Aprendiendo electricidad.

1. 12/ Radio de AM
La electrónica no tiene final pero tiene un principio claro. La radio; en efecto todo
comenzó realmente en forma industrial y comercial cuando se fabricó la primer radio en
el mundo y se realizó la primer transmisión comercial. Y aunque parezca increible si
hoy fabricamos un receptor de radio idéntico a ese receptor del siglo pasado funciona y
es el dispositivo mas didáctico que Ud. se pueda imaginar.
En una radio galena se aplican los principios mas importantes de la electrónica y de ella
podemos comprender los conceptos mas importantes como el uso de la onda portadora y
la modulación. Y como hacemos siempre en este curso el alumno no tiene que estudiar
leyendo y memorizando solo requerimos de el que realice los trabajos prácticos
virtuales y reales como este que ilustra la presente entrega.
No se conforme con leer nuestras entregas. Utilice su tiempo construyendo los
dispositivos y realizando las prácticas virtuales que eso vale mas que estudiar la fría
letra como si fuera una novela. Involúcrese si quiere aprender realmente.
La radio de AM
Las primeras transmisiones de radio fueron telegráficas. Los transmisores eran muy
similares a nuestro generador de RF, aunque por supuesto no tenía un microprocesador.
La señal de radiofrecuencia se generaba haciendo saltar un arco al circuito resonante por
cierre de un manipulador telegráfico. Como se usaba un circuito resonante de muy alto
Q (baja resistencia en el inductor) la señal no se atenuaba y se transmitía un pulso corto
como el indicado en la figura 1 mientras se mantenía la chispa.
Fig. 1 Transmisor a chispa
De este modo dos impulsos seguidos equivalen a un punto y dos separados a una raya.
Luego en el receptor se sintonizaba la señal en otro circuito de alto Q y la señal captada
operaba una bobina con un diafragma metálico o con limaduras metálicas que generaba
un ruido tipo “clic” con cada impulso. El alumno debe realizar una práctica virtual
construyendo el circuito de la figura 1 y operando la barra espaciadora del teclado.
Más adelante comenzaron a usarse circuitos que producían tonos similares al de nuestro
generador de RF, de modo que podían generar un tono corto para el punto y uno largo
para una raya. Si lo analizamos en profundidad, esto significa que la primer transmisión
de radio que se concretó en el mundo fue una transmisión digital utilizando el código
Morse, que además era un código de largo variable porque las letras más comunes
tienen dos tonos y las menos comunes tres. A este tipo de transmisión se la llamo se
llamó “de radio con modulación telegráfica” y tenía solo dos niveles: RF máxima y
silencio. Como los máximos se repiten a ritmo de audio se escucha una señal cuadrada
del tipo tono de audio.

2. El oído humano percibe oscilaciones de 20KHz como máximo. No existe modo, por lo
tanto, de que el oído escuche la señal de RF de un transmisor de OL que como sabemos
tiene una banda de 530 a 1650KHz.
Para que el oído humano pueda escuchar la información telegráfica se crea el concepto
de la onda portadora y de la modulación.
Onda portadora y onda modulante
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. Pero posteriormente se moduló la frecuencia dando lugar a las
transmisiones de FM (Frecuencia Modulada).
El alumno debe captar perfectamente el concepto de onda portadora y onda modulante
porque con ese concepto se realizan todas las comunicaciones modernas. La portadora
es como el vehículo que transporta la información. Y así como en una ruta hay muchos
vehículos, alrededor de nuestro receptor, hay muchas emisiones de AM. Los dos
conceptos claves que el alumno debe entender son: ¿Cómo es que la señal del
transmisor llega a nuestro receptor y cómo hace éste para seleccionar sólo la emisora
deseada entre todas las demás de la banda de trabajo?
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 no son partículas como electrones o protones sino
ondas electromagnéticas. Es decir, un campo de energía. Obsérvese que no es un campo
eléctrico ni un campo magnético, sino electromagnético, es decir que en cierto momento
se genera un vector magnético que luego se transforma en un vector 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 de nuestro receptor puede ser un simple cable o varilla (captador
de campo eléctrico) o una bobina (captación de campo magnético).
¿Cómo debe estar orientado el cable o la bobina receptora? Debe tener la misma
orientación que el cable o la bobina transmisora. Si el cable o antena transmisora está
vertical, la antena receptora también lo debe estar. Las antenas transmisoras de la banda
de onda larga (OL) son torres metálicas verticales montadas con aisladores que muchas
veces llegan a tener 100 o 150 mts. de altura. ¿Y por qué tan altas? Porque el largo de la
antena guarda una relación con la frecuencia transmitida. Las ondas electromagnéticas
se desplazan a la velocidad de la luz, es decir, aproximadamente a 300×106 m/seg.
Cálculo de la longitud de la antena
Considerando el caso de una emisora de 1MHz (centro de banda) el período
correspondiente es T = 1/F = 1/106 = 10-6 seg. o 1µs. Para que una torre de antena
tenga el máximo rendimiento, la señal la debe recorrer en un tiempo T/4, es decir
0.25µs. Para calcular la longitud de la antena debemos aplicar una regla de tres simple:
1seg. __________ 300×106 mts
0.25µseg. _______ 300 x 0.25 = 75 mts.
En forma genérica la longitud de onda es igual a la velocidad de la luz dividido la
frecuencia de la emisora y la antena en torre debe tener un largo de ¼ de longitud de
onda.
A otras frecuencias la antena debe recalcularse. Por ejemplo a la frecuencia mas baja de
la banda 530 KHz prácticamente tendrá el doble de tamaño es decir 150 metros de
altura.

3. Si la antena es más corta tiene menos eficiencia de radiación y de recepción, pero no
deja de funcionar. Si recibimos el campo magnético, la eficiencia depende de la sección
de la bobina y de su factor de mérito Q. Supongo que el alumno comprende ahora por
qué la bobina de nuestro generador era tan grande.
Trasmisión y detección de una portadora pura
Olvidémonos un poco del transmisor ya que de él sólo nos interesa que genera un
campo electromagnético en donde se debe sumergir la antena de nuestro receptor. En la
figura 2 se puede observar el circuito completo de nuestro sencillo receptor.
Fig. 2 Receptor elemental tipo a galena
Vamos a indicar para qué sirve cada uno de los componentes de nuestro receptor.
La antena recibe la señal electromagnética. Físicamente es un cable vertical que debe
ser lo más largo posible. No pretendemos que tenga las dimensiones óptimas de 75 mts
de altura para la mitad de la banda, pero cuanto más largo sea mejor. Debe ser un cable
de cobre de una sección de 2.5 mm2 (puede ser menor también) o un alambre desnudo
de 1mm de diámetro aproximadamente con aislación de plástico.
Recuerde que el recorrido del cable de antena es fundamental. Las secciones
horizontales prácticamente no generan señal porque la antena transmisora esta colocada
verticalmente sobre la tierra (polarización vertical de la onda). Las secciones verticales
captan mas señal cuando están más altas y cuando están mas alejadas de objetos
metálicos que operan como apantallamiento. ¿En qué punto de la bobina se conecta la
antena? Observe que simplemente dibujamos una flecha que significa que debemos
ajustar la altura de la derivación buscando la mayor salida de señal. En principio ubique
la antena al 10% del total aproximadamente (en la tercer vuelta) utilizando una aguja
con la cual pinchamos la aislación del cable de la bobina. El cable de antena se termina
con un clip cocodrilo que se conecta sobre la aguja.
Los componentes CV1 y L1 forman un circuito sintonizado paralelo. El circuito
sintonizado serie presenta un valor mínimo a resonancia; el circuito sintonizado paralelo
presenta un valor máximo que es igual a infinito si L y C son ideales.
Esto se entiende, si consideramos que inicialmente hacemos circular una corriente por el
circuito a la frecuencia de resonancia. Esa corriente generará un campo magnético en la
bobina; éste campo magnético generara una corriente que cargará el capacitor
acumulando energía eléctrica. Un instante después el capacitor se descargará sobre el

4. inductor y así sucesivamente sin que se pierda energía y por lo tanto sin tomar energía
de la fuente (en tanto L y C sean ideales); y una carga que no toma energía es una
impedancia infinita.
El equivalente físico a un circuito resonante paralelo es un péndulo formado con una
bola pesada y un hilo muy liviano. Un péndulo tiene una frecuencia de resonancia que
depende del largo del hilo (equivalente a la inductancia) y del peso de la bola
(equivalente al capacitor). Aplique una fuerza lateral a la bola y suéltela, de inmediato el
péndulo comienza a oscilar. Si Ud. quiere aumentar la elongación solo debe aplicar una
pequeña fuerza en forma sincrónica con la propia oscilación. Intente aplicar la fuerza a
una frecuencia diferente y observará que la bola le aplica energía a su dedo (equivalente
al rechazo de una emisora).
En nuestra radio a otras frecuencias diferentes a la de resonancia el circuito resonante
paralelo tiene una impedancia menor que carga la antena considerablemente atenuando
las emisoras no sintonizadas. En una palabra que L1 y CV1 son los encargados de
realzar las señales de la emisora sintonizada y atenuar las otras.
El diodo D1 toma la señal de la emisora sintonizada y la rectifica generando una
tensión continua sobre la salida. Este circuito es similar al del rectificador visto en la
lección 11, sólo que no podemos identificar la resistencia de carga.
En efecto esa resistencia no está porque forma parte del circuito de entrada siguiente,
que para nuestro caso puede ser la resistencia del voltímetro que se colocará sobre C2
para realizar la medición de la intensidad del campo que genera la emisora sobre la
antena.
Observe que hay dos cosas que van a afectar la medición. Por un lado la derivación
donde se conecta el diodo, y por otro la posición del preset RV1.
Comencemos explicando cómo se ajusta RV1 porque el ajuste es independiente de la
derivación para el diodo.
Como ya sabemos el diodo tiene una tensión de barrera de 600 mV; si el circuito
sintonizado entrega una tensión de RF menor a 600 mV de pico sobre C2 no se generará
ninguna tensión. Pero si el preset RV1 entrega una tensión continua de 600 mV sobre la
derivación del diodo existirá una tensión continua generada por RV1.
Sintéticamente estamos venciendo la barrera del diodo con tensión derivada de la pila,
de modo que aún una pequeña señal de algunos milivoltios de RF, puede generar
tensión en la salida.
Para empezar conecte el diodo sobre la misma derivación que la antena. Haga un
cortocircuito sobre CV1 con un cable con un cocodrilo en cada punta (de este modo
evitamos que el circuito sintonizado capte señal). Conecte un resistor de 1Kohm como
carga de C2 a masa (más adelante veremos que este resistor se desconectará al conectar
una verdadera carga).
Lleve el preset al mínimo. Conecte el tester sobre C2 usando la escala mas baja de
tensión continua. Levante la tensión del preset, notará que al principio no hay ningún
cambio y luego comienza a aumentar la tensión progresivamente. Deje el preset en el
punto en que comienza a aumentar la tensión.
De este modo ya tiene ajustada la prepolarización y puede comenzar a realizar la prueba
dinámica.
Trasmisión y detección de una portadora modulada
La señal portadora pura no transporta información. Como ya sabemos, para transmitir
información se debe por lo menos interrumpir la portadora de acuerdo a un código

5. predeterminado. Pero muchos autores consideran que la verdadera transmisión de radio
comienza con la transmisión de señales de audio (voz, música y sonidos en general).
El sonido es captado con un micrófono; amplificado y enviado a una etapa que se llama
moduladora, que cambia la amplitud de la RF en función de la amplitud instantánea de
la señal de audio.
El WB posee un generador de AM que permite visualizar una RF modulada por un tono
de audio. En la figura 12.4.1 se puede observar una señal de 1MHz modulada al 50%
con un tono de 1KHz.
Fig. 3 Oscilograma de una portadora de AM
Realmente la señal es una RF que cambia de amplitud al ritmo de 1 KHz. Si
aumentamos la base de tiempo podremos observar el detalle de la RF.
Fig.4 Señal de AM a barrido horizontal de 2 uS por división
El alumno realizará una práctica visual cambiando la frecuencia portadora, la amplitud,
el porcentaje de modulación y la frecuencia modulante, y observará con el osciloscopio
con barrido lento o rápido la señal de RF y la modulación.
Ahora vamos a analizar qué ocurre al sintonizar una señal de este tipo con nuestro
receptor debidamente ajustado.

6. Fig.5 Detector de una señal de AM con prepolarización
Aquí se puede observar que sobre la carga se ha recuperado la señal modulante y esta
lista para ser amplificada y entregada a un parlante. El generador de AM reemplaza a
nuestro circuito sintonizado y por supuesto nosotros estamos observando una señal con
una solo tono de 1 KHz y no música o palabra pero en nuestro circuito podemos
observar los conceptos de la detección y de la prepolarización del diodo.
En este punto el alumno debe modificar el valor del capacitor C3 observando la forma
de señal tomada sobre la carga. También deberá dejar el capacitor fijo y modificar la
frecuencia de la señal de modulación observando que las frecuencias de 10 KHz
aparecen levemente atenuadas y con una distorsión apreciable.
Si C2 se hace muy alto se cargará a la tensión de pico de la señal modulada y no se
producirá la detección de la señal de audio. Si es muy chico quedará un resto de ripple
de RF que puede producir problemas al ingresar en etapas posteriores del la radio.
En principio lo que importa es la constante de tiempo formada por el capacitor C2 y la
resistencia de carga que presenta la impedancia de entrada de la etapa siguiente.
Como la optimización de la constante de tiempo es algo que se realiza muy fácilmente
con el WB Multisim, vamos a comenzar suponiendo que se trata de una carga de
10Kohm, y si luego no es así volveremos sobre nuestros pasos y realizaremos una nueva
optimización.
Para comenzar es conveniente formar una constante de tiempo igual al período de la
portadora de 1MHz (centro de banda). El período será por lo tanto:
T = 1/f = 1/106 = 10-6 seg. o 1µseg
La constante de tiempo será por lo tanto
Ct = RxC > C = Ct / R
y reemplazando:
C = 1×10-6 / 5×103 > C = 0.2×10-9 F = 200 pF
Este valor será seguramente muy bajo (ver oscilograma de la Fig. 12.4.3) pero es un
buen punto de partida. Con él observaremos sobre la salida un importante ripple de
portadora. El alumno probará con capacitores de 2.2nF y 22nF, cuyos oscilogramas se
observan el las figuras siguientes.

7. Fig.6 Oscilograma de salida con capacitor del detector muy bajo
Fig.7 Oscilograma de salida con capacitor del detector muy alto
Como vemos si se sigue aumentando el valor del capacitor desaparece todo vestigio de
RF, pero se comienza a observar una distorsión de la señal modulante tal como la
observada en la figura anterior.
Cómo escuchar las señales
La amplitud de la señal sobre la carga suele ser de algunos pocos mV. No existe ningún
parlante o auricular que pueda funcionar con una señal tan pequeña.
Nosotros vamos a tratar los amplificadores a su debido tiempo. Pero aquí los vamos a
usar ya armados y listos para su uso. Los amplificadores más económicos son los que se
utilizan en las PC y que se pueden conseguir por unos $20 el juego ya que son
estereofónicos.
Lo primero que debemos hacer es medir con el tester la resistencia de entrada para
asegurarnos que el valor elegido de 10Kohm es el correcto. Si no se puede obtener una
medición de resistencia significa que la señal ingresa por un capacitor y entonces se
debe desarmar el amplificador y medir el potenciómetro de control de volumen entre
sus extremos. Reemplace la resistencia de carga de nuestro circuito si fuera necesario y
vuelva a realizar la optimización.
¿Cuál es el límite superior de capacidad? Es evidente que a mayor capacidad menor
ripple pero existe la posibilidad de provocar distorsión. Pero antes de producirse la
distorsión se produce otro fenómeno que es la pérdida de agudos. Observe la amplitud
de salida de la señal modulante y mida el valor pico a pico. Aumente la frecuencia de la
señal de modulación a 10KHz y vuelva a medir la amplitud pico a pico.
Un capacitor demasiado grande atenúa los agudos ya que presenta una reactancia
capacitiva baja (y que se reduce progresivamente con la frecuencia).
Recepción de señales
Ahora con las derivaciones de antena y del detector colocadas al 10% del total del
bobinado y con el amplificador a máximo volumen trate de sintonizar una emisora
fuerte. Como elegimos una derivación baja, lo más probable es que aún la emisora más
fuerte aparezca débil. Aumente la derivación de antena utilizando otra aguja para lograr
una mayor señal pero que no produzca mezcla de emisoras vecinas. Luego haga lo
mismo con la derivación de salida buscando el mismo resultado.
Nuestro receptor es muy elemental y no podemos pretender de el 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.
Ruido
• Ese ruido existe en todos los receptores de radio con modulación analógica que
se puedan fabricar.

8. • 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 exacta. Si
usamos un medidor suficientemente sensible observaremos una pequeña variación
aleatoria debida a que la circulación de los electrones saltando de átomo en átomo no
puede seguir siempre el mismo camino. 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 debido a que fue descubierto por un científico llamado
Brown. Esto hace que los electrones viajen como las bolillas de acero de un pingball
siguiendo caminos que nunca son rectos.
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 realidad se han desarrollado aleaciones superconductoras que
prácticamente logran esta estabilidad a temperatura de alrededor de -100 ºC).
Como un principio fundamental de la electrónica el alumno debe recordar que donde
hay una señal siempre hay un ruido. Como el ruido es difícil de eliminar toda la
electrónica se dirige a maximizar las señales para que el ruido quede enmascarado
dentro de una intensa señal.
En nuestra radio elemental el ruido se manifiesta en todos y en cada uno de sus
componentes. Pero en algunos molesta y en otros no. Por ejemplo; el parlante tiene una
resistencia interna en donde se genera ruido. Pero ese ruido no se escucha porque no
existe ningún dispositivo que lo amplifique.
Tomemos ahora la antena. Ella esta al principio de nuestro receptor y todo el ruido que
ella genere o capte será procesado por los dispositivos posteriores existentes entre ella y
el parlante. Entre esos dispositivos están los bafles para PC que se encargan de
amplificar las débiles señales de nuestro receptor. En la próxima entrega vamos a
estudiar al transistor que es un componente amplificador por naturaleza. Los bafles
tienen transistores que amplifican la señal pero no pueden dejar de amplificar el ruido
de la antena.
Solo dos componente pueden ayudar a reducir el ruido de nuestro receptor:
• la bobina
• el capacitor de sintonía
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 mas selectivo es el filtro y menos ruido deja
pasar. Ahora el alumno puede comprender aun mas porque construimos una bobina tan
grande.
¿Qué podemos mejorar en nuestro receptor para obtener un menor
ruido?
Nada, el ruido no se puede reducir. Todo lo que hagamos debe ser tendiente a aumentar
la señal para enmascarar al ruido.
Como hacer una bobina de antena mas grande es prácticamente imposible lo único que
nos queda es mejorar el rendimiento del detector con un buen ajuste de la
prepolarización y luego dedicarse a la antena que es donde mayor señal podemos lograr.
Si Ud. vive en un edificio haga la prueba en la terraza y no en un departamento bajo,
pero recuerde que los tramos horizontales de antena prácticamente no generan señal; por

9. eso puede ser efectivo tender la antena entre la terraza y su departamento para aumentar
la longitud efectiva, tratando de separarla todo lo que pueda de la pared. No hay
predicción posible aquí se debe trabajar a prueba y error.
Y no desprecie la solución mas simple que consiste en situarse a la mayor altura posible
que no implique un peligro de caída y oriente la bobina buscando una mayor señal. La
sección de la bobina fue realizada pensando en una gran concatenación de campo
eléctrico.
Conclusiones
Así terminamos de ver nuestro primer receptor de radio. Por supuesto que posee una
gran cantidad de deficiencias pero justamente allí esta su valor porque la solución de
esas deficiencias es el mejor modo de aprender electrónica en forma práctica. Nosotros
vamos a encarar un largo camino hasta llegar al receptor superheterodino en el cual se
basan todos los receptores modernos. Por ejemplo, un receptor de TDT (televisión
digital terrestre) con capacidad de recibir TV de alta definición, es un receptor
superheterodino modificado en donde la modulación es digital.