilos, esto en Hall Street, Chelmsford, empleando a 50 personas. En 1,899 Marconi consiguió establecer una comunicación de carácter telegráfico entre Gran Bretaña y Francia. Dos años después se transmitiría por primera vez señales de lado a lado del Atlántico.

Popov - El 7 de mayo de 1,895 el profesor ruso Alexander Popov presentó un receptor capaz de detectar ondas electromagnéticas. Diez meses después - con un sistema completo de de recepción/emisión  de mensajes telegráficos, Popov transmitió el primer mensaje telegráfico entre dos edificios de la Universidad de San Petersburgo situados a una distancia  de 250mtrs.

Tesla - Nikola Tesla llegó también a producir y detectar ondas de radio pero generando – mediante alternadores - corrientes eléctricas de muy alta frecuencia que eran aplicadas a una gran antena y a tierra, con lo que se originaban ondas electromagnéticas que se transmitían a larga distancia y que eran captadas aprovechando las corrientes alternas que inducían en otras antenas unidas a tierra a través de circuitos resonantes, formados por inductancias y condensadores con los que buscaba  transmitir energía eléctrica a larga distancia sin necesidad de usar conductores metálicos. Hizo una demostración pública en 1,893 dirigiéndose al Franklin Institute de Filadelfia y a la National Electric Light Association en Saint Louis, Missouri, donde describió en detalle los principios de la radiocomunicación. Sus aparatos contenían todos los elementos que fueron utilizados en los sistemas de radio hasta el desarrollo de los tubos de vacío. En Estados Unidos, algunos  desarrollos clave en los comienzos de la historia de la radio fueron creados y patentados en 1,897 por Tesla. Sin embargo, la Oficina  de Patentes de Estados Unidos revocó su decisión en 1,904 y adjudicó a Marconi una patente por la invención de la radio posiblemente influenciada por los patrocinadores de éste en USA, entre los que se encontraban Thomas Alva Edison y Andrew Carnegie. En 1,960 el Tribunal Supremo de los Estados Unidos dictaminó que la patente relativa a la radio era legítimamente propiedad de Tesla, reconociéndolo de forma legal como inventor de ésta, aunque al final no trascendería en la opinión pública la cual sigue considerando a Marconi.

Desarrollo durante siglo xx:

En 1,906, Alexander Lee de Forest modificó el diodo inventado por John Fleming añadiéndole un tercer electrodo con la intención de que detectase las ondas de radio sin violar la patente del diodo, creando así el tríodo. Posteriormente se encontró que el tríodo tenía la capacidad de amplificar las señales radioeléctricas  y también generarlas, especialmente cuando se procedía a trabajar en alto vacio, algo que fue descubierto, analizado y perfeccionado por AT&T y de General Electric lo cual permitió la profileración de las emisoras de radio. En 1,907 el austriaco Von Lieben inventaba la válvula que modula las ondas de radio que se emiten y de esta manera creó ondas de alta potencia en la transmisión. La noche buena de 1,906 - utilizando el principio heterodino - Reginald Fessenden transmitió desde la estación Brant Rock en Massachusetts la primera radiodifusión de audio de la historia. Así, barcos en alta mar pudieron oir una radiodifusión que incluía a Fessenden tocando al violín la canción Holly Night  y leyendo un pasaje de la Biblia. Un gran paso en la calidad de los receptores se produce en 1,918 cuando Edwin Armstrong inventa el superheterodino. Las primeras transmisiones para entretenimiento regulares comenzaron en 1,920 en la Argentina teniendo como escenario la azotea del Teatro Colón de Buenos Aires. El 27 de agosto de ese año la Sociedad Radio Argentina transmitió la ópera de Richard Wagner, “Parsifal”, comenzando así con la programación de la primera radiodifusora del mundo. La primera emisora de carácter regular e informativo fue la KDKA de Pittsburgh (USA), iniciando a  emitir en 1,920. El 4 de noviembre de 1,922 se fundó en Londres la British Broadcasting Corporation (BBC) monopolizando todas las ondas radiales inglesas. En los primeros tiempos de la radio toda la potencia generada por el transmisor pasaba a través  de un micrófono de carbón.  En 1,920 la amplificación mediante válvula termoiónica revolucionó tanto los radioreceptores como los radiotransmisores.  En 1,928, compañías como Bell, Telefunken, Phillips y Radiola, consiguieron - a través de la comercialización de receptores de válvulas de receptores de válvulas que se conectaban a la red eléctrica - la audición colectiva de la radio. No obstante, fueron los laboratorios Bell los responsables del Transistor y , con ello, el aumento de la comunicación radiofónica. En 1,933 Edwin Armsdtrong describe un sistema de radio de alta calidad, menos sensible a los parásitos radioeléctricos que la AM (amplitud modulada), utilizando la FM (frecuencia modulada).  En 1,957 la firma Regency introduce el primer receptor transistorizado, lo suficientemente pequeño como para ser llevado en el bolsillo y alimentado por una pequeña batería, siendo las válvulas remplazadas para siempre. A finales de los años sesenta en los Estados Unidos la red telefónica de larga distancia emplea radio digital para sus enlaces. Desde 1,967 hasta 1,985 la radio entra en una época de declive debido a la competencia de la televisión y por el hecho de que las emisoras dejaron de emitir en onda corta por VHF. En 1,990 la nueva tecnología digital comienza a aplicarse al mundo de la radio. Aumenta la calidad del sonido y se hacen pruebas con la radio satelital, esta tecnología (llamada también Radio HD) permite el resurgimiento en el interés por la radio. Hoy en día la radio a través de Internet avanza con celeridad., aparejado con el desarrollo de la banda ancha y conquistando un público global.

AM es el acrónimo de Amplitud Modulada, - tipo de modulación lineal -  la cual consiste en modificar la amplitud de una señal de alta frecuencia (denominada portadora), en función de una señal de baja frecuencia (denominada moduladora), la cual es la señal que contiene la información que se desea transmitir. Una gran ventaja de AM es que su demodulación es muy simple y, por consiguiente, los receptores son sencillos y baratos. La AM es usada en radiofonía, en las ondas medias, ondas cortas e incluso en la VHF. La llamada onda media abarca un rango de frecuencia que va desde 550 a 1600 khz y es capaz de ser captada por la mayoría de radio receptores de uso doméstico.  FM Es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia. La FM contrasta con la AM, donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulación conocida como FSK. Dentro de los avances más importantes que se presentan en las comunicaciones, el mejoramiento de un sistema de transmisión y recepción en características como la relación “Señal/Ruido”, sin duda es uno de los más importantes, pues permite una mayor seguridad en las mismas. Es así como el paso de Modulación de Amplitud (AM), a la Modulación en Frecuencia (FM), establece un importante avance, no solo en el mejoramiento que presenta la relación “señal / ruido”, sino también en la mayor resistencia al efecto del  desvanecimiento y a la interferencia, tan comunes en AM. FM es el acrónimo de Frecuencia Modulada y es usada comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla. El tipo usado en la radiodifusión FM es generalmente llamado amplia FM o W-FM (de las siglas en inglés “Wide FM”).  Sin duda, la mayor aplicación de FM se encuentra en la radio, donde los receptores emplean un detector de FM y exhiben un fenómeno llamado efecto de captura, donde el sintonizador es capaz de recibir la señal más fuerte de las que transmiten en la misma frecuencia. Sin embargo, la falta de selectividad por las desviaciones de frecuencia causa que una señal sea repentinamente tomada por otra de un canal adyacente. Otras de las características que presenta FM  es la de poder transmitir señales estereofónicas. Entre los 88 y los 108 MHz se encuentran  las frecuencias asignadas a las radios comerciales de FM.

Otros usos de la FM:

1.- En las frecuencias intermedias de la mayoría de los sistemas de video analógico para registrar la luminancia (blanco y negro) de la señal de video.

2.- Para recuperar de la cinta magnética - sin la distorsión extrema – las señales de video con una gran variedad de componentes de frecuencia, de unos pocos hercios a varios megahercios, siendo también demasiado amplia para trabajar con equalisers con la deuda al ruido electrónico debajo de -60 db.

3.- La FM mantiene la cinta en el nivel de saturación, y, por tanto, actúa como una forma de reducción de ruido del audio, y un simple corrector puede enmascarar  variaciones en la salida de la reproducción, y que la captura del efecto de FM elimina a través de impresión y pre-eco.

4.- Se utiliza en las frecuencias de audio para sintetizar sonido. Esta técnica, conocida como Síntesis FM, fue popularizada a principio de los sintetizadores digitales y se convirtió en una característica estándar para varias generaciones de tarjetas de sonido de computadoras personales.