Si intercalamos un circuito oscilante en tal conductor
y lo excitamos con una frecuencia igual a la de resonancia del circuito
oscilante, éste entrará en oscilación y podremos amplificar
la oscilación. Con este dispositivo se seleccionan las frecuencias
deseadas, diciéndose que se ha sintonizado a tal frecuencia. Así
pues, el más elemental receptor será el de galena formado
por un circuito oscilante de sintonía, el detector de cristal y
los auriculares en serie.
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¿Que es la recepción a reacción?, la reacción consiste en suministrar radiofrecuencia modulada de placa, en el circuito de rejilla de la misma válvula, con lo que se obtiene una gran amplificación.
Naturalmente que si esta energía es mayor que el amortiguamiento del circuito oscilante, la válvula oscila a la frecuencia del tanque de rejilla, superponiéndose esta oscilación a la de llegada, produciéndose un silbido resultante de la resta de las dos frecuencias ligeramente distintas; la mayoría de las veces el silbido ahoga la recepción por lo que se ha de procurar que la energía de placa transferida de la placa a la rejilla no sea mayor que el amortiguamiento.
Aparte del heterodino y autodino, el que quizá
más atención merezca es el receptor superheterodino, el cual
ha alcanzado gran importancia por sus propiedades, y cuyo funcionamiento
se resume en producir una frecuencia de latidos (llamada frecuencia intermedia)
fija, de frecuencia superior a la audible, siendo detectada y amplificada
por resonancia (obteniéndose, por lo tanto, gran amplificación)
y detectando de nuevo esta frecuencia intermedia. Un ejemplo sería
en el que el valor de la frecuencia intermedia será la suma o la
resta de las frecuencias entre antena y oscilador.
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Esta sección del receptor, cuando la lleva, se designa como amplificador de RF; cuando constituye una unidad independiente con un control de sintonía también separado se puede llamar preselector. Se suelen utilizar uno o dos pasos para el preselector o amplificador de RF. Algunos preselectores utilizan la regeneración para obtener mayor amplificación y selectividad.
Rara vez se emplean en los preselectores más de dos pasos o etapas porque la ganancia que proporcionan dos de ellos es suficiente para superar el ruido del mezclador.
Los circuitos sintonizados a la frecuencia de la señal en los receptores superheterodinos y en los de radiofrecuencia sintonizada, constan de bobinas (ya sea en forma de selenoide o con arrollamiento universal) en paralelo con condensadores variables. Es en estos circuitos sintonizados donde reside ordinariamente la bondad o no del receptor.
El tipo de bobinas con arrollamiento universal se suele emplear para frecuencias inferiores a 2000 kHz; por encima de esta frecuencia convienen las bobinas de tipo selenoide de una sola capa.
Aunque el oscilador de un superheterodino se puede regular independientemente de los otros circuitos, en algunos casos es necesario disponer de un circuito llamado Pading, de forma que permita que la frecuencia del oscilador varíe en consonancia con la de los otros circuitos disponiendo todos los condensadores variables acoplados mecánicamente entre sí y manejados por un solo mando.
El mantenimiento de la frecuencia del oscilador en correspondencia con la de resonancia de los otros circuitos se llama arrastre de frecuencia.
El procedimiento ordinario para obtener un buen arrastre es hacer funcionar el oscilador en la banda de alta frecuencia del mezclador y emplear un condensador de arrastre en serie para rebajar el valor de la variación de la frecuencia del oscilador. Esta debe ser más lenta a causa de que el oscilador cubre un margen más pequeño que el del mezclador cuando ambos se expresan como un porcentaje de frecuencia.
Para frecuencias superiores a 7000 kHz y con frecuencias intermedias ordinarias, la diferencia en los porcentajes entre los dos márgenes de sintonía es tan pequeña que puede despreciarse en receptores diseñados para cubrir un pequeño margen, como ocurre con la banda de radioaficionados.
Un dispositivo para la sintonía del mezclador y el oscilador con un condensador de arrastre en serie, es el representado en la siguiente figura:
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En los receptores superheterodinos diseñados para cubrir solamente un solo margen de frecuencias, tales como las de radiodifusión en la banda norma, se obtiene, a veces, el arrastre entre el oscilador y los circuitos de RF recortando las placas variables de la sección que sintoniza el oscilador, dándoles así forma distinta de las placas empleadas para sintonizar los pasos de RF.
Puede variarse la frecuencia a la cual responde el receptor cambiando el tamaño de las bobinas o de los condensadores de los circuitos de sintonización, o bien, modificando ambos elementos. En los receptores de onda corta se suele emplear una combinación de ambos procedimientos; se cambia de bobinas al pasar de una banda a otra y se emplean condensadores variables para sintonizar el receptor en cada banda.
En la práctica, el cambio de bobinas puede efectuarse por cada uno de los dos procedimientos siguientes: un conmutador controlado desde el panel, permite conmutar las bobinas de distintos tamaños intercalándolas o quitándolas de los circuitos de sintonía, o bien las bobinas son enchufables en soportes y se cambian a mano. Cuando es preciso cambiar varias bobinas para cada banda, éstas se suelen montar en una regleta única, lo que permite poner y quitar el juego completo de una sola vez.
En los receptores que emplean grandes condensadores para cubrir el espectro de onda corta con un mínimo de bobinas, la sintonización de estaciones presenta cierta dificultad debido al gran margen de frecuencias cubierto por una pequeña variación de los condensadores variables. Para evitar este inconveniente se suele emplear algún procedimiento de sintonía lenta o de ensanche de banda.
Cuantitativamente se suele diseñar el ensanche
de banda de forma que sea inversamente proporcional al margen cubierto.
Por tanto una gran magnitud de ensanche de banda cubre un pequeño
margen de frecuencias. Recíprocamente, una pequeña magnitud
de ensanche de banda significa que un gran margen de frecuencias es cubierto
por el dial de ensanche. Los sistemas de ensanche de banda son de dos tipos
generales: eléctrico y mecánico. Los sistemas mecánicos
son los que llevan diales de alta relación de desmultiplicación,
en los cuales los condensadores de sintonía giran mucho más
despacio que el botón del dial. En este sistema suele ponerse una
escala separada o un índice acoplado al mando del dial para facilitar
la lectura. Sin embargo, hay un límite en la magnitud de ensanche
de banda que se puede obtener económicamente por este sistema mecánico
utilizando un dial y un condensador poco costosos, sin que el sistema de
reducción de velocidad produzca saltos y detenciones que dificultan
la sintonía. Para evitar ésto, la mayoría de los receptores
utilizan una combinación electromecánica de ensanche de banda
con lo que se obtiene una reducción moderada por medio del dial
y la reducción restante se obtiene por medio del ensanche de banda
eléctrico.
Los transformadores de FI suelen constar de dos o más circuitos acoplados de una u otra forma: El más usual, con acoplamiento inductivo entre las bobinas de los circuitos. Cuando el acoplamiento aumenta, la curva de selectividad se hace menos aguda y cuando se alcanza el acoplamiento crítico, la parte superior de la curva empieza a aplanarse. Si el acoplamiento sigue aumentando aparece una depresión en la parte superior de la curva. Los devanados para este tipo de transformador de FI, así como para la mayor parte de los otros tipos, casi siempre constan de pequeñas bobinas planas con devanado en nido de abeja montadas sobre un tubo de baquelita. Se utilizan con núcleo de aire y con núcleo de polvo de hierro. Los de núcleo de hierro proporcionan una "Q" más elevada, mayor ganancia y mejor selectividad que los de núcleo de aire. Otros, son bastante semejantes; la única diferencia es el tipo de acoplamiento, utilizando en unos acoplamiento capacitivo y en otros acoplamiento inductivo. El funcionamiento de ambos es análogo.
La banda de paso de un amplificador FI puede hacerse muy estrecha utilizando un filtro de cristal piezoeléctrico que funciona como un circuito resonante serie en un montaje en puente conocido con el nombre de filtro de cristal. El factor de forma es bastante pobre, como ya podía esperarse al obtener la selectividad por medio del circuito equivalente a un solo circuito sintonizado; y la muy estrecha banda de paso que se obtiene como consecuencia del "Q" extremadamente alto del cristal hace que el filtro de cristal sea solamente utilizable para recepción radiotelegráfica en onda continua. La banda de paso de un filtro de cristal de 455 kHz puede hacerse tan estrecha que solo alcance a 50 Hz, mientras que con un circuito sintonizado de dimensiones prácticamente utilizables, la más estrecha banda de paso que puede obtenerse es de unos 5 kHz, para una sintonía del circuito a 455 kHz.
Un filtro de cristal, especialmente cuando se ajusta para recibir por el procedimiento de única señal, reduce mucho las interferencias y los ruidos de fondo; esta ultima característica permite recibir señales que ordinariamente serían demasiado débiles para ser oídas por encima de los ruidos de fondo. Sin embargo, cuando el filtro se ajusta a la máxima selectividad, la banda de paso es tan estrecha que la señal recibida debe tener un alto grado de estabilidad a fin de que se mantenga constantemente dentro de la banda de paso.
Analógicamente, el oscilador local del receptor debe ser altamente estable, pues de lo contrario será necesario estar retocando constantemente la sintonía. Otro efecto que puede ser observado con sintonía demasiado aguda del filtro, es que aparece una tendencia a producir un sonido de timbre al recibir las señales del código, así como a producir cortes o colas en las mismas. Este efecto limita la velocidad de transmisión con que puede recibirse satisfactoriamente cuando el filtro se ajusta a la máxima selectividad.
El oscilador de frecuencia de batido denominado generalmente oscilador telegráfico (OT) u OFB, es un elemento adicional necesario para la recepción de señales radiotelegráficas de onda continua por medio de un superheterodino que no disponga de otro medio para obtener la modulación de dichas señales. Este oscilador se acopla o conecta inmediatamente delante del segundo detector y proporciona una señal de casi la misma frecuencia intermedia.
Si el amplificador está sintonizado a 455 kHz, por ejemplo, el oscilador telegráfico está sintonizado aproximadamente a 454 0 456 kHz, para producir una nota de batido audible (1000 Hz) a la salida del segundo detector del receptor. La propia portadora de la señal es, desde luego, inaudible. El oscilador de batido no se usa para la recepción de fonía, excepto como medio auxiliar para buscar las estaciones débiles. La entrada del OT al segundo detector necesita ser solamente suficiente para dar una buena nota de batido para una señal intermedia. Un acoplamiento excesivo en el segundo detector dará un nivel de silbido demasiado alto, enmascarándose las señales débiles por el alto ruido de fondo.
Los segundos detectores que se emplean en los superheterodinos utilizan generalmente tipos de detección por diodo, por placa o de impedancia infinita. También se emplean detectores que utilizan un paso de FI o ninguno, en cuyo caso el segundo detector se suele montar a reacción. Los detectores por diodo son los más populares como segundos detectores a causa de que permiten obtener sencillamente el control automático del volumen. El diodo carga al circuito sintonizando al que va conectado y ésto reduce ligeramente su selectividad. Se emplean transformadores especiales de FI con objeto de conseguir un circuito de entrada de baja impedancia al diodo detector.
Muchos aparatos de uso doméstico que utilizan la electricidad, tales como aspiradoras, refrigeradores, quemadores de aceite, máquinas de coser, timbres, etc., producen interferencias de naturaleza intermitente. Intercalando un filtro en la línea de alimentación, cerca del aparato causante de la interferencia, suele eliminarse completamente su pernicioso efecto. Para pequeños aparatos puede utilizarse filtros formados por un condensador de 0.1m F, conectado en paralelo con la línea de 127 o 220 voltios de corriente alterna. Dos condensadores en serie entre sí y el conjunto en paralelo con la línea y con el punto medio de la conexión de los condensadores puesto a tierra, pueden utilizarse para las máquinas de rayos ultravioletas, refrigeradores, hornos quemadores de aceite y otros aparatos interferentes.
En los casos en que la interferencia es fuerte, deben adicionarse filtros formados por bobinas de choque para RF y que dejen pasar la corriente que circula por el aparato eléctrico, ya que deben conectarse en serie en los dos hilos de 127 o 220 voltios de corriente alterna y cerca del aparato interferente. Han llegado a ser del dominio popular numerosos circuitos limitadores de ruido que son de efectos beneficiosos para evitar la interferencia producida por los golpes de manipulación, encendido de automóviles y otros impulsos semejantes. Todos funcionan bajo el principio de que cada impulso de ruido es de muy corta duración aunque de muy alta amplitud.
El chasquido producido por el sistema de encendido de los motores puede producir un valor de pico 10 o 20 veces mayor que la señal de entrada, pero su potencia media es mucho menor que la de esta señal. Como la duración de este tipo de ruidos es corta, el receptor puede dejarse sin funcionar durante el impulso de ruido sin que por ésto el oído humano se detecte la pérdida de señal. Algunos limitadores de ruido suprimen la señal durante el ruido, mientras que otros limitan el máximo de pico de señal que llega a los teléfonos o altavoces.
El pico de ruido es de tan corta duración que no sería perjudicial a no ser por el efecto de sobrecarga y de integración que produce en el receptor, efecto que aumenta con la constante de tiempo. Un pico agudo de tensión producirá un golpe sobre el diafragma de los auriculares o el altavoz, y el momento de inercia mantendrá al diafragma en movimiento hasta que el amortiguamiento del diafragma hace que éste quede en reposo. Este movimiento produce una especie de chasquido que puede anular completamente a la señal útil.
Si el impulso de ruido puede ser limitado a una amplitud de pico igual a la de señal útil, la interferencia resultante será prácticamente despreciable cuando su frecuencia de repetición sea pequeña, tal como ocurre con los ruidos producidos por la ignición de los motores. Además, el amplificador de RF del receptor tenderá a alargar la duración de los impulsos de ruido a causa de que, por el "Q" relativamente alto de los circuitos sintonizados de FI, éstos entrarán en oscilación cuando sea excitado por un impulso agudo, tal como el producido por los ruidos de ignición. El limitador de ruidos más eficaz debería ser colocado delante de los circuitos sintonizados de alto "Q" empleados en la FI. En este punto el impulso de ruido es el más agudo y no ha sido deformado por el paso a través de transformadores de FI. Además el impulso queda eliminado antes de que pueda producir efectos de oscilación amortiguada en la cadena de circuitos de FI.
Algunos de los más sencillos y prácticos limitadores para recepción radiotelefónica emplean uno o dos diodos que funcionan como limitador shunt o serie en el sistema de audio del receptor. Cuando un impulso de ruido excede en una cierta magnitud de un nivel de umbral predeterminado, el diodo limitador actúa como un cortocircuito o como un circuito abierto, según que se emplee el circuito shunt o el serie. El nivel de umbral se fijará suficientemente alto para que no corte los picos de modulación a fin de que no se perjudique la inteligibilidad, pero dicho nivel es suficientemente bajo para limitar eficazmente los picos de ruido.
A causa de que es de suma necesidad emplear la acción del limitador de picos cuando las señales son muy débiles y como éstas generalmente no son suficientemente intensas para hacer que funcione el CAV, resulta que cuando el umbral del limitador se ajusta para la recepción de fuertes señales radiotelefónicas no queda ajustado para la óptima limitación de ruido cuando se reciben señales débiles. Por esta razón a menudo el control de umbral está combinado con el sistema CAV de forma que el umbral óptimo se ajusta automáticamente en vez de hacerlo a mano. La supresión de los impulsos de ruido por medio de un limitador de los picos de audio conviene llevarla a efecto al principio del sistema de audio y, por la misma razón, la función del segundo detector del superheterodino y del limitador se suelen combinar en un circuito compuesto.
La magnitud limitadora que puede ser obtenida es una función de la distorsión de audio que puede tolerarse. Ya que la distorsión excesiva reducirá la inteligibilidad tanto como el ruido de fondo aparece un antagonismo entre la distorsión y el efecto limitador. Los limitadores de picos de ruido que trabajan en el segundo detector son mucho más eficaces cuando la anchura de FI del receptor es grande, ya que un amplificador FI, de característica aguda producirá un efecto integrador que prolonga los impulsos durante el tiempo en que alcanzan al segundo detector, haciendo menos efectivo el limitador.
Los superheterodinos para muy altas frecuencias tienen una anchura de banda considerablemente mayor que el mínimo necesario para las bandas laterales de la voz. Por tanto, son capaces de mejor supresión de picos de ruido que un receptor ordinario de tráfico que tenga una anchura de FI, de 8 kHz. Análogamente cuando se emplea un filtro de cristal en la posición de sintonía aguda, un limitador de ruidos en la audiofrecuencia produce poco beneficio.
En vez de describir los numerosos tipos existentes, muchos de los cuales son muy complejos en relación con el mediano resultado que producen, describiremos sólo uno de ellos, que es tan eficaz como el limitador más complejo que puede ser construido y además es más sencillo. Requiere el empleo de un diodo adicional y algunas resistencias y condensadores más de los que serían empleados en un superheterodino sin limitador. Con alguna modificación en los valores de las resistencias y en las capacidades, estos circuitos se encuentran en una u otra forma en varios tipos de receptores de tráfico.
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Esto también corta los picos de modulación de la voz, pero es insuficiente para perjudicar la inteligibilidad. Se ve que el diodo serie corta solamente los picos positivos de modulación, limitando la modulación hasta el 60%. Los picos negativos o inferiores son limitados automáticamente hasta el 100% en el detector, ya que, evidentemente, la tensión rectificada de salida del detector no puede ser menos de cero. La limitación de los picos inferiores al 60% en vez de al 100% produciría solo una pequeña mejoría en la reducción de ruido y este resultado no justifica el empleo de otros elementos adicionales.
Es importante emplear las resistencias que se indican; también ha de tenerse en cuenta que la tensión rectificada de portadora desarrollada en C3 debe ser por lo menos 5 voltios para un buen efecto limitador. El limitador trabajará bien en radiotelegrafía por onda continua si la amplitud de la frecuencia del oscilador de batido no es demasiado alta. Es preferible una amplitud variable ajustable desde el panel frontal. Si no se dispone de esta característica, dicha amplitud del OT debe ser reducida al valor más bajo que de un batido satisfactorio.
Cuando ésto se realiza, puede obtenerse un efecto limitador eficaz y un buen batido ajustando adecuadamente los controles de ganancia de RF, y de audiofrecuencia. Debe tenerse en cuenta que el CAG está cortado para la recepción radiotelegráfica.