3.2 La trasmisión (Tx)
Se
entiende por trasmisión , al envió de un punto a otro de un mensaje o
información . Entre estos puntos no debe de existir cable alguno ya que
hablemos de trasmisiones inalámbricos .
El
mensaje o información viaja mediante las ondas de radio, llamadas ondas
hercianas que son ondas
electromagnéticas cuyas frecuencias van desde señales audibles de 10 Khz hasta
3 000 Ghz que ya perteneces a las microondas. Elevando la frecuencia
encontramos dentro de las radiaciones electromagnéticas los rayos infrarrojos ,
la luz , o el espectro visible y otras radiaciones como los rayos ultravioleta
, rayos x y los rayos cósmicos .
Las
ondas de radio se producen en circuitos electrónicos en los que se introduce la
información o mensaje a emitir que puede ser sonido , imagen , o señal
codificada.
3.2.1
Emisión de Telegrafía
Para
obtener una señal de telegrafía hay que generar una señal de radiofrecuencia
estable amplificada convenientemente , reducir os armónicos y frecuencias
espurias que se hayan podido crear en la amplificación y finalmente entregar
esta energía a la antena. Naturalmente hay que prever el sistema de
manipulación de la señal , del forma que el mismo ritmo que se pulsa en el
manipulador telegráfico se emitan impulsos de la antena.
Un
desplazamiento de algunas decenas de hercios provocaría en el receptor una
señal molestia , por eso debe hacerse las manipulación en u n paso intermedio.
En
la figura que muestra continuación el manipulador telegráfico ataca un
amplificador intermedio . El oscilador permanece constantemente conectado y
además tiene un circuito separado o << buffer>> cuya función es aislar el oscilador del
amplificador intermedio ,. De forma que aunque la carga sea variable para el separador el oscilador tenga una
carga constante y por lo tanto no varié la frecuencia.
En los modernos transeptotes
para ondas decamétricas esto se ase así rigurosamente , el manipulador ataca un
modulador balanceado, desbalanceandolo
y por lo tanto obteniendo la señal portadora y este modulador ocupa un
paso intermedio similar al del diagrama mostrado anteriormente.
3.2.2
Emisión en amplitud Modulada (AM)
La emisión en amplitud modulada (AM) sigue
cronológicamente a la invención de la telegrafía sin hilos . Los primeros
equipos de telegrafía producían una
señal de radiofrecuencia a partir de un arco eléctrico pero las descargas producían una gran cantidad
de armónicos espurias , y el ancho de la banda ocupado era enorme
Un hecho de crucial importancia es
reconocer que las ondas acústicas que creamos cuando hablamos tienen
frecuencias relativamente bajas: nuestro oído es sensible a ondas acústicas
cuyas frecuencias están comprendidas entre 20 y 20 000 Hz. Estas frecuencias
son pequeñas si las comparamos con las frecuencias de la luz visible, por
ejemplo, que son del orden de 10 14 Hz (un uno seguido de catorce ceros).
Supongamos que se hacen interferir dos
ondas, una de baja y otra de alta frecuencia (Figura). Si la diferencia de frecuencias
es muy grande, entonces la onda resultante tiene la misma frecuencia que la
onda de alta frecuencia, pero su amplitud va cambiando con la misma frecuencia
que la onda de baja frecuencia. Se dice que la onda resultante está modulada en
amplitud. Por tanto, si la señal es una onda de baja frecuencia, es posible
incorporarla en una onda de alta frecuencia haciéndolas interferir.
Figura . Al interferir una onda de baja
frecuencia (audio) con una de alta frecuencia (radio) se obtiene una onda modulada
en su amplitud.
Con base en lo anterior se diseñó un
aparato transmisor que se mostrara mas
adelante esquemáticamente . En primer lugar, un oscilador produce una
corriente eléctrica de muy alta frecuencia, llamada radiofrecuencia, cuyos
valores están entre 30 000 y 300 000 000 Hz. En segundo lugar, esta corriente
se amplifica y se alimenta a un modulador. Una señal con frecuencias acústicas
como las de una voz o las de la música, se transforma por medio de un micrófono
en una corriente eléctrica.
Ésta tiene frecuencias de valor muy
pequeño, comparada con la radiofrecuencia generada por el oscilador. Después de
amplificar la señal que sale del micrófono, se alimenta al modulador. Éste hace
interferir las dos corrientes con baja y alta frecuencia, produciendo una
corriente de alta frecuencia modulada en su amplitud; esta corriente lleva
incorporadas las características de la señal acústica.
La corriente se hace pasar por la antena
que emite ondas electromagnéticas con la misma frecuencia y amplitud que tiene
la corriente que la alimentó: en particular, la amplitud de las ondas emitidas
va cambiando con la misma frecuencia de la señal de baja frecuencia. De esta
forma, el aparato emite ondas electromagnéticas en las que va incorporada la
señal de la voz.
La
frecuencia de la estación de radio que emite de esta manera es precisamente la
frecuencia que produce el oscilador. De hecho, los gobiernos asignan a cada
estación una frecuencia de emisión, que es la frecuencia de la onda portadora
de la señal.
Figura .
Diagrama de bloques de un emisor de amplitud modulada.
Las ondas
electromagnéticas que emite el transmisor se propagan en todas direcciones y se
pueden captar por medio de una antena. Estas ondas inducen en la antena una
corriente eléctrica que tiene las mismas características de frecuencia y
amplitud de las ondas y así la corriente inducida en la antena lleva la señal.
Si solamente hubiese una sola transmisión en el área geográfica en que está
ubicado el receptor, entonces la señal recibida sería precisamente la que envió
el transmisor.
Sin embargo esto
no sucede así, pues en muchas localidades hay más de una emisión. Pero como
cada emisión se hace con diferente frecuencia, la antena capta todas las
emisiones que se hacen en la región en ese instante y la corriente que se
induce en ella está compuesta de todas estas frecuencias. Por este motivo, se
hace pasar la corriente de la antena por un aparato llamado sintonizador,
formado por circuitos eléctricos, que selecciona la frecuencia en que uno está
interesado. Ahora bien, la onda que recibe la antena tiene muy poca intensidad,
por lo que produce una comente muy débil que es necesario amplificar.
Así, se hace pasar la corriente por otro
aparato, el filtro, que elimina la componente de alta frecuencia, es decir, es
un circuito que solamente deja pasar la onda de baja frecuencia, que es
precisamente la señal. Una vez amplificada la corriente resultante se hace
pasar a una bocina que la transforma en una onda de sonido. De esta manera, el
receptor transforma la señal eléctrica en auditiva y se puede oír el mensaje
que se transmitió.
En la figura
se muestra un esquema de un receptor.
Figura :
Diagrama de bloques de un receptor de amplitud modulada.
Un elemento crucial para el desarrollo de
la radio fue el oscilador. Este circuito fue inventado en 1913 por el físico
estadounidense Edwin Howard Armstrong (1890-1954). Su fundamento es un circuito
basado en un tríodo, de cuya salida se toma una parte de la corriente que se
vuelve a alimentar a la entrada del tríodo, formando así un circuito de
retroalimentación. En ciertas condiciones bien determinadas, la corriente que
circula en este circuito oscila. Conectando entre la salida y la entrada del
tríodo condensadores y bobinas de valores adecuados se puede lograr que la
corriente oscile con la frecuencia que uno desee.
Este tipo de transmisión y recepción se dio hacia la tercera década del presente siglo. La radiotelefonía resultó ser muy útil para conversaciones privadas. El primer programa público de radio fue emitido en Inglaterra el 23 de febrero de 1920. Así nació una nueva industria que ha tenido un explosivo crecimiento aun hasta nuestros días.
3.2.3
Emisión en frecuencia Modulada (FM)
En 1933 Armstrong inventó otro tipo de
emisión de señales de radio: el de frecuencia modulada (FM). En este sistema la
frecuencia emitida por el oscilador se cambia de acuerdo con el valor de la
amplitud de la onda sonora que se desea transmitir. Mientras más intensa sea la
onda acústica, mayor será el valor de la frecuencia de la onda emitida.
·
En la figura (a) se
muestra la onda producida por el oscilador
·
En la figura (b) vemos
dos pulsos que se quieren transmitir; nótese que los pulsos tienen amplitudes
diferentes.
·
En la figura (c) vemos
la onda modulada en frecuencia: de izquierda a derecha están, sucesivamente, en
I la onda del oscilador, en II la onda
modulada en frecuencia por el primer pulso, en III otra vez la onda del oscilador,
ya que en este intervalo no hay señal, en lV la onda modulada en frecuencia por
el segundo pulso, etc. Nótese que la frecuencia de la región II es menor que la
de la región IV, ya que la amplitud del primer pulso es menor que la del
segundo; además, la amplitud de la onda en la figura (c) es siempre la misma.
Figura:
La señal modula la frecuencia de la onda de radiofrecuencia.
En un receptor de FM hay un circuito que
separa la señal a partir de los cambios de frecuencia, es decir, un circuito
que es sensible a los cambios de frecuencia de la corriente entrante con
respecto a la frecuencia de la onda del oscilador.
La transmisión por FM, iniciada
comercialmente en Estados Unidos en febrero de 1941, comparada con la forma
arriba descrita de amplitud modulada (AM), tiene la ventaja de que sus
transmisiones no se alteran con las perturbaciones, ya sean atmosféricas o
producidas por el hombre, que afectan la amplitud de la onda pero no su
frecuencia. En el sistema de FM no se presenta el llamado fenómeno de
"estática", que es un ruido sistemático que se oye en emisiones de
AM.
La radio como la conocemos en la
actualidad fue la creación de tres hombres de genio, visión, determinación y de
gran complejidad: Lee de Forest, autonombrado "padre de la radio",
cuya invención del triodo hizo posible el nacimiento de la electrónica moderna;
Edwin Howard Armstrong, inventor del circuito retroalimentador (y del
oscilador) así como de la frecuencia modulada, que forman la base de la
transmisión y recepción de los sistemas actuales de radio (y de televisión);
finalmente, David Sarnoff, quien encabezó la Radio Corporation of America
(RCA), sucesora de la filial estadounidense de la compañía establecida por
Marconi, a quien se le debe que las invenciones mencionadas fueran llevadas a
sus fases tanto industrial como comercial.
Los creadores de la radio experimentaron
derrotas pasmosas así como victorias extraordinarias. Desafortunadamente la
historia de las relaciones entre estas tres personas fue muy trágica. De Forest
hizo y perdió tres veces fortuna, vio quebrar a la mayoría de sus compañías y
casi fue a la cárcel por acusaciones de fraude. Armstrong demandó a Forest por
los derechos del circuito retroalimentador. A pesar de que Armstrong lo
inventó, perdió en 1934 el juicio que duró más de 20 años y que llegó a la
Suprema Corte de Justicia de Estados Unidos.
Armstrong, que durante varios años fue el
más grande accionista de la RCA, perdió casi toda su fortuna demandando, a
partir de 1948, a la compañía por los derechos de la FM. En este otro juicio
fue víctima de las maquinaciones de la corporación encabezada por Sarnoff. En
1954, acosado y empobrecido, Armstrong se suicidó. Sin embargo, su viuda logró,
a fines de 1954, que la RCA llegara a un acuerdo fuera del juicio y recibió 1
050 000 dólares por derechos. Asimismo logró por medio de acuerdos fuera de la
corte que casi todas las demás compañías electrónicas que usaban el sistema de
FM le pagaran los derechos correspondientes.
La única que se negó y fue llevada a juicio fue la Motorola, que finalmente perdió por una decisión dada en 1967 por la Suprema Corte de Justicia de Estados Unidos. Así, después de 53 años los litigios judiciales sobre los inventos de Armstrong, finalmente terminaron 13 años después de su muerte, con su reinvidicación.