Construcción radio...

1. Radio a galena
Radio a galena con dos contactos de sintonización deslizantes, y con sus auriculares. En
la parte delantera aparece el detector de bigotes de gato.
Detector de bigotes de gato: (Detalle)
También llamado Detector de cristal a galena. La pieza de galena es el objeto plateado
irregular (segunda posición desde la izquierda de la fila superior), y el bigote de gato es
el fino alambre retorcido que sirve para ajustar sobre la galena el punto de cierre del
circuito detector.
Una radio a galena es un receptor de radio AM que empleaba un cristal semiconductor
de sulfuro de plomo (llamado como el correspondiente mineral de plomo, galena, del
que el dispositivo recibe el nombre), para "detectar" (rectificar) las señales de radio en
amplitud modulada (AM) en la banda de onda media (530 a 1700 kHz) u onda corta
(diferentes bandas entre 2 y 26 MHz).
Índice
 1 Descripción
o 1.1 Componentes
o 1.2 Funcionamiento
o 1.3 Evolución del diseño
 2 Generalidades
 3 Historia
o 3.1 Los primeros años
o 3.2 1920 y 1930
o 3.3 Crystodyne
o 3.4 "Radios Foxhole"
o 3.5 Años posteriores
 4 Diseño
o 4.1 Antena
o 4.2 Toma de tierra
o 4.3 Circuito sintonizador
 4.3.1 Adaptación de impedancias
 4.3.2 Mejora de la selectividad
 4.3.3 Receptores acoplados inductivamente
o 4.4 Detector de galena
o 4.5 Auriculares
 5 Radio a galena en FM
 6 Utilización como fuente de energía
 7 Galería
 8 Lecturas relacionadas
 9 Véase también
 10 Enlaces externos
 11 Referencias

2. Descripción
Se trata de un dispositivo de fabricación extremadamente simple, hasta el punto de que
se ha convertido en un ejemplo muy conocido de iniciación a la electrónica tanto en el
campo de la educación como entre los radioaficionados.
Componentes
Circuito de radio a galena
Existen distintos montajes de circuitos de radio a galena, pero en líneas generales todos
comparten como mínimo los componentes siguientes:1
 Receptor:
Compuesto por la antena [Ant.] (un simple cable de cobre aislado de una
determinada longitud); y una toma de tierra.
 Circuito Sintonizador/Detector:
El sintonizador está integrado por una bobina de cobre [T1] (en algunos diseños
caseros basta un cilindro de un material aislante de unos 8 cm de diámetro y
unos 10 cm de altura, al que se arrollan unas 160 vueltas de cable de cobre
lacado) conectada por un extremo a la antena y por el otro a una toma de tierra
(esto último no es imprescindible). Los modelos más evolucionados incluyen
también una segunda bobina y un condensador variable [CV] para mejorar la
recepción (aunque algunos diseños simplificados prescinden de estos dos
elementos, sustituyéndolos por un cursor que permite conectar en distintos
puntos de la bobina [T1]; o por un núcleo de ferrita que se puede introducir más
o menos en la bobina [T1]) y seleccionar la frecuencia de la emisora deseada.2
El papel de "detector" lo hace un diodo [D1] (un semiconductor que elimina una
de las polaridades de los impulsos eléctricos), constituido tradicionalmente por
una pequeña piedra de galena sobre la que hacía contacto un fino hilo metálico a
manera de aguja punzante, al que se denominaba "barba de gato" o "bigote de
gato" (catwhisker). La función del bigote de gato era permitir elegir
manualmente un punto de la superficie de la piedra de galena (a estima, por
prueba y error; mediante intentos sucesivos comprobando si llegaba el sonido)
de forma que fuese capaz de filtrar la señal eléctrica, corrigiendo su fácil
desajuste. Este componente es el antecesor inmediato de los diodos de germanio
o silicio utilizados actualmente.
 Auriculares:
En los modelos tradicionales se utilizaban auriculares de núcleo y membrana de
hierro de alta impedancia (2000 Ω), capaces de convertir directamente en sonido
impulsos de muy bajo voltaje. Para poder utilizar auriculares modernos
(normalmente de 8 Ω), se necesita intercalar un transformador para elevar la
tensión (basta utilizar la relación 6V/220V).

3. Funcionamiento
La radio a galena recibe la energía necesaria para la demodulación de las propias ondas
de radio, por lo que no requiere una fuente adicional de energía para alimentarla. Este
hecho conlleva una baja intensidad de la señal auditiva, ya que carece de amplificación.
El proceso que se sigue desde que se recibe la señal hasta que se convierte en ondas
sonoras, implica los siguientes pasos:
Recepción
Las ondas de radio que llegan a la antena generan en esta (mediante el fenómeno
de la inducción electromagnética) una tensión que recorre el devanado primario
del transformador [T1], y que induce en el devanado secundario otra tensión con
la misma forma de onda. Dicho transformador está conectado en paralelo al
condensador variable [CV].
Sintonización
A causa del fenómeno de resonancia, se produce un máximo de tensión para la
frecuencia de resonancia del circuito paralelo formado por el devanado
secundario y el condensador variable. Precisamente por el hecho de ser variable
este condensador, es posible variar la frecuencia de resonancia del conjunto,
haciéndola coincidir con la de las distintas emisoras que en cada momento se
desea recibir. El circuito de resonancia paralelo debe estar diseñado para que
abarque la gama existente de señales de radiodifusión de amplitud modulada. En
los diseños que carecen de esta segunda bobina y de condensador variable, la
sintonización se consigue utilizando la propia bobina [T1] como resonador. Para
ello, se modifica la longitud del segundo circuito, variando el punto de la bobina
[T1] en el que se conecta.2
Detección
La onda electromagnética modulada que se recibe necesita ser detectada (es
decir, como en todos los aparatos receptores, para transformar las ondas
electromagnéticas en ondas sonoras, es necesario eliminar de la señal alterna las
semi-ondas de un signo dado, ya que en caso contrario las oscilaciones de
distinto signo se neutralizan entre sí al intentar mover la membrana del auricular,
y no se genera sonido alguno). Mediante la detección, el semiconductor (galena
o diodo) transforma la onda en continua pulsante.
Escucha
Esta nueva disposición de la energía de las ondas electromagnéticas es capaz de
reproducir en la membrana del auricular los mismos movimientos del micrófono
emisor que lleva la onda portadora, y así se reproduce idénticamente lo emitido,
que se escucha mediante auriculares de alta impedancia (de 2000 ohmios
aproximadamente) dinámicos o piezoeléctricos, a diferencia de los auriculares
estándar (de 8 a 32 ohmios).
Evolución del diseño
En un principio una bobina constituía el circuito resonante, que se hacía coincidir
proporcionalmente con la longitud de onda deseada por medio de distintas conexiones
en diferentes puntos de su devanado, eligiendo el punto de toma adecuado según la
frecuencia que se desease captar, para conducir a continuación las ondas eléctricas al
detector.

4. Se descubrió más tarde que colocando un condensador variable en paralelo con la
bobina, se conseguía acoplar la frecuencia sin necesidad de utilizar las diferentes salidas
de la bobina. Por lo tanto, en los diseños más evolucionados, el circuito resonante queda
formado por la bobina más el condensador variable en paralelo.2 Para mejorar la
selectividad (es decir, la capacidad de distinguir frecuencias muy próximas) del circuito
resonador, es posible añadir una segunda bobina (ligada por inducción a la primera) en
paralelo al condensador.
Con el descubrimiento de la ferrita, se comprobó posteriormente que poniendo este
material de núcleo variable de la bobina (lo que también permite regular la frecuencia
de la onda recibida), se consiguen mejores resultados.
Así mismo, el uso de una pequeña pieza de galena como semiconductor ha sido
reemplazado por la utilización de diodos de silicio o germanio, que evitan tener que
ajustar manualmente los puntos de conexión del circuito sobre la pieza de galena.
Generalidades
Radio de galena, con el detector de bigotes de gato en la parte superior
Una radio a galena es un radio receptor muy simple, popular en los primeros días de la
radiodifusión. No necesita ninguna otra fuente de energía, sino que trabaja utilizando
únicamente la propia potencia de las ondas de radio recibidas por un alambre que sirve
de antena. Como ya se ha señalado, recibe su nombre de su componente más
importante, hecho originalmente a partir de un trozo de mineral cristalino como la
galena.3 Actualmente este componente se suele sustituir por un diodo.
Las radios de galena son el tipo más simple de radio receptor4 y se pueden fabricar con
un reducido número de elementos de bajo coste, tales como un alambre para la antena,
una bobina de alambre de cobre como sintonizador, un condensador, un detector de
galena, y unos auriculares piezoeléctricos.5 Estos receptores son distintos de los
receptores de radio ordinarios, ya que son sistemas pasivos, mientras que otras radios
utilizan una fuente separada de potencia eléctrica como una batería o la electricidad
doméstica para amplificar la débil señal de radio con el fin de hacer que sea más fuerte.
Por lo tanto, los sistemas de radio de galena producen un sonido más bien débil, por lo
que deben escucharse con cascos muy sensibles, y solo pueden recibir estaciones dentro
de un rango limitado.6
La propiedad rectificadora de algunos cristales minerales fue descubierta en 1874 por
Karl Ferdinand Braun.789 El uso de los cristales de galena y su aplicación a los
receptores de radio se desarrolló a partir de 1904 gracias a los trabajos de Jagadish
Chandra Bose,1011 G. W. Pickard12 y otros.
Las radios de galena fueron el primer tipo ampliamente empleado de receptor de radio,13
y el principal dispositivo utilizado durante la era de la radiotelegrafía.14 Vendidos y
fabricados de forma casera por millones, el receptor de galena barato y fiable era una
fuerza impulsora de la introducción de la radio entre el gran público, contribuyendo a su
desarrollo como medio de entretenimiento con el inicio de la radiodifusión alrededor de
1920.15

5. Tras 1920 aproximadamente, los sistemas de galena fueron progresivamente
reemplazados por los primeros receptores de amplificación, que utilizaban válvulas de
vacío (denominadas Audiones), convirtiéndose la galena en un sistema de uso comercial
obsoleto.13 Sin embargo, estos sencillos receptores continuaron siendo construidos por
numerosos aficionados, grupos de jóvenes, e incluso por los Boy Scouts en Estados
Unidos,16 como una forma de aprender acerca de la tecnología de la radio. Hoy en día
todavía se venden como dispositivos educativos, y hay grupos de entusiastas dedicados
a su construcción casera171819202122 que organizan competiciones en las que comparan las
prestaciones de sus diseños.2324
Los primeros sistemas de galena recibían las señales emitidas por sistemas de
radiotelegrafía con señales creadas por saltos de chispas (ver Bobina de Ruhmkorff) a
frecuencias tan bajas como 20 kHz.2526
Historia
Una familia escuchando una radio de galena en los años 1920
Radio receptor, Basilea, Suiza, 1914
La radio de galena fue inventada a través de una larga cadena (en parte oscura) de
descubrimientos realizados a finales del siglo XIX. A principios del siglo XX, estos
dispositivos se fueron convirtiendo progresivamente en receptores de radio cada vez
más y más prácticos. El primer uso de las radios de galena fue recibir señales de radio
transmitidas mediante código Morse con emisores de chispa eléctrica, satisfaciendo la
curiosidad de experimentadores aficionados pioneros. A medida que evolucionó la
electrónica, la capacidad de enviar señales de voz por radio causó una explosión
tecnológica alrededor de los años 1920, en los que se sentaron las bases sobre las que se
desarrolló la moderna industria de la radiodifusión.
Los primeros años
Los primeros sistemas de radiotelegrafía utilizaban el emisor de chispa (en:spark-gap
transmitter) o el emisor de arco (en:arc transmitter), así como alternadores de alta
frecuencia (high-frequency alternators) funcionando a radiofrecuencia. El cohesor
Branley fue el primer medio para detectar señales de radio. Sin embargo, carecía de la
sensibilidad necesaria para detectar señales débiles.
A principios del siglo XX, varios investigadores descubrieron que ciertos minerales
metálicos, tales como la galena, podían utilizarse para detectar las señales de radio.2728
En 1901, Bose presentó una patente en EE.UU. de "un dispositivo para detectar
perturbaciones eléctricas" que menciona el uso de un cristal de galena; patente que fue
concedida en 1904, con el número #755,840.29 El dispositivo acusaba una gran
variación de la conductancia del semiconductor con la temperatura; por lo que hoy en
día su patente correspondería a la invención de un bolómetro.[cita requerida] Bose es con
frecuencia citado, aunque erróneamente, como el inventor del detector por rectificado.
El 30 de agosto de 1906, Greenleaf Whittier Pickard presentó la solicitud de una patente
para un detector de cristal de silicio, que le fue concedida el 20 de noviembre de 1906.30

6. El hallazgo verdaderamente revolucionario de Pickard fue descubrir que con un alambre
de punta fina conocido como "cat's whisker", en delicado contacto con la superficie de
determinados minerales, se puede obtener el mejor efecto del material como
semiconductor (es decir, como rectificador).
1920 y 1930
En 1922, el (entonces llamado) US Bureau of Standards lanzó una publicación titulada
Construcción y Operación de un Radio Receptor Sencillo Fabricado en Casa.31 En este
artículo se muestra cómo casi cualquier familia con un miembro mínimamente hábil,
usando herramientas simples podría construir una radio, lo que les permitiría recibir
instantáneamente toda clase de información sonora: sobre los precios de los cultivos,
sobre el tiempo, así como boletines de noticias o la ópera. Este diseño fue significativo
para acercar la radio al público en general. El NBS continuó con una versión un poco
más sofisticada de dos circuitos: Construcción y Operación de un Equipo Receptor de
Radio de Dos Circuitos con Cristal Detector,32 manual que fue publicado ese mismo
año. El montaje descrito en este manual todavía es construido con frecuencia hoy en día
por los entusiastas de la electrónica casera.
A comienzos del siglo XX, la radio tuvo poco uso comercial, y la experimentación con
las ondas era un hobby para muchos aficionados.33 Algunos historiadores consideran el
otoño de 1920 como el comienzo de la radiodifusión comercial con fines de
entretenimiento. La estación KDKA de Pittsburgh, propiedad de la Westinghouse,
recibió su licencia del Departamento de Comercio de los Estados Unidos justo a tiempo
para transmitir los resultados de las Elecciones Presidenciales entre Harding y Cox.
Además de informar sobre eventos especiales, transmitir a los agricultores los informes
de precios de los cultivos fue un importante servicio público en los primeros días de la
radio.
En 1921, las radios fabricadas por los talleres eléctricos eran todavía muy caras. Dado
que las familias menos pudientes no podían permitirse el lujo de poseer una, los
periódicos y las revistas publicaron artículos sobre la manera de construir una radio de
galena con elementos comunes fácilmente asequibles. Para minimizar el coste, muchas
de las instrucciones de montaje sugerían enrollar la bobina de sintonía en envases de
cartón vacíos, tales como cajas de harina de avena, elemento que se convirtió en un
elemento común de muchas radios caseras en los Estados Unidos.
Crystodyne
A principios de los años 1920, Oleg Losev estaba experimentando en Rusia con la
aplicación de tensión de polarización sobre varios tipos de cristales para la fabricación
de detectores de radio. El resultado fue sorprendente: con un cristal de cincita (óxido de
cinc) era capaz de amplificar la corriente.343536 Este fue el primer fenómeno detectado
de resistencia negativa, décadas antes del desarrollo del diodo túnel. Después de los
primeros experimentos, Losev construyó receptores regenerativos y superheterodinos, e
incluso transmisores.
Un crystodyne podía fabricarse en condiciones relativamente simples (basta disponer de
una forja rural), a diferencia de un tubo de vacío o de los dispositivos semiconductores
modernos. Sin embargo, este descubrimiento no fue apoyado por las autoridades y se

7. olvidó rápidamente: ningún dispositivo fue producido en cantidades masivas más allá de
unos pocos ejemplares para la investigación.
"Radios Foxhole"
"Radio Foxhole" utilizada en el frente italiano en la Segunda Guerra Mundial. Utiliza
una mina de lápiz unida a un pasador de seguridad presionando contra una hoja de
afeitar como detector.
Además de cristales minerales, los recubrimientos de óxido de muchas superficies de
metal actúan como semiconductores (detectores) capaces de rectificación. Radios de
cristales minerales han sido improvisadas utilizando detectores hechos con clavos
oxidados, monedas corroídas, y muchos otros objetos comunes.
Cuando las tropas aliadas se detuvieron cerca de Anzio durante la primavera de 1944,
los receptores de radio personales fueron estrictamente prohibidos porque los alemanes
tenían un equipo capaz de detectar la señal local de los osciladores de los receptores de
radio superheterodinos. Los receptores de galena carecen de osciladores alimentados
por corriente, por lo que no podían ser detectados. Algunos soldados construyeron
ingeniosos conjuntos de "cristales receptores" utilizando materiales de desecho para
poder escuchar noticias y música sin ser detectados. Un tipo utilizaba una hoja de afeitar
de acero y una mina de lápiz como detector. La punta del lápiz, al tocar la capa de óxido
semiconductor (herrumbre) formada en la hoja de afeitar, trabaja como un diodo de
contacto en bruto. Ajustando cuidadosamente la punta del lápiz sobre la superficie de la
hoja, se podían encontrar los puntos sensibles en el óxido de hierro capaces de producir
la rectificación de las ondas de radio. La mina del lápiz está hecha de grafito y arcilla,
por lo que inhibía la formación de corrosión adicional que resultaría si se utilizase
alambre de cobre o de hierro en su lugar. Cualquier aumento de corrosión en el punto de
contacto arruina el efecto de diodo que se localiza en ese determinado punto de ajuste,
por lo que sería necesario ajustar el dispositivo de nuevo. Los conjuntos eran conocidos
como "radios de trinchera" por la prensa popular, y se convirtieron en parte del folklore
de la Segunda Guerra Mundial.
Igualmente, en algunos países ocupados por Alemania durante la Segunda Guerra
Mundial, hubo confiscaciones generalizadas de los aparatos de radio de la población
civil. Esto llevó a construir sus propios receptores "clandestinos" a muchos oyentes
decididos, receptores que con frecuencia eran poco más que un dispositivo de galena
muy básico. Sin embargo, cuando alguien utilizaba estos receptores de radio corría el
riesgo de ser llevado a prisión o incluso condenado a muerte si era descubierto, y en la

8. mayor parte de Europa las señales de la BBC (y de otras estaciones aliadas) no eran lo
suficientemente fuertes como para ser recibidas con este tipo de dispositivos caseros.
Años posteriores
A pesar de que nunca recuperó la popularidad y el uso general que disfrutó en sus
comienzos, el circuito de las radios de galena se sigue utilizando. Los Boy Scouts han
mantenido la construcción de un aparato de radio en su programa desde la década de
1920. Un gran número de innovadores artículos prefabricados y kits de montaje simples
fueron muy populares en los años 1950 y 1960, y muchos niños con interés en la
electrónica construyeron alguno.
La construcción de radios de galena fue una especie de fiebre en la década de 1920, y de
nuevo en la década de 1950, manteniéndose posteriormente como una actividad popular
con sus propios aficionados (cuya afición recibe el nombre de Diexismo), con concursos
anuales sobre la recepción de larga distancia y sobre la construcción de receptores, que
permiten a los propietarios de estos dispositivos competir entre sí y formar una
comunidad de personas interesadas en el tema.
Diseño
Diagrama de un receptor de radio a galena
Una radio de galena puede considerarse como un receptor de radio reducido a sus
elementos esenciales.537 Se compone de al menos los componentes siguientes:383940
 Una antena en la que una serie de corrientes eléctricas son inducidas por las
ondas de radio.
 Un circuito resonante (circuito sintonizador) que sirve para seleccionar la
frecuencia de la estación de radio deseada de entre todas las señales de radio
recibidas por la antena. El circuito sintonizado se compone de una bobina de
alambre (llamada inducción) y de un condensador conectados entre sí, a fin de
crear un circuito que "resuena" (aísla y potencia) la frecuencia de la emisora
deseada, y por lo tanto "afina" en esa determinada emisora. Uno de los dos o
ambos elementos (bobina y/o condensador) son ajustables, lo que permite que el
circuito se sintonice a diferentes frecuencias. En algunos circuitos no se utiliza
un condensador, dado que la antena puede servir también como condensador. El
circuito sintonizado tiene una frecuencia de resonancia y permite que las ondas
de radio con esa frecuencia pasen al detector, mientras rechaza las ondas de
todas las demás frecuencias. Un circuito de este tipo también se conoce como un
filtro pasa banda.
 Un cristal semiconductor (detector), que demodula la señal de radio, extrayendo
la señal de audio modulada en la onda portadora de radiofrecuencia. Para ello, el

9. cristal permite que la corriente pase a través de él en una sola dirección,
bloqueando la otra mitad de las oscilaciones de la onda de radio. Esto rectifica la
onda de radio alterna, convirtiéndola en una onda continua pulsante, cuya
amplitud varía de acuerdo con la de la señal de audio. Esta corriente puede ser
convertida en sonido por el auricular, mientras que esto no es posible con la
señal completa sin rectificar. Los primeros dispositivos utilizaban un detector de
bigotes de gato (cat's whisker), que consiste en un alambre fino diseñado para
tocar en un "punto activo" la superficie de una muestra de mineral cristalino
como la galena. Como ya se ha señalado, es este componente mineral el que le
dio su nombre al dispositivo.
 Un auricular para convertir la señal de audio en ondas sonoras que puedan ser
escuchadas. La baja potencia producida por un receptor de galena es insuficiente
para alimentar un altavoz, por lo tanto, se utilizan audífonos.
Diagrama de 1922 mostrando el circuito de una radio a galena. Este modelo no utilizaba
un condensador para sintonizar la frecuencia deseada, si no que se valía de la
capacitancia de la antena para formar el circuito resonante con la bobina. El detector
incluía una pieza de galena con un "bigote de gato" en contacto con un punto de la
galena, haciéndola funcionar como un diodo.
Como una radio de galena no tiene ninguna fuente de alimentación, la potencia del
sonido que produce a través del auricular proviene únicamente de la potencia de las
ondas de radio captadas por la antena.5 La potencia disponible para una antena de
recepción disminuye con el cuadrado de su distancia a la emisora de radio.41
Incluso para una estación de radio comercial muy potente, tan solo a unos pocos
kilómetros de distancia, la potencia recibida por la antena de un receptor es muy
pequeña (por lo general se mide en microwatios o nanowatios).5 Señales en la antena
tan débiles como 50 picowatios pueden ser escuchadas en dispositivos de galena
modernos.42 Que estos receptores puedan funcionar con señales tan débiles sin utilizar
amplificación en gran parte se debe a la gran sensibilidad del oído humano,543 capaz de
detectar sonidos con una intensidad de tan solo 10-16 W / cm2.44 Por lo tanto, los
receptores de galena han de diseñarse para convertir la energía de las ondas de radio en
ondas de sonido tan eficientemente como sea posible. A pesar de ello, por lo general
solo son capaces de recibir las emisoras a una distancia de no más allá de 40 km en el
caso de las emisoras de AM,4546 aunque las señales utilizadas durante la era de la
telegrafía sin hilos se podían recibir a cientos de kilómetros,46 y este tipo de receptores
se utilizaron incluso para la comunicación transoceánica durante un periodo inicial.47
El desarrollo comercial de los receptores pasivos fue abandonado con la llegada de los
tubos de vacío fiables alrededor de 1920, y la investigación posterior quedó en manos
principalmente de los radio aficionados.48 Muchos tipos de circuitos diferentes han sido
utilizados.44950 En las secciones siguientes se describen las partes de una radio de galena
con mayor detalle.

10. Antena
Las ondas de radio electromagnéticas inducen una corriente eléctrica alterna en la
antena, que está conectada a la bobina de sintonización. Dado que en una radio de
galena toda la potencia proviene de la antena, es importante que recoja tanta
alimentación de la onda de radio como sea posible. Cuanto más grande sea la antena,
más potencia puede interceptar. Antenas del tipo comúnmente utilizadas con los
sistemas de galena son más eficaces cuando su longitud está cerca de un múltiplo de un
cuarto de la longitud de onda de las ondas de radio que reciben. Dado que la longitud de
las ondas utilizadas con radios de galena es muy larga (en onda media, las longitudes
están entre 182 y 566 metros de largo)51 la antena se hace lo más larga posible, 52 a
partir de un cable largo, en contraste con las antenas de varilla o con las antenas de lazo
de ferrita utilizadas en las radios modernas.
Algunos aficionados a las radios de galena rigurosos utilizan antenas en forma de "L
invertida" y o de "T aérea", que consta de cientos de metros de alambre suspendidos lo
más alto posible entre edificios o árboles, con un cable de alimentación conectado en el
centro o en un extremo que conduce al receptor.5354 Sin embargo, a menudo son más
utilizadas longitudes aleatorias de alambre colgando por las ventanas. Una práctica
popular en los primeros días (sobre todo entre los habitantes de apartamentos) era
utilizar como antenas grandes objetos metálicos existentes, como somieres,16 escaleras
de incendios y vallas de alambre de espino.465556
Toma de tierra
Las antenas de hilo utilizadas con los receptores de galena son del tipo monopolo, por lo
que desarrollan su tensión de salida con respecto a tierra. Así pues, el receptor requiere
una conexión a una toma de tierra como un circuito de retorno para la corriente. El cable
de tierra habitualmente se une a un radiador, tubería metálica de agua, o una pica de
metal clavada en el suelo.5758 En los primeros días, si no se podía encontrar una
conexión a tierra adecuada, en ocasiones se recurría a una malla de tierra aérea.5960 Una
buena toma de tierra es más importante para los conjuntos de galena de lo que lo es para
los receptores alimentados, porque los sistemas de galena están diseñados para tener una
impedancia baja, imprescindible para transferir la energía desde la antena de manera
eficiente. Una conexión a tierra de baja resistencia (preferiblemente por debajo de 25 Ω)
es necesaria debido a que cualquier resistencia en tierra disipa la energía de la antena.52
En contraste, los receptores modernos son dispositivos que funcionan con tensión, con
una alta impedancia de entrada, y por lo tanto, fluye muy poca corriente entre la antena
y el circuito de tierra. Además, los receptores enchufados a la red eléctrica normalmente
están conectados a tierra adecuadamente a través de sus cables de alimentación, que a su
vez están unidos a tierra mediante una toma debidamente acondicionada.
Circuito sintonizador

11. Los primeros diseños de radio a galena carecían incluso de circuito sintonizador
El circuito sintonizador, que consta de una bobina y de un condensador conectados entre
sí, actúa como un resonador, que trabaja de forma similar a un diapasón cuando se afina
un instrumento musical.61 Los impulsos eléctricos inducidos en la antena por las ondas
de radio, fluyen rápidamente hacia atrás y adelante entre las placas del condensador a
través de la bobina. El circuito tiene una alta impedancia respecto a la frecuencia de la
señal de radio deseada, pero una baja impedancia para todas las demás frecuencias.62
Por lo tanto, las señales en las frecuencias no deseadas pasan a través del circuito
sintonizado a tierra, mientras que la frecuencia deseada pasa a través del detector
(diodo), estimula el auricular y finalmente es posible escucharla. La frecuencia de la
emisora "recibida" es la frecuencia de resonancia f del circuito sintonizador,
determinada por la capacitancia C del condensador y por la inductancia L de la bobina:63
En los dispositivos de bajo costo, la bobina inductora tenía un contacto deslizante con
un resorte que presiona contra los arrollamientos, pudiendo deslizarse a lo largo de la
bobina, introduciendo de este modo un mayor o menor número de vueltas de la bobina
en el circuito, variando así la inductancia, permitiendo la "sintonización" del circuito a
las frecuencias de diferentes estaciones de radio.3 Alternativamente, un condensador
variable se utiliza para sintonizar el circuito.64 Algunos conjuntos de galena modernos
utilizan una bobina de sintonización con núcleo de ferrita, en el que un núcleo
magnético de ferrita se puede mover dentro y fuera de la bobina, variando de este modo
la inductancia por el cambio de la permeabilidad magnética.65
La antena es una parte integral del circuito sintonizador y su reactancia también
contribuye a determinar la frecuencia resonante del circuito, actuando generalmente
como un condensador. Incluso las antenas más cortas que un cuarto de la longitud de
onda presentan reactancia capacitiva.52 Muchos sistemas de galena primitivos no tenían
un condensador de sintonía,66 y utilizaban la capacitancia inherente del cable de la
antena (además de la capacitancia parásita significativa de la propia bobina67) para
formar el circuito sintonizador con la bobina.
Muchos de los primeros receptores de galena no tenían un circuito sintonizador,
consistiendo simplemente en un detector de galena conectado entre la antena y la tierra,
con un auricular a través de él.366 Este tipo de circuito tan sencillo carecía por completo
de elementos selectores de frecuencia, por lo que la amplia gama de resonancia de la
antena (que tenía poca capacidad para rechazar las estaciones no deseadas), hacía que
todas las estaciones dentro de una amplia banda de frecuencias se escucharan
simultáneamente en el auricular48 (en la práctica, por lo general las señales más potentes

12. ahogaban a las otras). Se utilizó en los primeros días de la radio, cuando solo una o dos
estaciones como máximo quedaban dentro del alcance de estos dispositivos.
Adaptación de impedancias
Circuito de "doble selector".48 y ejemplo de los años 1920. Los dos contactos
deslizables en la bobina permiten ajustar la impedancia de la radio (tanto de la antena
como del circuito sintonizador), posibilitando una recepción más nítida.
Un principio importante utilizado en el diseño de las radios de galena para transferir la
máxima potencia al auricular es la adaptación de impedancias.486869 Se transfiere la
máxima potencia entre dos partes de un circuito cuando la impedancia de una parte es el
complejo conjugado de la de la otra; esto implica que los dos circuitos deben de tener
igual resistencia.37071 Sin embargo, en los conjuntos de galena, la impedancia del
sistema de antena a tierra (alrededor de 10 a 200 ohms52) es generalmente menor que la
impedancia del circuito sintonizado del receptor (miles de ohmios en resonancia),72 y
también varía dependiendo de la calidad de la unión a tierra, de la longitud de la antena,
y de la frecuencia a la que el receptor es sintonizado.42
Por lo tanto, en algunos tipos de circuitos de receptor mejorados, para que su
impedancia coincida con la de la antena, esta se puede conectar al circuito a través de
una parte variable de las espiras de la bobina de sintonía.6366 Esto hizo que la bobina
actuase como un transformador de impedancia (funcionando como un
autotransformador) además de cumplir su función de sintonización. Esta disposición
permite aumentar la baja resistencia de la antena aérea (transformándola) por un factor
igual al cuadrado de la relación de vueltas (el número de vueltas a través del que la
antena se conecta, en relación al número total de vueltas de la bobina), para que
coincida con la resistencia a través del circuito sintonizado.71 En el circuito de "dos
deslizadores", popular durante la era inalámbrica, la antena y el circuito detector se
unían a la bobina mediante el desplazamiento de los dos contactos, que permitían el
ajuste interactivo73 de la frecuencia de resonancia y de la relación de vueltas en la
bobina.747576 Alternativamente, un interruptor de múltiples posiciones se utilizaba para

13. seleccionar determinadas emisoras en la bobina. Estos controles se ajustaban
manualmente hasta conseguir el sonido más nítido en los auriculares de la estación
deseada.
Mejora de la selectividad
Circuito directo acoplado con ajuste de impedancia48
Uno de los inconvenientes de los sistemas de galena es que son vulnerables a la
interferencia de las estaciones con frecuencias similares a la de la emisora deseada; es
decir, disponen de una baja selectividad,4642 por lo que a menudo dos o más estaciones
se escuchan simultáneamente. Esto es debido a que el circuito sencillo sintonizado no
rechaza señales parecidas a la deseada, permitiendo que una amplia banda de
frecuencias lo atraviesen. Esto es equivalente a decir que tiene un gran ancho de banda
(equivalente a un bajo factor de calidad) en comparación con otros tipos de receptores
de radio.6 moderna
El detector de galena conectado a través del circuito sintonizador empeoró este
problema, porque su relativamente baja resistencia "sobrecarga" el circuito sintonizador,
amortiguando de este modo las oscilaciones, y reduciendo su factor de calidad.4277 En
muchos diseños la selectividad se mejoró mediante la conexión directa del circuito
detector y del auricular a través de solo una fracción de las vueltas de la bobina.48 Esta
disposición reduce la impedancia de carga del circuito sintonizador, así como permite
mejorar la adaptación de su impedancia con la del detector.48
Receptores acoplados inductivamente
Circuito inductivo-acoplado con ajuste de impedancia. Este diseño fue usado en muchas
radios de galena de calidad

14. Radio de galena para radioaficionados con transformador de "pérdida de acoplamiento",
Belfast, alrededor de 1914
En los receptores de galena más sofisticados, la bobina de sintonía se sustituye por un
transformador de núcleo de aire con acoplamiento a la antena ajustable,348 lo que mejora
la selectividad mediante una técnica denominada de acoplamiento débil. El
transformador667678 consta de dos bobinas de alambre acopladas magnéticamente. Una
de ellas (denominada el devanado primario), está unida a la antena y la tierra; y la otra
(el devanado secundario) está unida al resto del circuito. La corriente de la antena crea
un campo magnético alterno en la bobina primaria, que induce una tensión en la bobina
secundaria, que después se rectifica y alimenta el auricular. Cada una de las bobinas
funciona como un circuito sintonizado a la frecuencia de la estación: la bobina primaria
resuena con la capacitancia de la antena (o a veces, con otro condensador), y la bobina
secundaria resuena con el condensador de sintonización. Los dos circuitos interactúan
para formar un transformador resonante. En efecto, los filtros del circuito primario
primero, envían ya filtrada la señal al segundo circuito, donde se filtra una vez más.
Reduciendo el acoplamiento entre las dos bobinas mediante su separación física (de
modo que se modifique el campo magnético de una que interseta la otra, se reduce la
inductancia mutua, se estrecha el ancho de banda, y el resultado en la sintonía es mucho
más fino, más selectivo que el producido por un solo circuito sintonizador.6679 Sin
embargo, esto implica una solución de compromiso; puesto que un acoplamiento más
débil también reduce la potencia de la señal que pasa al segundo circuito. El
transformador dispone de un acoplamiento ajustable, permitiendo al oyente
experimentar con diferentes ajustes para obtener la mejor recepción.
Un diseño común en los primeros tiempos, llamado "acoplador libre", consistía en una
bobina pequeña dentro de otra bobina mayor.4880 La bobina más pequeña estaba
montada sobe un mecanismo que permitía deslizarla linealmente dentro o fuera de la
bobina más grande. Si se encontraban interferencias entre emisoras, la bobina pequeña
se deslizaba hacia afuera de la más grande, reduciendo así el acoplamiento, estrechando
el ancho de banda, y rechazando de este modo la señal interferente.
El transformador de acoplamiento de la antena también funciona como un ajuste de
impedancia, que permite una mejor coincidencia de la impedancia de la antena con la
del resto del circuito. Una o ambas de las bobinas generalmente tenían varios puntos
fijos que podían ser seleccionados con un interruptor, lo que permitía el ajuste del
número de vueltas del transformador (es decir, de la "relación de vueltas" entre ambos
circuitos).
Los transformadores de acoplamiento eran difíciles de ajustar, ya que los tres ajustes (la
sintonización del circuito primario, la sintonización del circuito secundario, y el
acoplamiento de las bobinas), eran todos interactivos entre sí, y el cambio de uno de
ellos afectaba a los otros dos.81
Detector de galena
Artículo principal: Detector de bigotes de gato

15. Detector de galena "cat's whisker"
Diodo de germanio usado en radios de galena modernas (unos 3 mm de longitud)
Cómo trabaja el detector:8283
(A) Señal de radio de amplitud modulada del circuito sintonizador. Las oscilaciones
rápidas son las de la onda portadora de radiofrecuencia. La señal de audio (el sonido)
está contenida en las variaciones lentas (modulación) de la amplitud (la altura) de las
ondas portadoras. Esta señal no se puede convertir directamente en sonido a través del
auricular, debido a que las fluctuaciones de la onda de audio son prácticamante las
mismas en ambos lados del eje, con un promedio que tiende a cero, lo que daría lugar a
un movimiento neto NULO del diafragma del auricular. (B) El cristal de galena conduce
la corriente mejor en una dirección que en la otra, produciendo una señal cuya amplitud
no promedia cero, sino que fluctúa de acuerdo con la señal de audio. (C) Un
condensador en derivación (o la propia capacitancia del circuito en su defecto) se utiliza
para eliminar los pulsos de la onda de radiofrecuencia portadora, dejando separada la
señal de audio.
El cristal de galena permite demodular la señal de audio, extrayéndola de la señal de
radiofrecuencia. En los primeros receptores, se utilizaba un detector de bigotes de gato,
dispositivo que consiste en un alambre de metal fino sobre un brazo ajustable, con el
que se selecciona un punto de contacto sobre la superficie de un mineral semiconductor
como por ejemplo la galena.3884 El detector de bigote de gato funciona como un diodo

16. Schottky primitivo que permite que la corriente fluya mejor en una dirección que en la
opuesta.8586 Los dispositivos modernos utilizan diodos semiconductores.77 El cristal
mineral funciona como un detector de envolvente, rectificando la señal de radio
haciéndola pasar de corriente alterna a corriente continua pulsante, cuyos picos
reproducen la señal de audio para que pueda ser convertida en sonido por los
auriculares, normalmente conectados en serie (o, a veces en paralelo) con el detector.3887
8388 La corriente rectificada del detector todavía tiene los pulsos de radiofrecuencia de la
onda portadora, que no son capaces de superar la alta inductancia de los auriculares. Un
pequeño condensador a menudo se coloca a través de los terminales del auricular para
eliminar estos pulsos desde el auricular a tierra,89 aunque el cable de los auriculares por
lo general tiene suficiente capacitancia para que este componente pueda omitirse.90439166
92
En el detector de bigotes de gato solo ciertos puntos activos de la superficie del mineral
permiten que funcione como rectificador, y el dispositivo era muy sensible a la presión
del contacto del cristal con el hilo, por lo que la más mínima vibración podía hacer que
dejase de funcionar.893 Por lo tanto, si se desajustaba el detector, había que encontrar de
nuevo un punto de contacto utilizable por prueba y error (normalmente, antes de cada
uso). El operador debía deslizar la punta del alambre sobre la superficie del cristal hasta
que una estación de radio o un sonido "estático" se escuchara en los auriculares.94 Para
no tener que depender de una fuente distante de señal estática para ajustar el contacto, se
han diseñado fuentes locales de estática que utilizan un zumbador alimentado por una
batería que crea continuamente chispas que propagan una señal de radio estática.94 La
chispa en los contactos eléctricos del zumbador sirve como una fuente débil de estática,
por lo que cuando el detector comienza a trabajar, la estática se puede oír en los
auriculares, el zumbador se apaga a continuación, y la radio ya se puede sintonizar en la
frecuencia de la emisora deseada.
La galena (sulfuro de plomo) fue probablemente el cristal más comúnmente usado en
los detectores de bigotes de gato,7693 pero varios otros tipos de cristales también se
utilizaron, como la pirita (FeS2), el silicio, la molibdenita (MoS2), el carburo de silicio
(carborundo , SiC), y la combinación cristal con cristal de cincita-bornita (ZnO-
Cu5FeS4) con el nombre comercial de Perikon. Estas radios4395 también se han
improvisado a partir de una gran variedad de objetos comunes, como hojas de afeitar de
acero y minas de lápiz,4396 agujas oxidadas,97 o monedas herrumbrosas.43 La capa de
óxido o de sulfuro semiconductor formada en estas superficies metálica es generalmente
la responsable de la acción rectificadora que presentan estos objetos.43
En los dispositivos modernos se utiliza un diodo semiconductor como detector, mucho
más fiable que el detector de bigotes de gato, y que no requiere ajustarse.437798 Diodos
de germanio (o a veces diodos Schottky) se utilizan en lugar de diodos de silicio, ya que
su caída de tensión directa es inferior (de aproximadamente 0,3 V en comparación con
0,6V99), lo que los hace más sensitivos.77100
Todos los detectores semiconductores funcionan de manera ineficiente en las radios de
galena, debido a que el nivel de la señal de bajo voltaje es demasiado bajo para marcar
una diferencia acusada entre la mejor conducción en un sentido y la conducción más
débil en el contrario. Para mejorar la sensibilidad de algunos de los primeros detectores
de cristal mineral, tales como los de carburo de silicio, se les aplicaba un pequeño
voltaje mediante una batería y un potenciómetro.101102103104 Este voltaje adicional puede

17. desplazar más arriba el punto de funcionamiento del diodo en la curva de detección para
producir más tensión de la señal a costa de una menor intensidad (por su mayor
impedancia). Existe un límite para el beneficio que esta técnica produce, dependiendo
de las otras impedancias de la radio. Esta sensibilidad se mejora desplazando el punto
de funcionamiento en corriente continua a un punto de funcionamiento de tensión de
corriente más deseable (impedancia) en las curvas de voltaje característico I-V del
material.
Auriculares
Circuito detector para mejorar la sensibilidad mediante la corriente de una batería, con
el zumbador incorporado para ajustar los bigotes de gato
Radio de galena moderna con auriculares piezoeléctricos

18. Un chico escuchando una moderna radio de galena
Los requisitos para los auriculares utilizados en los sistemas de radio a galena son
diferentes de los auriculares utilizados en los equipos de audio modernos. Tienen que
ser eficientes en convertir la energía de la señal eléctrica en ondas sonoras, mientras que
la mayoría de los audífonos modernos están diseñados para la reproducción de señales
de sonido de alta fidelidad.105 En los primitivos aparatos de construcción casera, los
auriculares eran el componente más caro.106
Los primeros audífonos que se usaron con los sistemas de galena de la era inalámbrica
tenían utilizaban el sistema de hierro móvil que funcionaba de una manera similar a las
bocinas de la época; mientras que los altavoces modernos utilizan el principio de la
bobina móvil. Cada auricular contenía un imán con una hendidura rodeada por una
bobina, formando un electroimán, uno de cuyos polos quedaba muy cerca de una
membrana de acero. Cuando la señal de audio de la radio atravesaba las bobinas del
electroimán, se creaba un campo magnético variable que aumentaba o disminuía
respecto al del imán permanente. Esto modificaba la fuerza de atracción sobre el
diafragma, haciendo que vibrase. Las vibraciones del diafragma atraen y expulsan el
aire situado delante de él, creando ondas de sonido. Los auriculares estándar utilizados
en telefonía tenían una impedancia baja, a menudo de 75 Ω, lo que requiere más
corriente que la que una radio de galena podía suministrar, por lo que el tipo usado en
las radios fue dotado con más vueltas de alambre fino y tenía una impedancia de 2000-
8000 Ω. 107108109
Dispositivos modernos utilizan auriculares piezoeléctricos, que son mucho más
sensibles y también de menor tamaño.105 Se componen de un cristal piezoeléctrico con
unos electrodos colocados en cada lado, pegado a un diafragma ligero. Cuando la señal
de audio procedente de la radio se aplica a los electrodos, provoca que el cristal a
comience a vibrar, haciendo a su vez vibrar al diafragma. Estos auriculares suelen estar
diseñados para colocarse directamente en el conducto auditivo del usuario, acoplando el
sonido de manera más eficiente al tímpano. Su resistencia eléctrica es mucho mayor
(típicamente megaohmios) por lo que apenas "sobrecargan" el circuito sintonizado, lo
que permite obtener una mayor selectividad del receptor.

19. Sin embargo la mayor resistencia de este tipo de auriculares, en paralelo con su
capacitancia de alrededor de 9 picoFaradios, crea un filtro de paso bajo que elimina las
frecuencias más altas de audio, lo que distorsiona el sonido.110 Así que a veces no es
necesario disponer un condensador de derivación (aunque en la práctica se coloquen
condensadores de alrededor de 0,68 a 1 nF para ayudar a mejorar la calidad del sonido),
agregándose en su lugar una resistencia de entre 10 y 100 kΩ al otro lado de la entrada
del auricular.111
A pesar de que la baja potencia producida por las radios de galena suele ser insuficiente
para poder conectar un altavoz, algunos dispositivos caseros de los años 1960 utilizaban
uno añadiendo un transformador de audio para hacer coincidir la baja impedancia del
altavoz con la del circuito.112 Del mismo modo, los auriculares modernos de baja
impedancia (8 Ω) no se pueden utilizar sin modificar el circuito de las radios de galena
porque el receptor no produce suficiente corriente para activarlos. Para evitar este
problema, se puede añadir un transformador de audio para hacer coincidir la impedancia
de los auriculares con la mayor impedancia del circuito.
Radio a galena en FM
Las radios de galena normalmente reciben señales de amplitud modulada (AM), aunque
pueden ser diseñadas para recibir casi cualquier banda de radiofrecuencia, pero la
mayoría utilizan la onda media.38 Son raros los modelos que reciben la banda de onda
corta, porque se requieren señales muy fuertes.
También son capaces de demodular las transmisiones en FM debido a un fenómeno
llamado detección de pendiente. El circuito convierte las variaciones de frecuencia de la
FM en una señal de AM que luego es demodulada por el detector, convirtiéndola así en
una señal audible.
Utilización como fuente de energía
Una radio de galena sintonizada a un transmisor local de gran intensidad se puede
utilizar como fuente de alimentación para un segundo receptor de una estación distante
que no puede ser escuchada sin amplificación.113:122–123
Hay una larga historia de intentos fallidos y reclamaciones no verificadas para utilizar la
potencia de la onda portadora de las señales de radio recibidas. Los sistemas cristalinos
tradicionales utilizan rectificadores de media onda. Como las señales de onda media
tienen un factor de modulación de solo el 30% de tensión en picos de corriente
[cita requerida], no más allá del 9% de la potencia de la señal recibida ( ) es información
de audio real, y el 91% restante es solo tensión rectificada. Dado que la señal de audio
es poco probable que se mantenga en valores de pico todo el tiempo, la relación de la
energía es, en la práctica, aún mayor. Se hizo un esfuerzo considerable para convertir
este voltaje de corriente continua en energía sonora. Algunos intentos anteriores
incluyen un amplificador de un solo transistor114 en 1966. A veces los esfuerzos para
recuperar esta potencia se confunden con otros esfuerzos para lograr una mayor
eficiencia en la detección.115 La historia de estas investigaciones continúa en desarrollo,

20. con diseños tan elaborados como la "Unidad de potencia de dos ondas de conmutación
invertida". 113:129
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