El Receptor Superheterodino

El Receptor Superheterodino

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¿Sabías que el inventor del receptor regenerativo, del receptor superheterodino y de la frecuencia modulada terminó su vida en la bancarrota total, demente y arrojándose desde un piso 13? ¿Tampoco sabes lo que es un receptor superheterodino? Ven con nosotros, descubre cómo funciona esta tecnología que dio vida pública a una actividad científica que no encontraba aplicaciones comerciales redituables. La radio ya estaba inventada hacía mucho tiempo, pero tenía que dejar de ser un medio de comunicación para convertirse en un medio de entretenimiento masivo. Edwin H. Armstrong lo hizo posible. Artículo de colección.

Si el nombre de Edwin H. Armstrong te trae a la mente a un ciclista, a un trompetista, a un astronauta o a una unidad de medida, es porque aún no has conocido la verdadera historia de uno de los investigadores e inventores más increíbles de la  historia de la radio. En las primeras décadas del siglo XX, la radio de amplitud modulada crecía en cantidad de oyentes alrededor de todo el mundo. Este método de transmisión utiliza una señal de alta frecuencia (portadora) para llevar montada sobre sí una información de audio que en el receptor es recuperada y escuchada. Por aquellos años los receptores no eran de gran calidad tanto en sensibilidad (capacidad para recibir señales débiles) como en selectividad (que muchas emisoras puedan compartir el dial). Armstrong llegaría al mundo de la radio para resolver este inconveniente.

El Receptor Superheterodino

En otoño de 1912, y siendo aún un joven estudiante de la Universidad de Columbia, Armstrong presentó ante la comunidad científica uno de los receptores construidos por él mismo, con una enorme capacidad de amplificación y selectividad. Este fenómeno se lograba gracias a una realimentación especial de las señales dentro del circuito que convertían su funcionamiento en un oscilador capaz de recibir ondas de radio muy débiles y amplificarlas en gran magnitud. Armstrong lo llamó receptor regenerativo y lo patentó en 1914. Este tipo de equipo superó a todos los conocidos hasta ese momento, haciendo posible la escucha de emisoras a grandes distancias. Con esta ventaja permitía a los publicistas llegar a un mayor número de clientes potenciales. El negocio comenzaba a dejar sus frutos. Luego, en 1922, logra la patente de un circuito, una versión mejorada del anterior: lo llamó super-regenerativo. La radio comenzaba a llegar a todos los hogares del mundo y el negocio no paraba de crecer.

El Receptor Superheterodino

Unos pocos años antes, en 1918, había comenzado con el estudio y los trámites de patentes de un sistema que sería el dominador y rey absoluto de los receptores que poblaron y existen hoy en el hogar de cada habitante del planeta: el receptor superheterodino. Una radio de AM, de FM, un televisor, un teléfono inalámbrico, un teléfono móvil, la unidad wi-fi de tu ordenador móvil, es decir, todo, absolutamente todo lo que utilice ondas de radio hoy es recibido por equipos superheterodinos. ¿Cómo funciona esta maravilla que no ha podido ser destronada, a pesar de los incontables avances de la ciencia en casi 100 años? Muy sencillo, imagina esta idea en tu mente: en telecomunicaciones, heterodinar significa generar una frecuencia a partir de la mezcla de otras dos. Es decir, dos señales con frecuencias definidas se mezclan y generan una resultante que luego es procesada de manera adecuada. A esto se le llama heterodinar: mezclar frecuencias y obtener una tercera señal con resultados útiles.

El Receptor Superheterodino

Un receptor super-heterodino se diferencia de un heterodino común gracias a una serie de mejoras (que ahora no son importantes de profundizar) como un amplificador de RF de entrada, un circuito de AGC y otras etapas que optimizan el funcionamiento. Lo que importa ahora es ver y comprender que la señal que viene sobre su correspondiente frecuencia y que ingresa por la antena de un receptor puede mezclarse con otra señal generada dentro del receptor (de una frecuencia diferente) y brindarnos una tercera frecuencia que conserve la información útil que trae la primera. ¿Qué logramos con este tipo de receptores? Por sobre todas las cosas: selectividad. No podemos dejar de mencionar una notable mejoría en sensibilidad, pero la mejor de las características que se logra es la selectividad. Observa el siguiente gráfico:

El Receptor Superheterodino

Todas las frecuencias de todos los sistemas que utilizan las ondas de radio para transportar información llegan a las antenas de nuestros receptores. El amplificador de RF (radiofrecuencia) inicial se encarga de “seleccionar” sólo una porción que pueda interesarnos. Por ejemplo: en un receptor de FM, dejará pasar la porción comprendida entre los 80Mhz y los 110Mhz para luego permitir que escuchemos con comodidad la banda de 88Mhz – 108Mhz. Para el caso de la banda de AM, dejará ingresar la banda que se extiende entre los 500Khz y los 1800Khz. para que podamos recibir las emisiones entre 550 y 1750Khz. Así, el amplificador de RF nos “pre-selecciona” lo que deseamos escuchar, rechazando todo lo demás que esté ahí afuera sobre nuestra antena.

El oscilador local es un circuito interno del receptor que se puede operar desde un control manual o desde un control sintetizado (PLL) y está encargado de generar una frecuencia que sea capaz de “mezclarse” con las que nos ha dejado pasar el amplificador de RF. Una frecuencia única generada por el oscilador local generará múltiples frecuencias a la salida del mezclador. Si tomamos como ejemplo la banda de FM, para una frecuencia de oscilador local de 106.8Mhz, obtendremos muchas frecuencias a la salida de nuestro mezclador y todas ingresarán al amplificador de frecuencia intermedia. Pero por la mezcla, y gracias a la selectividad del canal de frecuencia intermedia sintonizado a 10.7Mhz., sólo escucharemos la frecuencia 96.1Mhz., no otra. Las demás serán rechazadas y anuladas por la correcta sintonía del sistema. Analicemos la siguiente imagen:

El Receptor Superheterodino

Cuando el canal de frecuencia intermedia está bien calibrado y ajustado a una única banda o frecuencia pasante se logra la selectividad deseada, se posibilita el rechazo a frecuencias que no coinciden con el canal de paso (ecuaciones en color rojo) y se obtiene como resultado una única frecuencia para procesar y extraer de ella la información útil que deseamos recuperar, información que fue incorporada a la portadora (en la caso del ejemplo visto) de 96.1Mhz. Todos los demás resultados de la mezcla serán rechazados y eliminados por el canal de frecuencia intermedia.

En etapas posteriores, la señal recuperada (de 10.7Mhz. según nuestro ejemplo) es interpretada, decodificada o demodulada. Esto significa que se utilizan circuitos específicos para obtener la señal original enviada desde el transmisor. Finalmente la información útil es mostrada en imagen, amplificada en audio, traducida a datos, etc. Sin duda alguna, estamos ante el desarrollo de una idea magnífica y de un principio de funcionamiento que no ha podido ser superado en casi 100 años. Si seguimos avanzando hacia la obtención de una señal con alta “selectividad”, es decir, que ocupe un ancho de canal muy estrecho, debemos acudir a sistemas de doble, triple, cuádruple y hasta múltiples conversiones. ¿A qué le llamamos conversiones? A cada proceso de mezcla, a cada proceso de heterodinar señales. Estos sistemas más elaborados y de mayor complejidad constructiva incluyen otras etapas tales como los controles automáticos de ganancia e indicadores de nivel de señal recibida.

El Receptor Superheterodino

El Control Automático de Ganancia (CAG o AGC) se encarga de “escuchar y analizar” las amplitudes con que llegan las emisiones a nuestro receptor y su función es la de controlar los niveles de amplificación de las etapas iniciales de RF y de frecuencia intermedia de un receptor. Es decir, cuando a la antena llegan señales muy intensas, el CAG envía la indicación de amplificar lo menos posible para no saturar los circuitos de frecuencia intermedia y evitar distorsiones indeseables. Por otro lado, cuando las señales son muy débiles, se encarga de que los circuitos trabajen a la máxima amplificación necesaria para lograr un nivel de audición semejante tanto para emisoras lejanas y débiles como cercanas y potentes. Por último, el indicador de señal, también conocido como S-Meter en comunicaciones (Signal Meter), dará una indicación visual muy sencilla de percibir por el usuario. Le ofrecerá una idea de la intensidad de llegada de la señal de radio a nuestro receptor. No todos los receptores traen un indicador de intensidad de señal de recepción, a pesar de que este instrumento es una referencia muy útil para el usuario.

El Receptor Superheterodino

Todos los conceptos mencionados hasta aquí son válidos, como mencionamos antes, para receptores de AM, de FM, de TV, de Satélites, de Wi-Fi, de Bluetooth y todo lo que tenga que ver con las “ondas Hertzianas”. Lo que cambia de un tipo de receptor a otro es la cantidad de unidades de conversión de frecuencias y los métodos para rescatar la información obtenida al final de la última etapa de frecuencia intermedia. Los pasos previos pueden cambiar en mínimos detalles, pero en la arquitectura básica todos los receptores son iguales al momento de capturar una señal en su toma de antena y procesarla hasta sus pasos de demodulación. Observa el diagrama en bloques de un teléfono móvil. Lo que está recuadrado en rojo es lo que trata este artículo: el receptor superheterodino. Allí puedes ver claramente el amplificador de entrada, los osciladores locales (VCO), los mezcladores (Mixer) y la etapa de demodulación digital. El indicador de intensidad de señal está incluido en la parte del procesamiento digital de la señal, y en nuestro teléfono móvil lo vemos en el display (LCD Panel).

El Receptor Superheterodino

Hasta aquí hemos visto la explicación de cómo funciona un receptor superheterodino. Hemos visto que de esta clase de equipos estamos rodeados por donde miremos. Queremos remarcarte en el final de este artículo la importancia de tener un indicador de intensidad de señal. El equipo puede tener la complejidad o la sencillez que el fabricante haya preferido, pero lo más importante para nuestro próximo desarrollo, o sea para el montaje del año, será esa funcionalidad: desarrollar un receptor superheterodino que posea un indicador de señal, un S-Meter, o también conocido como RSSI (Received Strength Signal Indicator). Pero antes, necesitábamos que supieras hasta dónde llega (y llegará por muchos años) el trabajo de un hombre sencillo y  a la vez una mente brillante.

Edwin H. Armstrong (por si todo lo que te contamos te resultó poco) también advirtió los desagradables ruidos que ocasionaban las descargas atmosféricas en los receptores de AM de aquella época. Fiel a su estilo de inventor y generador de desarrollos increíbles, en 1933 presentó en sociedad un trabajo que revolucionaría para siempre la manera de escuchar radio: la frecuencia modulada. La mala suerte hizo que este proyecto se viera anulado por completo debido a la profunda depresión económica que sufría por aquellos años Estados Unidos. La construcción de nuevos transmisores y receptores en una sociedad que apenas tenía para comer y satisfacer sus necesidades elementales hizo que este genial trabajo no tuviera un feliz recibimiento. Luego, cuando la economía floreció, las grandes industrias del sector (RCA, Westinhouse y AT&T) entraron en pleito judicial con Armstrong a quien le arrebataron las patentes de sus invenciones. Sumido en una gran depresión mezclada con la demencia y una bancarrota total, decide suicidarse arrojándose por el balcón del edificio donde habitaba el 31 de enero de 1954, en Nueva York.

Alexander Graham Bell, Nikola Tesla y Guillermo Marconi son los nombres famosos a quienes se los considera “los padres de la radio”. Sin embargo, es bueno que te informes bien y aprendas que, sin personas como Edwin H. Armstrong, los anteriores apellidos hubieran sido sencillos personajes que habrían dedicado su vida al estudio de las ondas electromagnéticas y al desarrollo de una radio sólo aprovechada por unos pocos. Armstrong acercó el fenómeno de la radio a la gente y eso lo transformó en uno de los grandes inventores según la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones). ¿No lo conocías? Ya sabes algo nuevo.


Avatar de Mario
Autor: Mario
  • Pic-Codelic Trance

    Soy el Primero jejejeje

    Y muy buen articulo

  • visitante

    Termino demente,en la bancarrota total y arrojandose de un piso 13.

    seria un muy buen guion de pelicula.

    excelente articulo.

    • jam

      Es una historia bastante común en estados unidos, las grandes compañias siempre le roban los inventos a los genios. La película "flash of genious" es mas o menos lo mismo. El tipo no se suicida, pero casi se vuelve loco.

  • Chancho

    Tengo una pregunta: porque o para que sirve un interruptor que dice dx/local en muchos radios (en radios portables mas que todo e visto esto), pregunto ya que cuando lo pongo en local la recepcion empeora y lo e notado aun estando a unos pocos cientos de metros de la estacion que quiero escuchar y cuando lo pongo en dx se escucha perfectamente donde este.

    • Hummun

      Para Chancho #3:
      Ese selector dx/local que ves en muchos receptores de radio se utiliza para poder ajustar la sensibilidad a la señal recibida en la antena. Es decir, en el rango de frecuencias que comprende cada banda a veces se agrupan muchas emisoras que emiten con más o menos potencia de señal. Si escuchas emisoras distantes, es muy util tener dicho selector.
      Cuando se realiza un barrido de emisoras en una banda, el sintonizador se ajustará a aquellas emisoras que emiten con más potencia o cuya señal es percibida como muy fuerte a pesar de la distancia (modo local) y al disponer de sintonía automática, hará una pausa o parada en cada una de las emisoras detectadas en función de ese nivel de señal.
      En modo dx o distante, se ajustará a todas las emisoras cuya señal sea percibible en antena, sin discriminar el nivel de señal. Es por ese motivo, que a veces el scanner del receptor, cuando está el selector en modo local, no se detiene en una frecuencia determinada a pesar de conocer perfectamente que en dicha frecuencia se debe sintonizar una emisora determinada. Si te ocurre precisamente con una emisora muy próxima a ti en la distancia, es porque dicha emisora emite con muy poco nivel de señal.
      Dicho selector actúa como un filtro de sensibilidad de la señal recibida en antena.
      Espero haberte ayudado.
      un saludo.

      • Chancho

        Gracias por responder.

  • tuimg

    En el foro deje unas pocas dudas con respecto al articulo espero me respondan.
    http://www.neoteo.com/foro/f9/dudas-con-el-receptor-superheterodino-841/

  • aprender ingles

    wauuu, no pense que articulos asi tambien salian en neoteo, no entendi nada, pero parece para estudiantes de electronica o algo parecido

    • MOYcano

      Yo por el contrario por un tiempo estuve más acostumbrado a leer estos que los de corte general… gran artículo y, por cierto, Wikipedia dice que el invento fue de Reginald Fessenden.

  • Yesbond

    Que gran articulo, la verdad si habia escuchado sobre Armstrong pero no sabia que hubiera influenciado tanto en la radio.
    Y nosotros podremos hacer un receptor superheterodino con medidor de intensidad? No lo creo, la verdad eso seria algo de locos, hasta que no lo vea no lo creere. ;)

  • Alcahez

    Buen artículo, no sabia que había sido Armstrong el inventor.

  • Hummun

    Casi me echo a llorar al leer este artículo.
    Mis tiempos de estudiante de Electrónica se me vinieron encima.
    Los recuerdos de moldear y doblar la chapa de cinc, la inserción de los zócalos, soldadura del cableado hilo a hilo. Soldar componentes, insertar válvulas, alimentar y hacer los ajustes necesarios.
    Si en aquella época ya me había parecido fascinante una simple radio de galena, construir un super-heterodino a válvulas, fué una maravillosa experiencia.
    Gracias Mario por el artículo, aparte de ser, como siempre, muy instructivo, esta vez me has hecho sentir añoranza de juventud.
    Un cordial saludo.

  • Rupert

    Excelente Articulo! No conocia a este Amstrong. Gracias!

  • falke

    Hola amigo Mario,

    Deseo construir este receptor Superheterodino, estaré pendientes de las próximas entregas. Por lo demás excelente!

    Muchos Saludos Mario.

  • pedro70 mobile

    por artículos como este es que amo neoteo

  • Mike

    Me alegro Mario que hayas publicado este artículo, los redactores de Neoteo (principalmente Max y Mario) curiosamente muchas veces andan pensando exactamente en lo que me encuentro haciendo lo cual me asusta. En este caso este artículo me ha servido para retocar y mejorar un Laboratorio de FM y PM que encuentro elaborando en estos instantes para que me presenten mis estudiantes. Un saludo

  • El Espadachin Legendario

    Y yo q pensaba q el coche de Pedro Bello se llamaba "Superheterodino" porq era afanoso con las chicas…
    Saludos.

  • chapu77

    Un pequeño typo, en el primer parrafo hablas del siglo XIX… me imagino que te refieres al XX, excelente ariticulo

    • Mario Sacco

      ¡OK chapu77!
      ¡Corregido!

      Gracias por tu atención.

      ¡Saludos!
      Mario

  • emlak

    Es una historia bastante común en estados unidos, las grandes compañias siempre le roban los inventos a los genios. La película "flash of genious" es mas o menos lo mismo. El tipo no se suicida, pero casi se vuelve loco.

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  • charly

    Hola mario ,quiero felicitarte por tus diseños sumamente ingeniosos y totalmente didacticos,y queria agregar a tu comentario sobre el genial Edwin H. Armstrong ,que ironicamente, la corte suprema de los E.E.U.U. fallo a su favor ,dias despues,de su suicidio ,otro que tuvo una suerte similar,fue Philo T. Farnsworth el granjero precos de uta .inventor de la primera camara de tv.y no nos olvidemos de oersted ,quien observo por primera ves como la circulacion de electricidad por un conductor ,provocaba el despalazamiento de la aguja de una brujula. cuestion funadamental para todo lo que vino despues.saludos ElGriego.

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  • Galo

    Un gran hombre y un gran genio para su epoca estaba adelantado como lo hizo solo con calculos por que equipos como osciloscopios no debieron existir en el año que el patento su idea

  • Sasamaru

    muy buen articulo! estoy estudiando superheterodino para un examen y me vino de lujo el articulo. muchas gracias!

  • iustus

    Una palabra : GENIAL !!!!!

    Pues yo me hice aun radiogalenas luego un audion con triodo por pilas planas 3 x 4,5V para katodo – anodo y una de 4,5 V para filamento. Condensador y bobina de sintonizacion y una bobina de acoplamiento con lo cual causaba un buen "Perro Mexicano" por las ondas medias … jeje . Menudos pitos en las radios delos demas si me pasaba acoplando para ganar potencia de recepcion .

    Que tiempos! Que aventuras! Qué ilusiones como aficionado haciendome receptores y amplificadores con valvulas americanas UHC, UCF , UL …. Luego las ECH81 , ECC83 , EL84 ….

    Luego ya a transistores un 40W + 40W amplificador con los famosos Sylvania en push pull al final ….

    Gracias por el articulo que me ha despertado nostalgias !!!

  • Jorospe

    También el Ruso Alexander Popov por su lado llegó a conclusiones interesantes acerca de la transmisión de ondas de radios. es reconocido por la UIT.

    Ref:
    1. Quién inventó la radio ? [http://www.misrespuestas.com/quien-invento-la-radio.html]
    2. Russia’s Popov: Did he "invent" radio? [http://fecha.org/popov.htm]
    3. Aleksandr Stepánovich Popov [http://es.wikipedia.org/wiki/Aleksandr_Step%C3%A1novich_Popov]

  • CheETO ECW LA LEY DE LAS CREWS

    SI ESTA BIEN CHIDO ESE CAMARA HOMYYYY SOY HOMY Y KEEEE

  • Juan

    Un placer como siempre leer tus articulos. Formativos e informativos. Gracias a la vida que siguen existiendo tipos generosos como vos y emprendimientos como neoteo, que nos permite acceder al conocimiento.
    Un abrazo

  • Arturo Castillo

    Ya habia leido de como funciona el Heterodinaje

    Yo reparaba radios de 27Mhz y se usa mucho las sumas, restas y múltiplos de frecuencias.

    Excelente publicación.

  • DNA

    CNHINGON ARTICULO MUCHAS GRACIAS, ESTA EXPLICADO PARA UQE UN NIÑO PEQUEÑO PUEDA ENTENDERLO!! MIL GRACIAS