Radio

Antecedentes

La radio recibe ondas electromagnéticas del aire que son enviadas por un transmisor de radio. Las ondas electromagnéticas son una combinación de campos eléctricos y magnéticos que se superponen. La radio convierte estas ondas electromagnéticas, llamadas señales, en sonidos que los humanos pueden escuchar.

Las radios son parte de la vida cotidiana. No solo se utilizan para reproducir música o como alarmas por la mañana, también se utilizan en teléfonos inalámbricos, teléfonos móviles, monitores para bebés, abre-puertas de garaje, juguetes, satélites y radares. Las radios también juegan un papel importante en las comunicaciones de la policía, los bomberos, la industria y el ejército. Aunque hay muchos tipos de radios (reloj, automóvil, aficionado (radioaficionado), estéreo), todos contienen los mismos componentes básicos.

Hay radios de todas las formas y tamaños, desde un pequeño "Walkman" AM / FM hasta un transceptor multimodo altamente sofisticado en el que tanto el transmisor como el receptor se combinan en una sola unidad. Los modos más comunes para una radiodifusión son AM (modulación de amplitud) y FM (modulación de frecuencia). Otros modos utilizados por los radioaficionados, la industria y el ejército son CW (onda continua con código Morse), SSB (banda lateral única), modos digitales como telemetría, teletipo de radio y PSK (modulación por desplazamiento de fase).

Historial

Guglielmo Marconi envió con éxito el primer mensaje de radio a través del Océano Atlántico en diciembre de 1901 desde Inglaterra a Terranova. La radio de Marconi no recibió voz ni música. Más bien, recibió zumbidos creados por un transmisor de chispa que envía una señal usando código Morse.

La radio consiguió su voz en la víspera de Navidad de 1906. Mientras docenas de operadores de radioaficionados y de barcos escuchaban los mensajes de tráfico de la noche, se sorprendieron al escuchar la voz de un hombre llamando "CQ, CQ" (que significa llamar a todas las estaciones, tengo mensajes) en lugar de los habituales dits y dahs del código Morse. El mensaje fue transmitido por el profesor Reginald Aubrey Fessenden desde una pequeña estación de radio en Brant Rock, Massachusetts.

En los años de 1904 a 1914, la radio pasó por muchos refinamientos con la invención de los tubos de vacío de diodo y triodo. Estos dispositivos permitieron una mejor transmisión y recepción de voz y música. También durante este período de tiempo, la radio se convirtió en un equipo estándar en los barcos que cruzaban los océanos.

La radio alcanzó la mayoría de edad durante la Primera Guerra Mundial. Los líderes militares reconocieron su valor para comunicarse con la infantería y los barcos en el mar. Durante la Primera Guerra Mundial, se hicieron muchos avances en la radio haciéndola más potente y compacta. En 1923, Edwin Armstrong inventó la radio superhetrodina. Fue un gran avance en cómo funcionaba una radio. Los principios básicos utilizados en la radio superhetrodina todavía se utilizan en la actualidad.

El 2 de noviembre de 1920 salió al aire la primera estación de radio comercial en Pittsburgh, Pensilvania. Fue un éxito instantáneo y comenzó la revolución de la radio llamada "Edad de oro de la radio". La Edad de Oro de la radio duró desde principios de la década de 1920 hasta finales de la de 1940, cuando la televisión introdujo una era completamente nueva. Durante esta Edad de Oro, la radio evolucionó de un dispositivo simple en una caja voluminosa a un equipo complejo alojado en hermosos gabinetes de madera. La gente se reunía alrededor de la radio y escuchaba las últimas noticias y programas de radio. La radio ocupaba una posición similar a la del televisor de hoy.

El 30 de junio de 1948, el transistor se demostró con éxito en Bell Laboratories. El transistor permitió que las radios se volvieran compactas, y las más pequeñas podían caber en el bolsillo de una camisa. En 1959, Jack Kilby y Robert Noyce recibieron la primera patente del circuito integrado. El programa espacial de la década de 1960 traería más avances al circuito integrado. Ahora, una radio podría caber en el marco de anteojos o dentro de un par de pequeños auriculares estéreo. Hoy, el dial de frecuencia impreso en el gabinete ha sido reemplazado por diodos emisores de luz o pantallas de cristal líquido.

Materias primas

La radio actual consta de una antena, una placa de circuito impreso, resistencias, condensadores, bobinas y transformadores, transistores, circuitos integrados y un altavoz. Todas estas piezas están alojadas en una caja de plástico.

Una antena interna consiste en un alambre de cobre aislado de pequeño diámetro enrollado alrededor de un núcleo de ferrita. Una antena externa consta de varios tubos de aluminio que se deslizan entre sí.

La placa de circuito impreso consta de un patrón revestido de cobre cementado a una placa fenólica. El patrón de cobre es el cableado de un componente a otro. Reemplaza la mayor parte del cableado utilizado en radios anteriores.

Las resistencias limitan el flujo de electricidad. Consisten en una película de carbono depositada sobre un sustrato cilíndrico, encerrada en una carcasa de plástico (poliéster alquídico), con conductores de cobre.

Los condensadores almacenan una carga eléctrica y permiten que la corriente alterna fluya a través de un circuito eléctrico, pero evitan que la corriente continua fluya en el mismo circuito. Los condensadores fijos constan de dos electrodos extendidos de papel de aluminio aislados por una película de polipropileno, alojados en una carcasa de plástico o cerámica con cables de cobre. Los condensadores variables tienen un conjunto de placas de aluminio fijas y un conjunto de placas de aluminio giratorias con un aislante de aire.

Las bobinas y los transformadores realizan funciones similares. Su propósito es aislar un circuito mientras transfieren energía de un circuito a otro. Consisten en dos o más juegos de bobinas de alambre de cobre enrolladas en un aislante o montadas una al lado de la otra con aire como aislante.

Los transistores consisten en germanio o silicio encerrados en una carcasa de metal con cables de cobre. El transistor controla el flujo de electricidad en un circuito. Los transistores reemplazaron a los tubos de vacío utilizados en radios anteriores.

El circuito integrado alberga miles de resistencias, condensadores y transistores en un paquete pequeño y compacto llamado chip. Este chip tiene aproximadamente el tamaño de la uña del dedo meñique. El chip está montado en una caja de plástico con pestañas de aluminio que permiten montarlo en una placa de circuito impreso.

Diseño

Las radios constan de muchos circuitos electrónicos especializados diseñados para realizar tareas específicas:amplificador de radiofrecuencia, mezclador, oscilador de frecuencia variable, amplificador de frecuencia intermedia, detector y amplificador de audio.

El amplificador de radiofrecuencia está diseñado para amplificar la señal de un transmisor de radiodifusión. El mezclador toma la señal de radio y la combina con otra señal producida por el oscilador de frecuencia variable de la radio para producir una frecuencia intermedia. El oscilador de frecuencia variable es la perilla de sintonización de la radio. La frecuencia intermedia producida es amplificada por el amplificador de frecuencia intermedia. Esta señal intermedia se envía al detector que convierte la señal de radio en una señal de audio. El amplificador de audio amplifica la señal de audio y la envía al altavoz o auriculares.

La radio AM / FM más simple tendrá todos estos circuitos montados en una sola placa de circuito. La mayoría de estos circuitos pueden estar contenidos en un solo circuito integrado. El control de volumen (una resistencia variable), la perilla de sintonización (un capacitor variable), el altavoz, la antena y las baterías se pueden montar en la placa de circuito impreso o en la caja de la radio.

El
proceso de fabricación

No existe un proceso único para fabricar una radio. El proceso de fabricación depende del diseño y la complejidad de la radio. Un ejemplo de radio AM / FM estándar. La radio más simple tiene una sola placa de circuito alojada en una caja de plástico. La radio más compleja tiene muchas placas de circuito o módulos alojados en una caja de aluminio.

Los fabricantes compran los componentes básicos como resistencias, condensadores, transistores, circuitos integrados, etc., a vendedores y proveedores. Las placas de circuito impreso, generalmente de propiedad exclusiva, se pueden fabricar internamente. Muchas veces, los fabricantes comprarán módulos de radio completos de un proveedor. La mayoría de las operaciones de fabricación las realizan robots. Estos incluyen las placas de circuito impreso y el montaje de los componentes en la placa de circuito impreso. El montaje de la placa de circuito impreso y los controles en la carcasa y algunas operaciones de soldadura se suelen realizar a mano.

1. La placa de circuito impreso en blanco consiste en una resina epoxi de vidrio con una fina película de cobre cementada en uno o ambos lados. Se coloca una película fotosensible fotosensible sobre la película de cobre. Se coloca una máscara que contiene los circuitos eléctricos sobre la película fotorresistente. La película fotorresistente se expone a luz ultravioleta. Se revela la imagen fotorresistente, transfiriendo la imagen a la película de cobre. Las áreas no expuestas se disuelven durante el grabado y producen un circuito impreso en la placa.
2. Se perforan orificios en ubicaciones designadas en la placa de circuito impreso para aceptar los componentes. Luego, la placa se suelda previamente sumergiéndola en un baño de soldadura caliente.
3. Los componentes electrónicos más pequeños, como resistencias, condensadores, transistores, circuitos integrados y bobinas, se instalan en sus orificios designados en la placa de circuito impreso y se sueldan a la placa. Estas operaciones se pueden realizar a mano o mediante robots.
4. Los componentes más grandes, como el transformador de potencia, el altavoz y la antena, se montan en la PCB o en el gabinete con tornillos o lengüetas de resorte de metal.
5. La carcasa que aloja la radio puede ser de plástico o aluminio. Las cajas de plástico están hechas de gránulos que se funden y se inyectan en un molde. Las cajas de aluminio se estampan en forma de chapa de aluminio mediante una prensa de metal.
6. Los componentes externos que no están montados en la placa de circuito impreso pueden ser la antena, el altavoz, el transformador de potencia, los controles de volumen y frecuencia que se montan en la caja con tornillos, remaches o broches de plástico. Luego, la placa de circuito impreso se monta en la caja con tornillos o broches. Los componentes externos están conectados y soldados a la placa de circuito impreso con cables aislados hechos de cobre y aislamiento de plástico.

Control de calidad

Dado que la mayoría de los componentes de una radio son fabricados por proveedores especializados, el fabricante de radio debe confiar en esos proveedores para producir piezas de calidad. Sin embargo, el fabricante de la radio tomará muestras aleatorias de cada componente recibido y los inspeccionará / probará para asegurarse de que cumplan con las especificaciones requeridas.

También se inspeccionan muestras aleatorias del conjunto de radio final para garantizar la calidad. La unidad en general se inspecciona en busca de fallas, tanto físicas como eléctricas. La radio se reproduce para asegurarse de que pueda seleccionar las frecuencias de radio que está diseñado para recibir y que la salida de audio esté dentro de las especificaciones.

Subproductos / Residuos

La conciencia medioambiental actual dicta que todos los residuos se eliminen correctamente. La mayoría de los subproductos de la construcción de una radio pueden recuperarse. Las soluciones de grabado utilizadas en la fabricación de placas de circuito impreso se envían a centros de recuperación de productos químicos. Los desechos de los cables de los componentes electrónicos se envían a los centros de recuperación de desechos metálicos donde se funden para crear nuevos productos.

El futuro

Se están combinando radios con computadoras para conectar la computadora a Internet a través de satélites. Eventualmente, las radios se convertirán de transmisiones analógicas a digitales. Las señales analógicas están sujetas a desvanecimiento e interferencia, las señales digitales no. Pueden producir un sonido de alta calidad como el que se encuentra en un CD.

Las radios digitales se pueden programar para estaciones específicas, tipos de música, noticias, etc. Eventualmente, las radios tendrán minicomputadoras integradas para procesar sonidos en patrones numéricos "dígitos" en lugar de una forma de onda analógica. Esto permitirá a los oyentes programar sus radios para estaciones de radio favoritas, tipo de música, cotizaciones de bolsa, información de tráfico y mucho más.

Dónde obtener más información

Libros

Carter, Alden R. Radio de Marconi a la era espacial. Nueva York:Franklin Watts, 1987.

Floyd, Thomas L. Fundamentos de circuitos eléctricos. Columbus:Merrill Publishing Company, 1987.

La Liga de Relevos de Radio Estadounidense. El manual de ARRL para radioaficionados. Newington, CT:ARRL, 1996.

Otro

Página web de Canadian Broadcasting Company. "El futuro de la radio digital. Diciembre de 2001. .

Página web de UC Berkley. Diciembre de 2001. .

Ernst S. Sibberson