Por Qué las Ondas de Radio Son Preferidas para Comunicación de Corto Alcance

¿Por qué se eligen las ondas de radio para transmisión remota y de corto alcance?

INTRODUCCIÓN

En la edad de piedra, la información se difundía a pie o mediante bestias como caballos o camellos. La velocidad a la que se difundía la información era muy lenta. Una persona a pie tardaría días o incluso meses en entregar una información a través de una distancia.

Con el uso de bestias, la difusión de información era un poco más rápida y se volvió cada vez más rápida como la velocidad de la luz con nuestra transición al siglo XXI, una era de ciencia y tecnología exploradas. Las cosas realmente se han vuelto más fáciles y pueden hacerse más rápido.

Podrías estar sentado en tu habitación y marcar un número en tu teléfono y estar conectado instantáneamente con un amigo a millones de millas de distancia. Los mensajes que escribimos y enviamos, las conversaciones que hacemos por nuestros teléfonos móviles, todo se transmite a través de ondas electromagnéticas u onda EM como otros pueden llamarla.

Hay diferentes tipos de ondas EM (electromagnéticas), pero nos centraremos estrictamente en la onda de radio: qué es, cómo se propaga, cómo se puede detectar y, por supuesto, cómo hacer un receptor de radio simple. Para entenderlo mejor, veamos algunas cosas primero.

ONDA EM

Onda electromagnética u onda EM es una forma de radiación electromagnética que resulta de la descarga de electricidad o incluso un rayo. Cualquier descarga de electricidad puede resultar en onda EM con longitud de onda cercana a la de onda de radio.

La radiación electromagnética posee propiedades de onda, es decir, la onda EM puede propagarse, difractarse, refractarse, etc. La onda EM puede interferirse, es decir, sufre interferencia cuando una onda EM con la misma o cercana frecuencia cruza su camino. La onda EM varía desde onda de radio que tiene baja frecuencia con longitud de onda larga hasta rayo gamma que tiene la frecuencia más alta y longitud de onda más corta; por tanto, el rayo gamma tiene la energía más alta.

ONDA DE RADIO

La onda de radio es una forma de radiación electromagnética. Tiene baja frecuencia que aproximadamente varía de 150kHz a 100MHz.

OSCILADORES

Para entender mejor cómo se transmiten datos vía radios, es necesario hablar sobre un oscilador. Un oscilador es de dos tipos: hay oscilador mecánico y oscilador eléctrico, pero nos centraremos solo en el oscilador eléctrico. Un oscilador o vibrador eléctrico puede hacerse conectando un capacitor a una bobina.

El sistema se hace oscilar proporcionando al capacitor una carga eléctrica. La energía se almacena alternadamente entre las placas del capacitor y en la bobina en forma de campo magnético. La energía se transfiere de la bobina al capacitor y del capacitor a la bobina, y de nuevo mientras el sistema oscila.

El flujo de energía involucra el flujo de corriente eléctrica. El flujo de corriente eléctrica causa que parte de la energía del sistema se transforme en energía interna en el capacitor, bobina y cables de conexión.

TRANSMISOR DE RADIO

Cuando hay una descarga de electricidad, se produce radiación electromagnética de frecuencia de radio. Se produce sonido crepitante en un receptor de radio cuando hay rayos debido a interferencia entre la onda de radio producida por el rayo y la transmitida por una estación cercana. Una pequeña chispa alrededor de la casa puede producir ruido en un receptor de radio.

Una chispa se produce al encender y apagar un interruptor, especialmente aquellos que transportan corriente pesada. Chispas producidas por interruptores termostáticos en cocinas y refrigeradores, chispa en el contacto de timbre eléctrico, etc., son todas susceptibles de producir una onda EM detectada por un receptor de radio. Los primeros transmisores de radio operaban en el principio de producción de chispas. Los transmisores modernos operan diferente. Consisten en diferentes secciones:

1. Oscilador: está compuesto por un capacitor y una bobina. El capacitor y la bobina se eligen para que el circuito oscile a frecuencia de varios kHz o MHz. Si el circuito se conecta a un aéreo o antena, se crea un campo eléctrico oscilante en el hilo.
2. Amplificador de Retroalimentación: Debido a la pérdida de energía, el oscilador no puede suministrar al aéreo con energía a menos que se le suministre energía para compensar su pérdida. La energía suministrada al oscilador debe estar en resonancia con el oscilador. Para lograr esto, tomamos una pequeña fracción de la corriente oscilante del oscilador mientras el resto va a la antena. La mínima fracción de corriente que tomamos se alimenta a un amplificador. La salida del amplificador es una gran corriente oscilante. Tiene la misma frecuencia que el oscilador. La gran corriente eléctrica se alimenta luego al oscilador para que suministre la energía que necesita para hacer oscilar el circuito continuamente.

MODULADOR

Un transmisor de radio podría producir solo una tensión continua de onda de radio de frecuencia y amplitud constante si el transmisor contiene solo un oscilador y un amplificador de retroalimentación. El modulador modula la frecuencia (FM).

En un transmisor de radio, la f.e.m. de frecuencia de audio se alimenta al modulador. La onda portadora se alimenta también al modulador. El modulador entonces modula la amplitud de la onda portadora para seguir la forma de onda de la f.e.m. de frecuencia de audio. La onda portadora modulada en amplitud se alimenta luego a la antena.

DETECCIÓN DE ONDA DE RADIO

Por algunas razones, las ondas de radio son reflejadas por un reflector parabólico que apunta a una estación receptora a muchas millas de distancia. Los reflectores se usan para transmisión hacia y desde satélites de telecomunicaciones y para enlaces de radio microondas usados en sistemas de telecomunicación.

Cuando la radiación electromagnética llega a un objeto metálico, produce corriente eléctrica minúscula en él. El aéreo se usa para captar las ondas de radio. El aéreo o antena transporta corrientes producidas por todas las transmisiones cercanas que lo alcanzan. Cuando intentamos escucharlo, no oiríamos sonido claro y distinto porque hay muchas ondas de sonido recibidas por el receptor de radio.

Para escuchar un sonido distinto transmitido por una de las estaciones transmisoras, se usa un receptor de radio para sintonizar un canal particular. El receptor consiste en:

• Sintonizador: está compuesto principalmente por un circuito capacitor-bobina. La frecuencia de oscilación varía variando la capacitancia del capacitor para que tenga la misma frecuencia que la de la estación transmisora que recibimos.
• Rectificador: No se oirá nada cuando se conecta un auricular a través de un capacitor aunque la corriente esté oscilando. Es así porque la frecuencia (150kHz o más) está por encima de la frecuencia que nuestro oído puede detectar. El rectificador nos ayuda a oír los sonidos claros.
• Amplificador: El amplificador amplificará la corriente para que el sonido pueda oírse incluso en un altavoz.

CÓMO CONSTRUIR UN RECEPTOR DE RADIO SIMPLE

Para construir un receptor de radio simple, sigue los pasos dados a continuación:

• Conecta tu antena, diodo, cable de tierra y tu sintonizador en serie con el capacitor variable conectado en paralelo a través de la bobina. La antena puede ser cualquier cable aislado de 25m de largo.
• Entierra una tira de metal en el suelo y conecta el cable de tierra a ella. Si el suelo en el que vas a enterrar la tira de metal está seco, humedécelo aplicando agua.
• Haz la bobina enrollando unas 80 vueltas de cable aislado en una varilla de ferrita que mejora las propiedades de la bobina.
• Usa un capacitor variable con poca capacitancia, digamos cien picofaradios (pF). Si no encuentras tal, usa un capacitor fijo que varíe de 10pF a 470pF.
• El diodo a usar debe ser OA91. Es un diodo de germanio. Otros diodos de germanio también pueden usarse.
• Si no obtienes resultado, prueba 40 vueltas de bobina y si aún no hay resultado, probablemente sea porque tu estación transmisora cercana no es lo suficientemente potente para que tal circuito reciba.

¿Crees que tu estación transmisora cercana es potente pero aún no hay resultado? ¡Relájate! En ese caso necesitas introducir un amplificador en el circuito. Haz tu conexión como en el diagrama. Ese es un radio simple para ti. Una señal de radio tiene la menor energía y por eso no puede transmitir grandes datos en una instancia. Es adecuado para transmisión local/corto alcance porque la mayoría de las cosas transmitidas por radio son audio que la onda de radio puede transmitir sin demora.

¿Por qué se eligen las ondas de radio para transmisión remota/corto alcance?

Podrías haberte preguntado por qué las otras ondas EM no se usan para transmisión de corto alcance y no pueden usarse para transmitir señales a áreas remotas. Bueno, las ondas de radio no proporcionan efecto de calentamiento a diferencia de las microondas.

Las ondas de radio con frecuencia más baja se difractan, haciendo posible que personas detrás de colinas reciban las señales. A diferencia de otras ondas EM, los receptores de onda de radio no necesitan estar frente a un transmisor para recibir las señales.

Para radio de baja frecuencia, su capacidad de difracción hace posible que las señales se reciban detrás de colinas. Estaciones repetidoras se usan para mejorar la calidad de las señales. Las otras ondas EM no se difractan fácilmente.

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