La Radio según Encarta

Radio, sistema de comunicación mediante ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio. Se utilizan ondas radiofónicas de diferente longitud para distintos fines; por lo general se identifican mediante su frecuencia, que es la inversa de la longitud de onda de la radiación. Las ondas más cortas poseen una frecuencia (número de ciclos por segundo) más alta; las ondas más largas tienen una frecuencia más baja (menos ciclos por segundo).

El nombre del pionero alemán de la radio Heinrich Hertz ha servido para bautizar la unidad de medida de la frecuencia, el ciclo por segundo (hercio, Hz). Un kilohercio (kHz) es 1.000 ciclos por segundo, 1 megahercio (MHz) es 1 millón de ciclos por segundo y 1 gigahercio (GHz), 1.000 millones de ciclos por segundo. Las ondas de radio van desde algunos kilohercios a varios gigahercios. Las ondas de luz visible son mucho más cortas. En el vacío, toda radiación electromagnética se desplaza en forma de ondas a una velocidad uniforme de casi 300.000 kilómetros por segundo.

Las ondas de radio se utilizan no sólo en la radiodifusión, sino también en la telegrafía inalámbrica, la transmisión por teléfono, la televisión, el radar, los sistemas de navegación y la comunicación espacial. En la atmósfera, las características físicas del aire ocasionan pequeñas variaciones en el movimiento ondulatorio, que originan errores en los sistemas de comunicación radiofónica como el radar. Además, las tormentas o las perturbaciones eléctricas provocan fenómenos anormales en la propagación de las ondas de radio.

Las ondas electromagnéticas dentro de una atmósfera uniforme se desplazan en línea recta, y como la superficie terrestre es prácticamente esférica, la comunicación radiofónica a larga distancia es posible gracias a la reflexión de las ondas de radio en la ionosfera. Las ondas radiofónicas de longitud de onda inferior a unos 10 m, que reciben los nombres de frecuencias muy alta, ultraalta y superalta (VHF, UHF y SHF), no se reflejan en la ionosfera; así, en la práctica, estas ondas muy cortas sólo se captan a distancia visual. Las longitudes de onda inferiores a unos pocos centímetros son absorbidas por las gotas de agua o por las nubes; las inferiores a 1,5 cm pueden quedar absorbidas por el vapor de agua existente en la atmósfera limpia.

Los sistemas normales de radiocomunicación constan de dos componentes básicos, el transmisor y el receptor. El primero genera oscilaciones eléctricas con una frecuencia de radio denominada frecuencia portadora. Se puede amplificar la amplitud o la propia frecuencia para variar la onda portadora. Una señal modulada en amplitud se compone de la frecuencia portadora y dos bandas laterales producto de la modulación. La frecuencia modulada (FM) produce más de un par de bandas laterales para cada frecuencia de modulación, gracias a lo cual son posibles las complejas variaciones que se emiten en forma de voz o cualquier otro sonido en la radiodifusión, y en las alteraciones de luz y oscuridad en las emisiones televisivas.

TRANSMISOR

Los componentes fundamentales de un transmisor de radio son: un generador de oscilaciones (oscilador), para convertir la corriente eléctrica común en oscilaciones de una determinada frecuencia de radio; los amplificadores, para aumentar la intensidad de dichas oscilaciones conservando la frecuencia establecida, y un transductor, para convertir la información a transmitir en un voltaje eléctrico variable y proporcional a cada valor instantáneo de la intensidad. En el caso de la transmisión de sonido, el transductor es un micrófono; para transmitir imágenes se utiliza como transductor un dispositivo fotoeléctrico.

Otros componentes importantes de un transmisor de radio son el modulador, que aprovecha los voltajes proporcionales para controlar las variaciones en la intensidad de oscilación o la frecuencia instantánea de la portadora, y la antena, que radia una onda portadora igualmente modulada. Cada antena presenta ciertas propiedades direccionales, es decir, radia más energía en unas direcciones que en otras, pero la antena siempre se puede modificar de forma que los patrones de radiación varíen desde un rayo relativamente estrecho hasta una distribución homogénea en todas las direcciones; este último tipo de radiación se usa en la radiodifusión.

El método concreto utilizado para diseñar y disponer los diversos componentes depende del efecto buscado. Los requisitos principales de la radio de un avión comercial o militar, por ejemplo, son que tenga un peso reducido y que resulte inteligible; el coste es un aspecto secundario y la fidelidad de reproducción carece totalmente de importancia. En una emisora comercial de radio, sin embargo, el tamaño y el peso entrañan poca importancia, el coste debe tenerse en cuenta y la fidelidad resulta fundamental, sobre todo en el caso de emisoras FM; el control estricto de la frecuencia constituye una necesidad crítica. En Estados Unidos, por ejemplo, una emisora comercial típica de 1.000 kHz posee un ancho de banda de 10 kHz, pero este ancho sólo se puede utilizar para modulación; la frecuencia de la portadora propiamente dicha se tiene que mantener exactamente en los 1.000 kHz, ya que una desviación de una centésima del 1% originaría grandes interferencias con emisoras de la misma frecuencia, aunque se hallen distantes.

Osciladores

En una emisora comercial normal, la frecuencia de la portadora se genera mediante un oscilador de cristal de cuarzo rigurosamente controlado. El método básico para controlar frecuencias en la mayoría de las emisoras de radio es mediante circuitos de absorción, o circuitos resonantes, que poseen valores específicos de inductancia y capacitancia (véase Unidades eléctricas; Resonancia) y que, por tanto, favorecen la producción de corrientes alternas de una determinada frecuencia e impiden la circulación de corrientes de frecuencias distintas. De todas formas, cuando la frecuencia debe ser enormemente estable se utiliza un cristal de cuarzo con una frecuencia natural concreta de oscilación eléctrica para estabilizar las oscilaciones. En realidad, éstas se generan a baja potencia en una válvula electrónica y se amplifican en amplificadores de potencia que actúan como retardadores para evitar la interacción del oscilador con otros componentes del transmisor, ya que tal interacción alteraría la frecuencia. El cristal tiene la forma exacta para las dimensiones necesarias a fin de proporcionar la frecuencia deseada, que luego se puede modificar ligeramente agregando un condensador al circuito para conseguir la frecuencia exacta. En un circuito eléctrico bien diseñado, dicho oscilador no varía en más de una centésima del 1% en la frecuencia. Si se monta el cristal al vacío a temperatura constante y se estabilizan los voltajes, se puede conseguir una estabilidad en la frecuencia próxima a una millonésima del 1%.

Los osciladores de cristal resultan de máxima utilidad en las gamas denominadas de frecuencia muy baja, baja y media (VLF, LF y MF). Cuando han de generarse frecuencias superiores a los 10 MHz, el oscilador maestro se diseña para que genere una frecuencia intermedia, que luego se va duplicando cuantas veces sea necesario mediante circuitos electrónicos especiales. Si no se precisa un control estricto de la frecuencia, se pueden utilizar circuitos resonantes con válvulas normales a fin de producir oscilaciones de hasta 1.000 MHz, y se emplean los klistrones reflex para generar las frecuencias superiores a los 30.000 MHz. Los klistrones se sustituyen por magnetrones cuando hay que generar cantidades de mayor potencia.

Modulación

La modulación de la portadora para que pueda transportar impulsos se puede efectuar a nivel bajo o alto. En el primer caso, la señal de frecuencia audio del micrófono, con una amplificación pequeña o nula, sirve para modular la salida del oscilador y la frecuencia modulada de la portadora se amplifica antes de conducirla a la antena; en el segundo caso, las oscilaciones de radiofrecuencia y la señal de frecuencia audio se amplifican de forma independiente y la modulación se efectúa justo antes de transmitir las oscilaciones a la antena. La señal se puede superponer a la portadora mediante modulación de frecuencia (FM) o de amplitud (AM).

La forma más sencilla de modulación es la codificación, interrumpiendo la onda portadora a intervalos concretos mediante una clave o conmutador para formar los puntos y las rayas de la radiotelegrafía de onda continua.

La onda portadora también se puede modular variando la amplitud de la onda según las variaciones de la frecuencia e intensidad de una señal sonora, tal como una nota musical. Esta forma de modulación, AM, se utiliza en muchos servicios de radiotelefonía, incluidas las emisiones normales de radio. La AM también se emplea en la telefonía por onda portadora, en la que la portadora modulada se transmite por cable, y en la transmisión de imágenes estáticas a través de cable o radio.

En la FM, la frecuencia de la onda portadora se varía dentro de un rango establecido a un ritmo equivalente a la frecuencia de una señal sonora. Esta forma de modulación, desarrollada en la década de 1930, presenta la ventaja de generar señales relativamente limpias de ruidos e interferencias procedentes de fuentes tales como los sistemas de encendido de los automóviles o las tormentas, que afectan en gran medida a las señales AM. Por tanto, la radiodifusión FM se efectúa en bandas de alta frecuencia (88 a 108 MHz), aptas para señales grandes pero con alcance de recepción limitado.

Las ondas portadoras también se pueden modular variando la fase de la portadora según la amplitud de la señal. La modulación en fase, sin embargo, ha quedado reducida a equipos especializados.

El desarrollo de la técnica de transmisión de ondas continuas en pequeños impulsos de enorme potencia, como en el caso del radar, planteó la posibilidad de otra forma nueva de modulación, la modulación de impulsos en tiempo, en la que el espacio entre los impulsos se modifica de acuerdo con la señal.

La información transportada por una onda modulada se devuelve a su forma original mediante el proceso inverso, denominado demodulación o detección. Las emisiones de ondas de radio a frecuencias bajas y medias van moduladas en amplitud. Para frecuencias más altas se utilizan tanto la AM como la FM; en la televisión comercial de nuestros días, por ejemplo, el sonido va por FM, mientras que las imágenes se transportan por AM. En el rango de las frecuencias superaltas (por encima del rango de las ultraaltas), en el que se pueden utilizar anchos de banda mayores, la imagen también se transmite por FM. En la actualidad, tanto el sonido como las imágenes se pueden enviar de forma digital a dichas frecuencias.

Antenas

La antena del transmisor no necesita estar unida al propio transmisor. La radiodifusión comercial a frecuencias medias exige normalmente una antena muy grande, cuya ubicación óptima es de forma aislada, lejos de cualquier población, mientras que el estudio de radio suele hallarse en medio de la ciudad. La FM, la televisión y demás emisiones con frecuencias muy elevadas exigen antenas muy altas si se pretende conseguir un cierto alcance y no resulta aconsejable colocarlas cerca del estudio de emisión. En todos estos casos las señales se transmiten a través de cables. Las líneas telefónicas normales suelen valer para la mayoría de las emisiones comerciales de radio; si se precisa obtener alta fidelidad o frecuencias muy altas, se utilizan cables coaxiales.

RECEPTOR

Los componentes fundamentales de un receptor de radio son: 1) una antena para recibir las ondas electromagnéticas y convertirlas en oscilaciones eléctricas; 2) amplificadores para aumentar la intensidad de dichas oscilaciones; 3) equipos para la demodulación; 4) un altavoz para convertir los impulsos en ondas sonoras perceptibles por el oído humano (y en televisión, un tubo de imágenes para convertir la señal en ondas luminosas visibles), y 5) en la mayoría de los receptores, unos osciladores para generar ondas de radiofrecuencia que puedan mezclarse con las ondas recibidas.

La señal que llega de la antena, compuesta por una oscilación de la portadora de radiofrecuencia, modulada por una señal de frecuencia audio o vídeo que contiene los impulsos, suele ser muy débil. La sensibilidad de algunos receptores de radio modernos es tan grande que con que la señal de la antena sea capaz de producir una corriente alterna de unos pocos cientos de electrones, la señal se puede detectar y amplificar hasta producir un sonido inteligible por el altavoz. La mayoría de los receptores pueden funcionar aceptablemente con una entrada de algunas millonésimas de voltio. Sin embargo, el aspecto básico en el diseño del receptor es que las señales muy débiles no se convierten en válidas simplemente amplificando, de forma indiscriminada, tanto la señal deseada como los ruidos laterales (véase Ruido más adelante). Así, el cometido principal del diseñador consiste en garantizar la recepción prioritaria de la señal deseada.

Muchos receptores modernos de radio son de tipo superheterodino, en el que un oscilador genera una onda de radiofrecuencia que se mezcla con la onda entrante, produciendo así una onda de frecuencia menor; esta última se denomina frecuencia media. Para sintonizar el receptor a las distintas frecuencias se modifica la frecuencia de las oscilaciones, pero la media siempre permanece fija (en 455 kHz para la mayoría de los receptores de AM y en 10,7 MHz para los de FM). El oscilador se sintoniza modificando la capacidad del condensador en su circuito oscilador; el circuito de la antena se sintoniza de forma similar mediante un condensador.

En todos los receptores hay una o más etapas de amplificación de frecuencia media; además, puede haber una o más etapas de amplificación de radiofrecuencia. En la etapa de frecuencia media se suelen incluir circuitos auxiliares, como el control automático de volumen, que funciona rectificando parte de la salida de un circuito de amplificación y alimentando con ella al elemento de control del mismo circuito o de otro anterior (véase Rectificación). El detector, denominado a menudo segundo detector (el primero es el mezclador), suele ser un simple diodo que actúa de rectificador y produce una señal de frecuencia audio. Las ondas FM se demodulan o detectan mediante circuitos que reciben el nombre de discriminadores o radiodetectores; transforman las variaciones de la frecuencia en diferentes amplitudes de la señal.

Amplificadores

Los amplificadores de radiofrecuencia y de frecuencia media son amplificadores de voltaje, que aumentan el voltaje de la señal. Los receptores de radio pueden tener una o más etapas de amplificación de voltaje de frecuencia audio. Además, la última etapa antes del altavoz tiene que ser de amplificación de potencia. Un receptor de alta fidelidad contiene los circuitos de sintonía y de amplificación de cualquier radio. Como alternativa, una radio de alta fidelidad puede tener un amplificador y un sintonizador independientes.

Las características principales de un buen receptor de radio son una sensibilidad, una selectividad y una fidelidad muy elevadas y un nivel de ruido bajo. La sensibilidad se consigue en primera instancia mediante muchas etapas de amplificación y factores altos de amplificación, pero la amplificación elevada carece de sentido si no se pueden conseguir una fidelidad aceptable y un nivel de ruido bajo. Los receptores más sensibles tienen una etapa de amplificación de radiofrecuencia sintonizada. La selectividad es la capacidad del receptor de captar señales de una emisora y rechazar otras de emisoras diferentes que limitan con frecuencias muy próximas. La selectividad extrema tampoco resulta aconsejable, ya que se precisa un ancho de banda de muchos kilohercios para recibir los componentes de alta frecuencia de las señales de frecuencia audio. Un buen receptor sintonizado a una emisora presenta una respuesta cero a otra emisora que se diferencia en 20 kHz. La selectividad depende sobre todo de los circuitos en la etapa de la frecuencia intermedia.

Sistemas de alta fidelidad

Fidelidad es la uniformidad de respuesta del receptor a diferentes señales de frecuencia audio moduladas en la portadora. La altísima fidelidad, que se traduce en una respuesta plana (idéntica amplificación de todas las frecuencias audio) a través de todo el rango audible desde los 20 Hz hasta los 20 kHz, resulta extremadamente difícil de conseguir. Un sistema de alta fidelidad es tan potente como su componente más débil, y entre éstos no sólo se incluyen todos los circuitos del receptor, sino también el altavoz, las propiedades acústicas del lugar donde se encuentra el altavoz y el transmisor a que está sintonizado el receptor (véase Acústica). La mayoría de las emisoras AM no reproducen con fidelidad los sonidos por debajo de 100 Hz o por encima de 5 kHz; las emisoras FM suelen tener una gama de frecuencias entre 50 Hz y 15 kilohercios.

Distorsión

En las transmisiones de radio a menudo se introduce una forma de distorsión de amplitud al aumentar la intensidad relativa de las frecuencias más altas de audio. En el receptor aparece un factor equivalente de atenuación de alta frecuencia. El efecto conjunto de estas dos formas de distorsión es una reducción del ruido de fondo o estático en el receptor. Muchos receptores van equipados con controles de tono ajustables por el usuario, de forma que la amplificación de las frecuencias altas y bajas se pueda adaptar a gusto del oyente. Otra fuente de distorsión es la modulación transversal, la transferencia de señales de un circuito a otro por culpa de un apantallamiento defectuoso. La distorsión armónica ocasionada por la transferencia no lineal de señales a través de las etapas de amplificación puede reducirse notablemente utilizando circuitería de realimentación negativa, que anula gran parte de la distorsión generada en las etapas de amplificación.

Ruido

El ruido constituye un problema grave en todos los receptores de radio. Hay diferentes tipos de ruido, como el zumbido, un tono constante de baja frecuencia (unas dos octavas por debajo del do), producido generalmente por la frecuencia de la fuente de alimentación de corriente alterna (por lo común 60 Hz) que se superpone a la señal debido a un filtrado o un apantallamiento defectuoso; el siseo, un tono constante de alta frecuencia, y el silbido, un tono limpio de alta frecuencia producido por una oscilación involuntaria de frecuencia audio, o por un golpeteo. Estos ruidos se pueden eliminar mediante un diseño y una construcción adecuados.

Sin embargo, ciertos tipos de ruidos no se pueden eliminar. El más importante en los equipos normales de AM de baja y media frecuencias es el ruido parásito, originado por perturbaciones eléctricas en la atmósfera. El ruido parásito puede proceder del funcionamiento de un equipo eléctrico cercano (como los motores de automóviles o aviones), pero en la mayoría de los casos proviene de los rayos y relámpagos de las tormentas. Las ondas de radio producidas por estas perturbaciones atmosféricas pueden viajar miles de kilómetros sin sufrir apenas atenuación, y, dado que en un radio de algunos miles de kilómetros respecto del receptor de radio siempre hay alguna tormenta, casi siempre aparecen ruidos parásitos.

Los ruidos parásitos afectan a los receptores FM en menor medida, ya que la amplitud de las ondas intermedias está limitada mediante circuitos especiales antes de la discriminación, lo que elimina los efectos de los ruidos parásitos.

Otra fuente primaria de ruido es la agitación térmica de los electrones. En un elemento conductor a temperatura superior al cero absoluto, los electrones se mueven de forma aleatoria. Dado que cualquier movimiento electrónico constituye una corriente eléctrica, la agitación térmica origina ruido al amplificarlo en exceso. Este tipo de ruido se puede evitar si la señal recibida desde la antena es notablemente más potente que la corriente causada por la agitación térmica; en cualquier caso, se puede reducir al mínimo mediante un diseño adecuado. Un receptor teóricamente perfecto a temperatura ordinaria es capaz de recibir la voz de forma inteligible siempre que la potencia de la señal alcance los 4 × 10^-18 W; sin embargo, en los receptores normales se precisa una potencia de señal bastante mayor.

Fuente de alimentación

La radio no tiene componentes móviles excepto el altavoz, que vibra algunas milésimas de centímetro, por lo que la única potencia que requiere su funcionamiento es la corriente eléctrica para hacer circular los electrones por los diferentes circuitos. Cuando aparecieron las primeras radios en la década de 1920, la mayoría iban accionadas por pilas. Aunque se siguen utilizando de forma generalizada en los aparatos portátiles, la fuente de alimentación conectada a la red presenta ciertas ventajas, ya que permite al diseñador una mayor libertad a la hora de seleccionar los componentes de los circuitos.

Si la fuente de alimentación de corriente alterna (CA) es de 120 V, ésta se puede alimentar directamente del arrollamiento primario del transformador, obteniéndose en el secundario el voltaje deseado. Esta corriente secundaria debe rectificarse y filtrarse antes de poder ser utilizada, ya que los transistores requieren corriente continua (CC) para su funcionamiento. Las válvulas utilizan CC como corriente anódica; los filamentos se calientan tanto con CC como con CA, pero en este último caso puede originarse algún zumbido.

Las radios de transistores no necesitan una CC tan alta como las válvulas de antes, pero sigue siendo imprescindible el uso de fuentes de alimentación para convertir la corriente continua (CC) de la red comercial en corriente alterna (CA) y para aumentarla o reducirla al valor deseado mediante transformadores. Los aparatos de los aviones o de los automóviles que funcionan con voltajes entre 12 y 14 voltios CC suelen incluir circuitos para convertir el voltaje CC disponible a CA; tras elevarlo o reducirlo hasta el valor deseado, se vuelve a convertir a CC mediante un rectificado. Los aparatos que funcionan con voltajes entre 6 y 24 voltios CC siempre disponen de un elemento para aumentar el voltaje. La llegada de los transistores, los circuitos integrados y demás dispositivos electrónicos de estado sólido, mucho más reducidos y que consumen muy poca potencia, ha suprimido casi totalmente el uso de las válvulas en los equipos de radio, televisión y otras formas de comunicación.

HISTORIA

Aun cuando fueron necesarios muchos descubrimientos en el campo de la electricidad hasta llegar a la radio, su nacimiento data en realidad de 1873, año en el que el físico británico James Clerk Maxwell publicó su teoría sobre las ondas electromagnéticas (véase Radiación electromagnética: Teoría).

Finales del siglo XIX

La teoría de Maxwell se refería sobre todo a las ondas de luz; quince años más tarde, el físico alemán Heinrich Hertz logró generar eléctricamente tales ondas. Suministró una carga eléctrica a un condensador y a continuación le hizo un cortocircuito mediante un arco eléctrico. En la descarga eléctrica resultante, la corriente saltó desde el punto neutro, creando una carga de signo contrario en el condensador, y después continuó saltando de un polo al otro, creando una descarga eléctrica oscilante en forma de chispa. El arco eléctrico radiaba parte de la energía de la chispa en forma de ondas electromagnéticas. Hertz consiguió medir algunas de las propiedades de estas ondas “hercianas”, incluyendo su longitud y velocidad.

La idea de utilizar ondas electromagnéticas para la transmisión de mensajes de un punto a otro no era nueva; el heliógrafo, por ejemplo, transmitía mensajes por medio de un haz de rayos luminosos que se podía modular con un obturador para producir señales en forma de los puntos y las rayas del código Morse (véase Samuel F. B. Morse). A tal fin la radio presenta muchas ventajas sobre la luz, aunque no resultasen evidentes a primera vista. Las ondas de radio, por ejemplo, pueden cubrir distancias enormes, a diferencia de las microondas (usadas por Hertz).

Las ondas de radio pueden sufrir grandes atenuaciones y seguir siendo perceptibles, amplificables y detectadas; pero los buenos amplificadores no se hicieron una realidad hasta la aparición de las válvulas electrónicas. Por grandes que fueran los avances de la radiotelegrafía (por ejemplo, en 1901 Marconi desarrolló la comunicación transatlántica), la radiotelefonía nunca habría llegado a ser útil sin los avances de la electrónica. Desde el punto de vista histórico, los desarrollos en el mundo de la radio y en el de la electrónica han ocurrido de forma simultánea.

Para detectar la presencia de la radiación electromagnética, Hertz utilizó un aro parecido a las antenas circulares. En aquella época, el inventor David Edward Hughes había descubierto que un contacto entre una punta metálica y un trozo de carbón no conducía la corriente, pero si hacía circular ondas electromagnéticas por el punto de contacto, éste se hacía conductor. En 1879 Hughes demostró la recepción de señales de radio procedentes de un emisor de chispas alejado un centenar de metros. En dichos experimentos hizo circular una corriente de una célula voltaica a través de una válvula rellena de limaduras de cinc y plata, que se aglomeraban al ser bombardeadas con ondas de radio.

Este principio lo utilizó el físico británico Oliver Joseph Lodge en un dispositivo llamado cohesor para detectar la presencia de ondas de radio. El cohesor, una vez hecho conductor, se podía volver a hacer aislante golpeándolo y haciendo que se separasen las partículas. Aunque era mucho más sensible que la bocina en ausencia de amplificador, el cohesor sólo daba una única respuesta a las ondas de radio de suficiente potencia de diversas intensidades, por lo que servía para la telegrafía, pero no para la telefonía.

El ingeniero electrotécnico e inventor italiano Guglielmo Marconi está considerado universalmente el inventor de la radio. A partir de 1895 fue desarrollando y perfeccionando el cohesor y lo conectó a una forma primitiva de antena, con el extremo conectado a tierra. Además mejoró los osciladores de chispa conectados a antenas rudimentarias. El transmisor se modulaba mediante una clave ordinaria de telégrafo. El cohesor del receptor accionaba un instrumento telegráfico que funcionaba básicamente como amplificador.

En 1896 consiguió transmitir señales desde una distancia de 1,6 km, y registró su primera patente inglesa. En 1897 transmitió señales desde la costa hasta un barco a 29 km en alta mar. Dos años más tarde logró establecer una comunicación comercial entre Inglaterra y Francia capaz de funcionar con independencia del estado del tiempo; a principios de 1901 consiguió enviar señales a más de 322 km de distancia, y a finales de ese mismo año transmitió una carta entera de un lado a otro del océano Atlántico. En 1902 ya se enviaban de forma regular mensajes transatlánticos y en 1905 muchos barcos llevaban equipos de radio para comunicarse con emisoras de la costa. Como reconocimiento a sus trabajos en el campo de la telegrafía sin hilos, en 1909 Marconi compartió el Premio Nobel de Física con el físico alemán Karl Ferdinand Braun.

A lo largo de todos estos años se introdujeron diferentes mejoras técnicas. Para la sintonía se utilizaron circuitos resonantes dotados de inductancia y capacitancia. Las antenas se fueron perfeccionando, descubriéndose y aprovechándose sus propiedades direccionales. Se utilizaron los transformadores para aumentar el voltaje enviado a la antena. Se desarrollaron otros detectores para complementar al cohesor y su rudimentario descohesor. Se construyó un detector magnético basado en la propiedad de las ondas magnéticas para desmagnetizar los hilos de acero, un bolómetro que medía el aumento de temperatura de un cable fino cuando lo atravesaban ondas de radio y la denominada válvula de Fleming, precursora de la válvula termoiónica o lámpara de vacío.

Siglo XX

El desarrollo de la válvula electrónica se remonta al descubrimiento que hizo el inventor estadounidense Thomas Alva Edison al comprobar que entre un filamento de una lámpara incandescente y otro electrodo colocado en la misma lámpara fluye una corriente y que además sólo lo hace en un sentido. La válvula de Fleming apenas difería del tubo de Edison. Su desarrollo se debe al físico e ingeniero eléctrico inglés John Ambrose Fleming en 1904 y fue el primer diodo, o válvula de dos elementos, que se utilizó en la radio. El tubo actuaba de detector, rectificador y limitador.

En 1906 se produjo un avance revolucionario, punto de partida de la electrónica, al incorporar el inventor estadounidense Lee de Forest un tercer elemento, la rejilla, entre el filamento y el cátodo de la válvula. El tubo de De Forest, que bautizó con el nombre de audión y que actualmente se conoce por triodo (válvula de tres elementos), en principio sólo se utilizó como detector, pero pronto se descubrieron sus propiedades como amplificador y oscilador; en 1915 el desarrollo de la telefonía sin hilos había alcanzado un grado de madurez suficiente como para comunicarse entre Virginia y Hawai (Estados Unidos) y entre Virginia y París (Francia).

Las funciones rectificadoras de los cristales fueron descubiertas en 1912 por el ingeniero eléctrico e inventor estadounidense Greenleaf Whittier Pickard, al poner de manifiesto que los cristales se pueden utilizar como detectores. Este descubrimiento permitió el nacimiento de los receptores con detector de cristal, tan populares en la década de 1920. En 1912, el ingeniero eléctrico estadounidense Edwin Howard Armstrong descubrió el circuito reactivo, que permite realimentar una válvula con parte de su propia salida. Éste y otros descubrimientos de Armstrong constituyen la base de muchos circuitos de los equipos modernos de radio.

En 1902, el ingeniero estadounidense Arthur Edwin Kennelly y el físico británico Oliver Heaviside (de forma independiente y casi simultánea) proclamaron la probable existencia de una capa de gas ionizado en la parte alta de la atmósfera que afectaría a la propagación de las ondas de radio. Esta capa, bautizada en principio como la capa de Heaviside o Kennelly-Heaviside, es una de las capas de la ionosfera. Aunque resulta transparente para las longitudes de onda más cortas, desvía o refleja las ondas de longitudes más largas. Gracias a esta reflexión, las ondas de radio se propagan mucho más allá del horizonte.

La propagación de las ondas de radio en la ionosfera se ve seriamente afectada por la hora del día, la estación y la actividad solar. Leves variaciones en la naturaleza y altitud de la ionosfera, que tienen lugar con gran rapidez, pueden afectar la calidad de la recepción a gran distancia. La ionosfera es también la causa de un fenómeno por el cual se recibe una señal en un punto muy distante y no en otro más próximo. Este fenómeno se produce cuando el rayo en tierra ha sido absorbido por obstáculos terrestres y el rayo propagado a través de la ionosfera no se refleja con un ángulo lo suficientemente agudo como para ser recibido a distancias cortas respecto de la antena.

Radio de onda corta

Aun cuando determinadas zonas de las diferentes bandas de radio, onda corta, onda larga, onda media, frecuencia muy alta y frecuencia ultraalta, están asignadas a muy diferentes propósitos, la expresión “radio de onda corta” se refiere generalmente a emisiones de radio en la gama de frecuencia altas (3 a 30 MHz) que cubren grandes distancias, sobre todo en el entorno de las comunicaciones internacionales. Sin embargo, la comunicación mediante microondas a través de un satélite de comunicaciones, proporciona señales de mayor fiabilidad y libres de error (véase Comunicaciones vía satélite).

Por lo general se suele asociar a los radioaficionados con la onda corta, aunque tienen asignadas frecuencias en la banda de onda media, la de muy alta frecuencia y la de ultraalta, así como en la banda de onda corta. Algunas conllevan ciertas restricciones pensadas para que queden a disposición del mayor número posible de usuarios.

Durante la rápida evolución de la radio tras la I Guerra Mundial, los radioaficionados lograron hazañas tan espectaculares como el primer contacto radiofónico (1921) transatlántico. También han prestado una ayuda voluntaria muy valiosa en caso de emergencias con interrupción de las comunicaciones normales. Ciertas organizaciones de radioaficionados han lanzado una serie de satélites aprovechando los lanzamientos normales de Estados Unidos, la antigua Unión Soviética y la Agencia Espacial Europea (ESA). Estos satélites se denominan normalmente Oscar (Orbiting Satellites Carrying Amateur Radio). El primero de ellos, Oscar 1, colocado en órbita en 1961, fue al mismo tiempo el primer satélite no gubernamental; el cuarto, en 1965, proporcionó la primera comunicación directa vía satélite entre Estados Unidos y la Unión Soviética. A principios de la década de 1980 había en todo el mundo más de 1,5 millones de licencias de radioaficionados, incluidos los de la radio de banda ciudadana.

La radio actual

Los enormes avances en el campo de la tecnología de la comunicación radiofónica a partir de la II Guerra Mundial han hecho posible la exploración del espacio (véase Astronáutica), puesta de manifiesto especialmente en las misiones Apolo a la Luna (1969-1972). A bordo de los módulos de mando y lunar se hallaban complejos equipos de transmisión y recepción, parte del compacto sistema de comunicaciones de muy alta frecuencia. El sistema realizaba simultáneamente funciones de voz y de exploración, calculando la distancia entre los dos vehículos mediante la medición del tiempo transcurrido entre la emisión de tonos y la recepción del eco. Las señales de voz de los astronautas también se transmitían simultáneamente a todo el mundo mediante una red de comunicaciones. El sistema de radio celular es una versión en miniatura de las grandes redes radiofónicas.

La radio comercial

Aunque no fue ésta su finalidad original, pronto se pensó en la posibilidad de utilizar la radio como medio de comunicación de masas. Su capacidad se puso a prueba el 2 de noviembre de 1920, cuando la emisora KDKA de Pittsburg retransmitió la elección del nuevo presidente estadounidense, Warren G. Harding; su mensaje fue escuchado por 1.000 personas.

Los avances en la electrónica hicieron posible la fabricación de nuevos y más baratos aparatos de radio. Su extensión y el éxito del medio como vehículo de comunicación dieron paso a una nueva actividad empresarial, la radio comercial. En 1925 había unas 600 emisoras repartidas por todo el mundo y en la década de 1960 su número llegaba a las 10.000. Emisoras vinculadas a importantes empresas de comunicación coexisten con emisoras locales de mucho menor alcance pero de gran resonancia allí donde actúan.

La radio en España

La primera emisora de radio de España fue la EAJ 1, Radio Barcelona, inaugurada el 14 de noviembre de 1924. La segunda fue la EAJ 2, Radio España, de Madrid, que también empezó a emitir en 1924, aunque interrumpió sus emisiones en 1925 para retomarlas en 1927. Nótese que la indicación EAJ es el indicativo internacional de las emisoras españolas.

Si bien la utilización de la radio como medio de comunicación siguió en España un camino similar al del resto del mundo, la proliferación de emisoras no se produjo al mismo ritmo. Su contenido estuvo bastante determinado durante mucho tiempo; baste decir que hasta octubre de 1977 era obligatorio que todas las emisoras conectasen con Radio Nacional para emitir su Diario hablado, noticiario informativo de carácter general y político.

A partir de esa época, las distintas emisoras fueron especificando sus contenidos en función de las empresas o instituciones que las sustentaban.

La radio en Internet

La radio tiene un hueco especial en Internet. En la actualidad, hay más de 4.000 emisoras que transmiten a través de ese medio, en su mayor parte ligadas a emisoras de radio convencionales, aunque hay empresas que han creado emisoras específicas.

Para poder oír la radio a través de Internet es necesario tener instalado en el ordenador o computadora un conector (plug-in) que soporte formatos de audio, como RealAudio y ASF, suministrados por las empresas RealNetworks y Microsoft, respectivamente.

La Televisión según Encarta

Televisión (TV), transmisión instantánea de imágenes, tales como fotos o escenas, fijas o en movimiento, por medios electrónicos a través de líneas de transmisión eléctricas o radiación electromagnética (ondas de radio).

IMÁGENES DE TELEVISIÓN

La fotolitografía corriente se caracteriza por la división de la imagen en una enorme cantidad de puntos pequeños luminosos u oscuros. La transmisión facsímil (fax), sistema de transmisión eléctrica de fotografías, dibujos o elementos impresos, también se basa en esta subdivisión en puntos. En ambos casos, los puntos son tan pequeños y tan numerosos que la imagen aparece al ojo del observador como un todo integrado. Las imágenes de televisión están formadas análogamente por un esquema de elementos tonales que configuran una imagen completa. Sin embargo, a diferencia de los puntos de un grabado o de la transmisión facsímil, que aparecen simultáneamente en la superficie del papel, los diferentes elementos tonales de la imagen de televisión aparecen en la superficie de proyección uno tras otro en una secuencia temporal; forman la imagen porque la persistencia de la visión los combina para formar una imagen completa.

Exploración de imágenes

La subdivisión de una imagen en una secuencia de elementos individuales que más tarde pueden volver a combinarse con el fin de recrear dicha imagen, se efectúa mediante una técnica denominada captación de imágenes. El objetivo va pasando por toda la imagen de forma análoga a como el ojo del lector recorre una página escrita, palabra a palabra y línea a línea. Esa exploración genera una señal eléctrica proporcional a la luminosidad del punto explorado. En el receptor, un segundo dispositivo recrea la imagen del objeto desplazando un punto de luz, modulado por la señal, en sincronismo perfecto con la captación del transmisor.

Hay diferentes medios de exploración, tanto mecánicos como eléctricos, algunos de los cuales se describen en este artículo (véase Historia más adelante). Sin embargo, casi todos los sistemas modernos de televisión utilizan el movimiento de un haz de electrones que recorre la pantalla de los tubos tomavistas o de los tubos receptores. La ventaja de la exploración mediante haz de electrones radica en que se puede desplazar con mayor rapidez y puede explorar una imagen completa en una fracción de segundo.

La figura 1 (véase un poco más abajo) muestra, de forma simplificada, el camino trazado por un haz de electrones al explorar toda la superficie de una foto o una imagen. Las líneas continuas representan el camino descrito por el haz sobre la superficie de la imagen y las líneas de puntos, los tiempos de retorno del haz. Durante estos intervalos, necesarios para situar de nuevo el haz en el punto de partida de la siguiente línea o de toda la función de exploración, la corriente del haz se elimina. El dibujo muestra un esquema de exploración sencilla compuesta por relativamente pocas líneas y una repetición simple del esquema. En la exploración real se utiliza un gran número de líneas y el esquema se somete a exploración en dos fases entrelazadas.

Un esquema completo de exploración de barrido, como el representado, produce una única imagen estática, análoga a un único fotograma de una película. Al repetir el esquema varias veces por segundo, se registran los cambios de la imagen en movimiento, produciendo para el observador la sensación de movimiento continuo.

Cuanto mayor sea el número de líneas de barrido vertical en una imagen, y cuanto mayor sea el número de elementos registrados en cada línea según se explora de izquierda a derecha, mayor es la definición o capacidad de la imagen para mostrar detalles minúsculos u objetos pequeños. En televisión, la frecuencia de repetición del esquema y el número utilizado de líneas de barrido tiene que ser estándar para un determinado sistema. Para mayor comodidad, estas normas de televisión se fijan para todas las emisoras y receptores de cada país. En Europa y algunas otras partes del mundo se utiliza el sistema PAL (Phase Alternate Line), compuesto por 625 líneas y 25 imágenes por segundo que proporcionan una alta definición, ya que al transmitir cada fotograma como dos campos, se ven unas 50 imágenes por segundo. En Estados Unidos, sin embargo, las emisoras y los fabricantes de receptores adoptaron la norma de 525 líneas horizontales por fotograma y una frecuencia de 30 fotogramas por segundo. El sistema francés SECAM (Color Secuencial de Memoria) tiene 525 líneas con 30 fotogramas por segundo. España también utiliza este sistema. Según se incrementa el número de líneas y elementos se obtienen imágenes de televisión más nítidas.

La señal de televisión

La señal de televisión es una compleja onda electromagnética (véase Electromagnetismo) de variación de tensión o intensidad, compuesta por las siguientes partes: 1) una serie de fluctuaciones correspondientes a las fluctuaciones de la intensidad de luz de los elementos de la imagen a explorar; 2) una serie de impulsos de sincronización que adaptan el receptor a la misma frecuencia de barrido que el transmisor; 3) una serie adicional de los denominados impulsos de borrado, y 4) una señal de frecuencia modulada (FM) que transporta el sonido que acompaña a la imagen. Los tres primeros elementos conforman la señal de vídeo y se describen más adelante.

Las fluctuaciones de intensidad o tensión correspondientes a las variaciones de la intensidad de la luz, suelen llamarse señal de vídeo. Las frecuencias de dicha señal oscilan entre 30 millones y 4 millones de Hz, dependiendo del contenido de la imagen.

Los impulsos de sincronización son picos pequeños de energía eléctrica generados por los correspondientes osciladores en la estación emisora. Estos impulsos controlan la velocidad del barrido horizontal y vertical tanto de la cámara como del receptor. Los impulsos de sincronismo horizontal se producen a intervalos de 0,01 segundos y su duración es prácticamente la misma.

Los impulsos de borrado anulan el haz de electrones en la cámara y en el receptor durante el tiempo empleado por el haz de electrones en volver desde el final de una línea horizontal hasta el principio de la siguiente, así como desde la parte inferior del esquema vertical hasta la parte superior. La sincronización y estructura de estos impulsos resultan extremadamente complejas.

CÁMARAS DE TELEVISIÓN

La cámara de televisión se asemeja a una cámara fotográfica normal por cuanto va equipada con una o varias lentes y un mecanismo de enfoque de la imagen formada por la lente sobre una superficie sensible. Estas superficies forman parte de tubos electrónicos llamados tubos tomavistas, capaces de transformar las variaciones de la intensidad de la luz en variaciones de la carga o corriente eléctrica. El tubo tomavistas original fue el iconoscopio, utilizado durante mucho tiempo para televisar películas. En el caso de escenas con un nivel de luminosidad bajo, como en las salas o habitaciones normalmente iluminadas, se utiliza el orticón de imagen de alta sensibilidad o vidicón.

Iconoscopio

Al igual que el tubo tomavistas, el iconoscopio presenta varios inconvenientes. Uno de los mayores es que exige una iluminación enorme del sujeto para producir una señal útil. Si se están utilizando las cámaras de televisión dentro de un estudio bajo condiciones controladas de luz, este inconveniente no es importante, pero el iconoscopio no se puede utilizar para televisar acontecimientos en condiciones adversas de luz.

3.2

Orticón de imágenes

A fin de solventar esta dificultad se han inventado diferentes tubos tomavistas. El más sensible de todos es el orticón de imagen, representado en la figura 2. La sensibilidad de este tubo es tal que es capaz de producir una señal en cualquier condición de luz que resulte aceptable para el ojo humano; a efectos de demostración, el orticón ha llegado a producir señales válidas de televisión en escenas iluminadas únicamente por velas. Otra ventaja del orticón es la de utilizar una pantalla relativamente pequeña que se puede incorporar a cualquier cámara de tamaño medio.

El orticón lleva un mosaico plano de cristal en uno de sus extremos. La cara interior del mosaico va recubierta por una capa continua de un compuesto alcalino intermetálico que constituye una superficie fotoeléctrica sensible. La emisión de electrones por parte de la capa se somete a aceleración y mediante un campo magnético (véase Magnetismo) se enfoca sobre un cristal de muy baja conductividad eléctrica, la llamada placa acumuladora. En frente de la placa hay una pantalla de malla metálica con unos 155.000 orificios por centímetro cuadrado. Detrás de la placa, un anillo concéntrico metálico recubierto en la parte interior del tubo constituye el elemento de desaceleración, y por detrás del anillo hay una capa en el cuello del tubo que actúa de ánodo, es decir, de electrodo con carga positiva. Al final del tubo hay un cañón de electrones que genera un haz de electrones y una estructura denominada multiplicador de electrones.

Los electrones emitidos por la superficie fotosensible inciden en la placa, produciendo la emisión de electrones secundarios en una proporción de varios de ellos por cada electrón que llega a la placa desde la superficie fotosensible. Esta emisión secundaria genera una nube de cargas positivas en la placa que equivale a la imagen luminosa de la superficie fotosensible. En esta imagen de cargas, las zonas luminosas son más positivas y las oscuras menos. Los electrones secundarios son captados por la pantalla de malla. El cristal que se utiliza para la placa es tan fino que las diferentes cargas positivas en la parte exterior pasan a través de la parte interior de la placa, neutralizando las cargas negativas depositadas por el haz de barrido.

Este mecanismo de barrido del tubo está constituido por el cañón de electrones, por el ánodo cilíndrico en el cuello del tubo, que conjuntamente actúan como origen de un haz de electrones, y un juego de bobinas deflectoras (no representadas en la figura 2) colocadas fuera del tubo igual que las bobinas deflectantes del iconoscopio. El haz de barrido se ve frenado, justo antes de incidir en la placa, por la acción del anillo desacelerador de carga negativa y alcanza la placa sin la energía suficiente para neutralizar los electrones secundarios que sobrepasan en número a los electrones del haz. A medida que el haz incide sobre cada una de las partes del patrón de cargas eléctricas positivas en la placa, suelta suficientes electrones como para neutralizar la carga positiva en dicha parte de la placa. Los electrones restantes se reflejan de nuevo hacia el cañón de electrones y su multiplicador asociado. En las áreas con mayor carga positiva, que corresponden a las zonas luminosas de la imagen, se necesitan más electrones para neutralizar la carga, reflejándose menos electrones.

El multiplicador de electrones —que forma un disco alrededor de la abertura a través de la cual ‘dispara’ el cañón de electrones, seguido de varios elementos simétricos detrás del disco— actúa como un elemento amplificador mediante la emisión de electrones secundarios. El primer disco de un orticón de imagen suele estar a un voltaje de 200 V y los elementos posteriores, o dinodos, tienen una tensión positiva mayor. Los electrones que inciden en el disco liberan electrones secundarios que, a su vez, liberan todavía más al pasar de un dinodo a otro. En consecuencia, la señal de la cámara se multiplica al pasar de un elemento al siguiente.

Vidicón

Otro de los tipos de tubo tomavistas utilizado en la transmisión moderna de televisión es el vidicón. La imagen se proyecta sobre una placa fotoconductora, por lo general una capa fina de una sustancia como el trisulfato de antimonio, que presenta una conductividad eléctrica variable que aumenta con la exposición a la luz. Este material fotoconductor se aplica sobre un electrodo conductor transparente que actúa como la placa de señal y tiene carga positiva con respecto a la fuente del haz de electrones. Este haz, enfocado y desviado igual que en el caso del orticón de imagen, deposita una cantidad suficiente de electrones sobre la placa para compensar la carga que ha perdido desde el barrido anterior sobre ese mismo punto. Esta carga es mayor en las zonas iluminadas de la placa que en las oscuras. El desplazamiento de la carga en el generador de la señal, que es igual a la carga depositada por el haz, genera la señal de vídeo en la entrada del amplificador acoplado al tubo.

El plumbicón, variante del vidicón, presenta ciertas características, como la ausencia de retraso (que origina la apariencia borrosa de las imágenes en movimiento en la pantalla) y la proporcionalidad entre la señal de salida y del brillo de la imagen, que lo hacen especialmente adecuado para las cámaras de televisión en color.

El vidicón es un tubo sencillo y compacto de alta sensibilidad. Debido a su reducido diámetro de unos 2,5 cm y longitud, unos 15 cm, se utiliza mucho en televisión de circuito cerrado. Este tipo de televisión se utiliza siempre que no es necesaria la emisión a grandes distancias, por ejemplo, cuando el emisor y el receptor se hallan en un mismo edificio o zona. En estas circunstancias, la cámara puede alimentar directamente a las pantallas próximas a través de conexiones por cable, eliminando los potentes sistemas de emisión. La televisión de circuito cerrado se utiliza en la industria, el comercio y la investigación para llegar a lugares inaccesibles o peligrosos.

TRANSMISIÓN DE TELEVISIÓN

Si se exceptúan los circuitos especiales necesarios para producir los pulsos de sincronización y borrado del barrido y los diferentes equipos especiales que se utilizan para examinar o controlar las señales desde la cámara de televisión, todo el resto del sistema de transmisión de televisión recuerda al de una emisora de radio de AM (véase Radio: Modulación). El equipo de sonido no se diferencia en nada del utilizado en las emisiones de frecuencia modulada, y la señal de sonido a veces se emite desde una antena independiente, constituyendo de hecho una unidad de emisión totalmente independiente.

Canales

Sin embargo, la emisión de televisión presenta una serie de problemas específicos que no existen en las emisiones normales de sonido, siendo el principal el del ancho de banda. Modular una onda electromagnética implica generar una serie de frecuencias denominadas bandas laterales que corresponden a la suma y a la diferencia entre la frecuencia de radio, o portadora, y las frecuencias moduladoras. En las emisiones normales, donde la señal sólo utiliza frecuencias hasta de 10.000 Hz, o 10 kHz, las bandas laterales ocupan poco espacio en el espectro de frecuencias, lo que permite asignar a las distintas emisoras frecuencias de portadora con una diferencia tan pequeña como 10 kHz sin que se produzcan interferencias apreciables. Por el contrario, la gama de frecuencias de una sola señal de televisión es de unos 4 millones de Hz, o 4 MHz, por lo que tales señales ocupan un espacio 400 veces mayor que la gama completa de frecuencias utilizada por una estación de radio en las emisiones AM corrientes.

A fin de disponer de un número suficiente de canales para dar cabida a una serie de emisoras de televisión en una misma zona geográfica, es preciso utilizar frecuencias de transmisión relativamente elevadas para las portadoras de televisión. En Estados Unidos, por ejemplo, el número de canales asignados a las emisiones de televisión asciende a 68. Esta cifra se desglosa en 12 canales en la banda de frecuencias muy elevadas (VHF) y 56 en la banda de las ultraelevadas (UHF).

Emisión de alta frecuencia

La utilización de las altas frecuencias para la emisión de televisión plantea una serie de problemas muy distintos a los de la emisión ordinaria de sonido. El alcance de las señales de radio de baja frecuencia es muy amplio, alcanzando centenares e incluso millares de kilómetros. Las señales de alta frecuencia, por el contrario, poseen un alcance relativamente limitado y a menudo no cubren mucho más de la distancia visible entre estaciones debido a la curvatura de la tierra. Así pues, mientras que la zona de servicio de una emisora normal de radio puede tener un radio muy por encima de los 160 km, la de la emisora de televisión está limitada a unos 56 km, dependiendo de la altura de las antenas emisora y receptora. La cobertura total para un país de cierta extensión requiere muchas más estaciones de televisión que la radiodifusión ordinaria.

Otro de los problemas con los que choca la utilización de altas frecuencias para la emisión de televisión consiste en que a dichas frecuencias, las ondas de radio se comportan casi como ondas luminosas y se reflejan en objetos sólidos, como montañas o edificios. A menudo, alguno de estos reflejos de una emisora se captan en un determinado punto de recepción, originando imágenes múltiples en la pantalla del receptor por haber viajado las señales reflejadas diferentes distancias y por tanto, por haber llegado al receptor en distintos tiempos.

El problema de las señales reflejadas, así como el de la recepción de las señales de televisión a distancias superiores al alcance normal, han quedado resueltos en gran medida merced a la utilización de antenas receptoras especiales con una ganancia muy elevada para amplificar señales débiles. La mayoría son además direccionales, y presentan una gran ganancia para señales que se reciben en una determinada dirección y muy baja para las que inciden en las demás direcciones. La orientación correcta de la antena direccional permite seleccionar una de las señales reflejadas y eliminar las otras, suprimiendo así las imágenes múltiples en un punto concreto.

Televisión por satélite

Además del cable y las estaciones repetidoras terrestres, el satélite artificial constituye otro medio de transmisión de señales a grandes distancias. Un repetidor de microondas en un satélite retransmite la señal a una estación receptora terrestre, que se encarga de distribuirla a nivel local.

Los problemas principales de los satélites de comunicaciones para la transmisión son la distorsión y el debilitamiento de la señal al atravesar la atmósfera. Tratándose además de distancias tan grandes se producen retrasos, que a veces originan ecos. Ciertos satélites repetidores de televisión actualmente en órbita están concebidos para retransmitir señales de una estación comercial a otra. Ciertas personas han instalado en sus hogares antenas parabólicas que captan la misma transmisión, eludiendo a menudo el pago de las tarifas por utilización de la televisión por cable, aunque ya se están efectuando transmisiones codificadas para evitar este fraude.

RECEPTORES DE TELEVISIÓN

El elemento más importante del receptor de televisión es el tubo de imágenes o cinescopio, que se encarga de convertir los impulsos eléctricos de la señal de televisión en haces coherentes de electrones que inciden sobre la pantalla final del tubo, produciendo luz así como una imagen continua.

Cinescopios

El cinescopio guarda con el receptor la misma relación que el tubo tomavistas con el emisor de televisión. La estructura real del cinescopio corresponde a la de un tubo de rayos catódicos, que recibe este nombre por generar un haz de electrones que proceden del cátodo, el electrodo negativo.

La figura 3 muestra el funcionamiento de un cinescopio típico. Alojado en la parte más angosta de un tubo en forma de embudo se halla el cañón de electrones, compuesto por un filamento catódico, una rejilla de control y dos ánodos. Los electrones emitidos por el cátodo se enfocan para formar un haz compacto haciéndolos pasar por un pequeño orificio de la rejilla de control, que se mantiene a una tensión negativa respecto del cátodo. Este potencial ligeramente negativo de la rejilla hace que algunos electrones regresen al cátodo, dejando pasar sólo los que tienen una velocidad suficientemente elevada. Los dos ánodos se hallan a un potencial positivo creciente con respecto al cátodo, aplicando una aceleración a los electrones. El efecto del campo eléctrico entre los dos ánodos consiste en enfocar los electrones que atraviesan el tubo de forma que incidan sobre un único punto de la pantalla en la parte ancha del tubo. Por lo general hay la posibilidad de modificar la intensidad relativa del campo para poder centrar exactamente el punto en la pantalla. Una bobina de enfoque magnético suele ser la encargada de realizar la misma función que el campo entre ambos ánodos.

La pantalla

La pantalla está formada por un recubrimiento de la parte interior del tubo con alguno de los muchos tipos de productos químicos conocidos como sustancias fosforescentes, que presentan la propiedad de la luminiscencia al estar sometidos a un bombardeo de un haz de electrones. Cuando el tubo está encendido, el haz de electrones es perceptible en la pantalla en forma de un pequeño punto luminoso.

En el cinescopio representado en la figura 3, el barrido del haz de electrones se consigue mediante dos parejas de placas deflectoras. Si una de las placas tiene carga positiva y la otra negativa, el haz se aparta de la negativa y se acerca a la positiva. La primera pareja de placas del tubo representada en el esquema desplaza el haz hacia arriba y hacia abajo y la segunda pareja lo hace lateralmente. En el receptor se generan los voltajes oscilantes de barrido y se sincronizan perfectamente con los del emisor mediante los impulsos de sincronismo de éste. Así, al sintonizar una emisora en el receptor, el ritmo y secuencia de barrido del cinescopio quedan ajustados automáticamente a los del tubo tomavistas en el emisor. En los cinescopios actuales, la deflexión se consigue mediante los campos magnéticos de dos pares de bobinas que forman un anillo deflector por fuera del tubo. Las corrientes de deflexión provienen de un generador en el receptor, sincronizado con el emisor.

La señal de cámara del emisor se amplifica en el receptor y se aplica a la rejilla de control del cinescopio. Cuando la rejilla se hace negativa por efecto de la señal, la rejilla repele los electrones; y cuando la señal negativa se hace lo suficientemente intensa, no pasa ningún electrón y la pantalla queda a oscuras. Si la rejilla se torna ligeramente negativa, algunos electrones la atraviesan y la pantalla muestra un punto de leve luminosidad que corresponde al gris de la imagen original.

A medida que el potencial de la rejilla se va acercando al del cátodo, la pantalla muestra un punto brillante que corresponde al blanco en la imagen original. La acción concertada del voltaje de exploración y el de la señal de cámara hace que el haz de electrones describa un trazo luminoso en la pantalla que es la reproducción exacta de la escena original. La sustancia fosforescente de la pantalla continúa brillando durante un breve lapso después de haber sido activada por el haz de electrones, de forma que los diferentes puntos se entremezclan formando una imagen continua.

El tamaño del extremo del tubo del cinescopio determina el tamaño de la imagen en la pantalla. Los cinescopios se fabrican con pantallas que tienen una medida en diagonal (desde la esquina inferior izquierda hasta la superior derecha) entre 3,8 y 89 cm. Ya se han construido pantallas de cristal líquido, o LCD, para los televisores. La fabricación de tubos de grandes dimensiones resulta costosa y difícil y además corren mayor riesgo de rotura. Para obtener una imagen muy grande con tubos relativamente pequeños se suele proyectar la imagen sobre pantallas translúcidas u opacas. Estos cinescopios de proyección trabajan con tensiones muy altas para producir imágenes notablemente más luminosas que las que generan los tubos normales.

Circuitos receptores

Los circuitos de los receptores modernos de televisión son a la fuerza muy complejos, pero la idea general de cómo funcionan resulta fácilmente comprensible a la vista de la figura 4. La señal que recibe la antena se sintoniza y se amplifica en la etapa de radiofrecuencia. En la etapa de modulación la señal se mezcla con la salida de un oscilador local en el receptor que genera una frecuencia constante. Esta mezcla, o modulación, produce frecuencias heterodinas correspondientes a la señal de imagen y a la de sonido. Una vez separadas por circuitos filtro que permiten el paso de una banda de frecuencias y rechazan todas las demás, ambas señales se amplifican independientemente. La señal de sonido se amplifica en un amplificador intermedio, se demodula y se vuelve a amplificar de nuevo con un amplificador audio igual que en los receptores ordinarios de FM. En muchos de los receptores modernos, la señal de sonido se separa de la de imagen en una etapa posterior en el amplificador de vídeo.

La señal de vídeo también se amplifica mediante un dispositivo intermedio independiente y a continuación se detecta. Tras someterla a otra amplificación posterior, la señal se divide con circuitos filtro en dos componentes separados. La señal de cámara y los impulsos de borrado pasan directamente a la rejilla del cinescopio para controlar la intensidad del haz de electrones. Los dos conjuntos de impulsos de sincronización se separan por filtrado en los componentes verticales y horizontales y se aplican a los osciladores que generan los voltajes usados para deflectar el haz de electrones. Las salidas de los osciladores vertical y horizontal se amplifican y se conducen al correspondiente conjunto de imanes deflectores del cinescopio a fin de formar el esquema de barrido.

La utilización de válvulas en la televisión comenzó su declive, igual que en el caso de la radio, a finales de la década de 1960. Se sustituyeron por los transistores, circuitos integrados y demás dispositivos electrónicos de estado sólido que son mucho más pequeños y consumen menos potencia.

El receptor doméstico de televisión se ha ido haciendo con los años cada vez más complejo. El televisor moderno ya no es sólo un elemento para sintonizar los programas emitidos. Es una unidad compleja, controlada por software capaz de recibir y visualizar servicios de teletexto y puede descodificar y reproducir emisiones musicales de alta fidelidad. Además, la cantidad de circuitería digital y de software en la televisión moderna (casi tan abundante como en alguna de las naves espaciales de la década de 1980) permite ajustarla y controlarla a gusto del espectador mediante un dispositivo de control remoto. La mayoría de los televisores dispone de conectores para enchufar grabadoras de vídeo y consolas de videojuegos. La idea de que el televisor es algo que se enciende simplemente para verse empieza a quedar bastante anticuada.

Teletexto

El sistema de teletexto visualiza en la pantalla del televisor información impresa y diagramas sencillos. Utiliza algunas de las líneas de reserva disponibles en la señal ordinaria de emisión. El sistema Ceefax de la BBC en el Reino Unido, por ejemplo, aprovecha algunas de las líneas fuera de la pantalla del total de 625 disponibles para transmitir información codificada, incluyendo noticias, información meteorológica, deportes, informes económicos, servicios de citas, recetas culinarias y guías de vacaciones. El descodificador del televisor se encarga de filtrar el teletexto del resto de la información de imágenes y de visualizarla a continuación en pantalla. Una pantalla normal de teletexto resulta bastante pobre comparada con la de las computadoras, ya que está formada por sólo 24 líneas de 40 caracteres.

TELEVISIÓN EN COLOR

La televisión en color entró en funcionamiento en Estados Unidos y otros países en la década de 1950. En México, las primeras transmisiones en color se efectuaron en 1967 y en la década siguiente en España. Más del 90% de los hogares en los países desarrollados disponen actualmente de televisión en color.

Color compatible

La televisión en color se consigue transmitiendo, además de la señal de brillo, o luminancia, necesaria para reproducir la imagen en blanco y negro, otra que recibe el nombre de señal de crominancia, encargada de transportar la información de color. Mientras que la señal de luminancia indica el brillo de los diferentes elementos de la imagen, la de crominancia especifica la tonalidad y saturación de esos mismos elementos. Ambas señales se obtienen mediante las correspondientes combinaciones de tres señales de vídeo, generadas por la cámara de televisión en color, y cada una corresponde a las variaciones de intensidad en la imagen vistas por separado a través de un filtro rojo, verde y azul. Las señales compuestas de luminancia y crominancia se transmiten de la misma forma que la primera en la televisión monocroma. Una vez en el receptor, las tres señales vídeo de color se obtienen a partir de las señales de luminancia y crominancia y dan lugar a los componentes rojo, azul y verde de la imagen, que vistos superpuestos reproducen la escena original en color. El sistema funciona de la siguiente manera.

Formación de las señales de color

La imagen de color pasa a través de la lente de la cámara e incide sobre un espejo dicroico que refleja un color y deja pasar todos los demás. El espejo refleja la luz roja y deja pasar la azul y la verde. Un segundo espejo dicroico refleja la luz azul y permite el paso de la verde. Las tres imágenes resultantes, una roja, otra azul y otra verde, se enfocan en la lente de tres tubos tomavistas (orticones de imagen o plumbicones). Delante de cada tubo hay unos filtros de color para asegurar que la respuesta en color de cada canal de la cámara coincide con los colores primarios (rojo, azul y verde) a reproducir. El haz de electrones en cada tubo barre el esquema de imagen y produce una señal de color primario. Las muestras de estas tres señales de color pasan a un sumador electrónico que las combina para producir la señal de brillo, o blanco y negro. Las muestras de señal también entran en otra unidad que las codifica y las combina para generar una señal con la información de tonalidad y saturación. La señal de color se mezcla con la de brillo a fin de formar la señal completa de color que sale al aire.

Receptores de color

El receptor de televisión en color lleva un tubo de imágenes tricolor con tres cañones de electrones, uno para cada color primario, que exploran y activan los puntos fosforescentes en la pantalla del televisor. Estos puntos minúsculos, que pueden sobrepasar el millón, están ordenados en grupos de tres, uno rojo, otro verde y otro azul. Entre los cañones de electrones y la pantalla hay una máscara con diminutas perforaciones dispuestas de forma que el haz de electrones de cada cañón sólo pueda incidir sobre su correspondiente punto fosforescente. El haz que pinta la información roja sólo chocará con las fosforescencias rojas, y lo mismo para los otros colores.

Cuando la señal de color entrante llega a un televisor de color, pasa por un separador que aísla el color del brillo. A continuación se descodifica la información de color. Al volverse a combinar con la información del brillo, se producen diferentes señales de color primario que se aplican al tubo tricolor, recreándose la imagen captada por la cámara de color. Si la señal de color llega a un televisor en blanco y negro, los circuitos del receptor ignoran los datos relativos a tonalidad y saturación y sólo tienen en cuenta la señal de brillo. La norma de televisión en color adoptada en Estados Unidos por el National Television System Committee (NTSC) y que es la usual en América Latina, no ha sido aceptada en otras partes del mundo. Quizá sobre todo por la ausencia de consenso acerca del equilibrio entre calidad y complejidad de la norma a utilizar. En muchas partes de Europa se rechaza la norma NTSC. En consecuencia, existen en el mundo varias normas, cada una de ellas con sus propias características. En el Reino Unido, la norma actual es PAL (Phase Alternate Line, véase Exploración más arriba), mientras que Francia utiliza la norma Color Secuencial de Memoria (SECAM). A grandes rasgos ambas pueden coexistir, pero existe un cierto grado de incompatibilidad en los equipos receptores.

HISTORIA

La historia del desarrollo de la televisión ha sido en esencia la historia de la búsqueda de un dispositivo adecuado para explorar imágenes. El primero fue el llamado disco Nipkow, patentado por el inventor alemán Paul Gottlieb Nipkow en 1884. Era un disco plano y circular que estaba perforado por una serie de pequeños agujeros dispuestos en forma de espiral partiendo desde el centro. Al hacer girar el disco delante del ojo, el agujero más alejado del centro exploraba una franja en la parte más alta de la imagen y así sucesivamente hasta explorar toda la imagen. Sin embargo, debido a su naturaleza mecánica el disco Nipkow no funcionaba eficazmente con tamaños grandes y altas velocidades de giro para conseguir una mejor definición.

Los primeros dispositivos realmente satisfactorios para captar imágenes fueron el iconoscopio, descrito anteriormente, que fue inventado por el físico estadounidense de origen ruso Vladimir Kosma Zworykin en 1923, y el tubo disector de imágenes, inventado por el ingeniero de radio estadounidense Philo Taylor Farnsworth poco tiempo después. En 1926 el ingeniero escocés John Logie Baird inventó un sistema de televisión que incorporaba los rayos infrarrojos para captar imágenes en la oscuridad. Con la llegada de los tubos, los avances en la transmisión radiofónica y los circuitos electrónicos que se produjeron en los años posteriores a la I Guerra Mundial, los sistemas de televisión se convirtieron en una realidad.

Emisión

Las primeras emisiones públicas de televisión las efectuó la BBC en Inglaterra en 1927 y la CBS y NBC en Estados Unidos en 1930. En ambos casos se utilizaron sistemas mecánicos y los programas no se emitían con un horario regular. Las emisiones con programación se iniciaron en Inglaterra en 1936, y en Estados Unidos el día 30 de abril de 1939, coincidiendo con la inauguración de la Exposición Universal de Nueva York. Las emisiones programadas se interrumpieron durante la II Guerra Mundial, reanudándose cuando terminó.

En España, se fundó Televisión Española (TVE), hoy incluida en el Ente Público Radiotelevisón Española, en 1952, dependiendo del ministerio de Información y Turismo. Después de un periodo de pruebas se empezó a emitir regularmente en 1956, concretamente el 28 de octubre. Hasta 1960 no hubo conexiones con Eurovisión. La televisión en España ha sido un monopolio del Estado hasta 1988. Por mandato constitucional, los medios de comunicación dependientes del Estado se rigen por un estatuto que fija la gestión de los servicios públicos de la radio y la televisión a un ente autónomo que debe garantizar la pluralidad de los grupos sociales y políticos significativos.

A partir de la década de 1970, con la aparición de la televisión en color, los televisores experimentaron un crecimiento enorme, lo que produjo cambios en el consumo del ocio de los españoles.

A medida que la audiencia televisiva se incrementaba por millones, hubo otros sectores de la industria del ocio que sufrieron drásticos recortes de patrocinio. La industria del cine comenzó su declive con el cierre, de muchos locales.

En México, se habían realizado experimentos en televisión a partir de 1934, pero la puesta en funcionamiento de la primera estación de TV, Canal 5, en la ciudad de México, tuvo lugar en 1946. Al iniciarse la década de 1950 se implantó la televisión comercial y se iniciaron los programas regulares y en 1955 se creó Telesistema mexicano, por la fusión de los tres canales existentes.

Televisa, la empresa privada de televisión más importante de habla hispana, se fundó en 1973 y se ha convertido en uno de los centros emisores y de negocios, en el campo de la comunicación, más grande del mundo, ya que, además de canales y programas de televisión, desarrolla amplias actividades en radio, prensa y ediciones o espectáculos deportivos.

La televisión ha alcanzado una gran expansión en todo el ámbito latinoamericano. En la actualidad existen más de 300 canales de televisión y una audiencia, según el número de aparatos por hogares (más de 60 millones), de más de doscientos millones de personas.

A partir de 1984, la utilización por Televisa del satélite Panamsat para sus transmisiones de alcance mundial, permite que la señal en español cubra la totalidad de los cinco continentes. Hispasat, el satélite español de la década de 1990, cubre también toda Europa y América.

En 1983, en España empezaron a emitir cadenas de televisión privadas: TELE 5, Antena 3 y Canal +. En 1986 había 3,8 habitantes por aparato de televisión, en la actualidad ha bajado a 3,1. A finales de la década de 1980, había en Estados Unidos unas 1.360 emisoras de televisión, incluyendo 305 de carácter educativo, y más del 98% de los hogares de dicho país poseía algún televisor semejante al nivel español. Hay más de 8.500 sistemas ofreciendo el servicio de cable, con una cartera de más de 50 millones de abonados. En la actualidad en todo el mundo, la televisión es el pasatiempo nacional más popular; el 91% de los hogares españoles disponen de un televisor en color y el 42%, de un equipo grabador de vídeo. Los ciudadanos españoles invierten, por término medio, unas 3,5 horas diarias delante del televisor, con una audiencia de tres espectadores por aparato.

Durante los años inmediatamente posteriores a la II Guerra Mundial se realizaron diferentes experimentos con distintos sistemas de televisión en algunos países de Europa, incluida Francia y Holanda, pero fue la URSS, que comenzó sus emisiones regulares en Moscú en 1948, el primer país del continente en poner en funcionamiento este servicio público.

Televisión en el espacio

Las cámaras de televisión a bordo de las naves espaciales estadounidenses transmiten a la Tierra información espacial hasta ahora inaccesible. Las naves espaciales Mariner, lanzadas por Estados Unidos entre 1965 y 1972, enviaron miles de fotografías de Marte. Las series Ranger y Surveyor retransmitieron miles de fotografías de la superficie lunar para su análisis y elaboración científica antes del alunizaje tripulado (julio de 1969), al tiempo que millones de personas en todo el mundo pudieron contemplar la emisión en color directamente desde la superficie lunar.

Desde 1960 se han venido utilizando también ampliamente las cámaras de televisión en los satélites meteorológicos en órbita. Las cámaras vidicón preparadas en tierra registran imágenes de las nubes y las condiciones meteorológicas durante el día, mientras que las cámaras de infrarrojos captan las imágenes nocturnas. Las imágenes enviadas por los satélites no sólo sirven para predecir el tiempo sino para comprender los sistemas meteorológicos globales. Se han utilizado cámaras vidicón de alta resolución a bordo de los Satélites para la Tecnología de los Recursos Terrestres (ERTS) para realizar estudios de cosechas, así como de recursos minerales y marinos.

Televisión e Internet

El fenómeno Internet también ha llegado a la televisión; se pueden utilizar los receptores para acceder a la red. Las posibilidades van desde la comercialización de máquinas específicamente dedicadas a esta función, tecnología WebTV que permite el acceso a Internet a través del televisor utilizando un módem analógico sobre una línea telefónica, hasta dispositivos de televisión por cable con una conexión específica para dar acceso a Internet. La interactividad será el principal aporte de estas instalaciones al uso tradicional de la televisión.