Hola Anilandro,
Soy un seguidor de "Los Orígenes de la Radio".
He visto tu página y lo del microscópio me parece una genialidad. Tengo uno muy antiguo de 750x y pienso hacer alguna chapucilla.
Saludos.
EMISOR Y RECEPTOR MARCONI
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Anilandro
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Gracias, chicos... pero maestro aquí sólo hay uno, y nadie tiene dudas de quien es.
En cuanto a la web, poco a poco intentaré ir colgando un montón de cosas, viejos proyectos, circuitos y cachivaches que tengo enterrados por ahí. Ahora estoy preparando más páginas para mostrar unas 200 imágenes de microscopio, y el capítulo IX de los Orígenes de la Radio, con dos personajes importantísimos que no obstante quedaron olvidados en la historia.
Por cierto, supongo que conocéis el servidor gratuito de www.googlepages.com, yo lo descubrí hace una semana, y en este tiempo he montado la web con el programa webcreator de google, que se abre directamente en el navegador y es sencillísimo de usar, aunque sólo permite las opciones HTML básicas.
En fin, los de google te dan 100 megas por cada web y puedes crear 4 con un sólo usuario de gmail (que puedes linkar entre ellas, aparte de poder crear cuantos usuarios quieras).
Puede ser una buena alternativa para quienes quieren algo sencillo y sin florituras.
Ah, y otra cosa. He descubierto que es un sitio perfecto como servidor de fotos para cargar en el foro, y por descontado mucho más rápido y seguro que el de imageshack, que te corrompen o te pierden las imágenes cada dos por tres.
Saludos a todos
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La VIDA sólo es energía que ha aprendido a defenderse... (Anilandro)
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Anilandro
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LOS ORIGENES DE LA RADIO - CAPITULO IX - OTROS CAMINOS
Con la tecnología de trasmisión a chispas bien establecida, los éxitos tanto técnicos como comerciales de Marconi espolearon rápidamente a sus competidores. En Inglaterra se constituía la Lodge-Muirhead Syndicate, con la intención de construir equipos de comunicación en base a las patentes de estos dos investigadores. En Alemania, en 1903, dos importantes compañías, la Siemens & Halske y la AEG, representada la primera por Adolf Slaby y Georg Graf von Arco, y la segunda por Ferdinand Braun, se unieron en una nueva empresa común que llamaron Telefunken, destinada a ser una dura competidora del italiano. Dándose el caso, que tal rivalidad se extendía incluso a los operadores de las propias estaciones, divididos en "marconistas" y "telefunkistas", que evitaban en lo posible comunicarse entre sí.
Pero era en Estados Unidos donde la competencia se volvería más feroz. Marconi unió sus intereses a los de Edison y fundó la Marconi Telegraph Company of America, que con el tiempo sería el germen de la RCA. Lee de Forest, un doctor en física de la universidad de Yale, dejó su trabajo en la Western Electric de Chicago para crear la American De Forest Wireless Telegraphy, que obtuvo contratos con el Departamento de Guerra para construir dos estaciones para el ejército y cinco para la marina. Sin embargo, De Forest apenas tenía patentes propias, y su falta de escrúpulos en apropiarse de ideas de otros le causó un seguido de problemas judiciales, como la condena por el uso comercial sin autorización que realizó durante varios años del detector electrolítico de Fessenden.
En Nueva York, Nikola Tesla también proseguía con su actividad emprendedora. La impresionante torre emisora de Wardenclyffe se hallaba en período de pruebas y aunque los primeros resultados no eran demasiado satisfactorios, el investigador multiplicaba sus declaraciones triunfalistas prometiendo la difusión de energía inalámbrica y la comunicación sin límites con todos los rincones del mundo.
Para intentar poner un poco de orden es esta especie de terreno de nadie que se estaba colonizando rápidamente, en 1903 se celebró en Berlín la First International Conference of Wireless Telegraphy, con delegados de Francia, Alemania, Austria, Estados Unidos, Rusia, España y Hungría. Inglaterra se sumaría a posteriori con su First Telegraphy Act, quedando fuera de los acuerdos Italia, que mantenía discrepancias con las posturas mayoritarias.
El pionero americano Lee de Forest, representación idealizada de la torre emisora Wardenclyffe de Nikola Tesla y anagrama original de la empresa alemana Telefunken, la dura competidora europea de Marconi
Sin embargo, en este ambiente de euforia, algunos expertos seguían opinando que la trasmisión mediante chispas y ondas amortiguadas era más un apaño sin futuro que una meta en la que recostarse. En estos equipos, pese a equipar circuitos sintonizados de salida, la potencia de las emisiones no solamente se repartía en multitud de armónicos superiores, si no que la brevedad y las irregularidades de las propias chispas creaban un caótico espectro de frecuencias, también con sus armónicos respectivos, extendidos a ambos lados de la fundamental.
Los receptores disponibles tampoco ayudaban demasiado en el problema, ya que los ingenieros comprobaron que al intentar mejorar la selectividad añadiendo nuevos circuitos de sintonía LC, provocaban una gran atenuación de la señal, especialmente si buscando bandas de paso más estrechas el acoplo utilizado era del tipo inductivo y subcrítico. Y como de momento la amplificación no era posible, tenían que contentarse con una situación de compromiso no demasiado satisfactoria entre mejorar el primer parámetro y seguir manteniendo la sensibilidad del receptor.
A todo ello se sumaba el agravante que las frecuencias utilizadas a principios de siglo ocupaban sólo una pequeña parte de espectro radioeléctrico, ya que la "onda corta" se consideraba entonces sobre 1 megahercio, la "normal" entre 500 y 200 Khz. y la "larga", utilizada principalmente en las comunicaciones transcontinentales, con valores inferiores a éste último.
La combinación de estos tres factores era una serie inacabable de interferencias que afectaban cada vez más a estaciones separadas incluso por cientos de kilómetros, y que en caso de pertenecer a compañías distintas, provocaban a su vez un seguido de reclamaciones tanto administrativas como judiciales.
Para los investigadores radioeléctricos más innovadores, entre los que se encontraban el danés Valdemar Poulsen y el canadiense Reginald Aubrey Fessenden, la solución pasaba por abandonar la emisión por chispas y conseguir crear y trasmitir una onda continua de mayor pureza espectral.
Valdemar Poulsen
Poulsen nació en 1869, en la capital de Dinamarca. Estudió Ciencias Naturales en la universidad, aunque luego su predilección por la técnica le llevó a trabajar en la Copenhaguen Telephone Company. En 1898 patentó el Telegráfono, el primer sistema de grabación y reproducción magnética capaz de registrar la voz humana, que fue presentado en la Exposición Universal de París de 1900.
Valdemar Poulsen en su laboratorio y el Telegraphon de 1898, de hilo arrollado en un tambor
El Telegraphon original disponía de un hilo de hierro de pequeño diámetro arrollado sobre un cilindro que era movido por una manivela. La espiral era recorrida a su vez por un cabezal formado por una bobina cuyo entrehierro quedaba cerrado por el propio hilo. En esta disposición, la grabación se efectuaba variando la corriente que atravesaba la bobina, mediante la acción de un micrófono de carbón insertado en el circuito de una pila.
La histéresis del hierro retenía una parte de la excitación magnética, la cual era convertida de nuevo en corriente eléctrica en el mismo cabezal, ahora como reproductor, conectado a un auricular telefónico.
El borrado se efectuaba con el mismo cabezal conectado a una batería, creando un campo magnético suficientemente intenso como para anular las variaciones que se habían producido al grabar.
En modelos posteriores Poulsen abandonó el sistema del cilindro para adoptar el de dos bobinas, una cedente y la otra cobrante, entre las cuales se hallaba el cabezal.
La velocidad de desplazamiento del hilo respecto al bobinado era considerable, llegando en algunos casos a los 2 metros por segundo, puesto que al carecer de cualquier tipo de amplificación, imposible de lograr por la técnica de aquella época, el rastro magnético retenido por el hierro debía poder inducir en electroimán reproductor la señal eléctrica suficiente para mover la armadura móvil del auricular.
Primer modelo de Telegraphon de bobinas separadas, tipo posterior de accionamiento eléctrico fabricado por la American Telgraphon y publicación explicando el funcionamiento del sistema original de tambor
El invento causó tanta sensación entre los asistentes a la Exposición de París que acabó recibiendo el Gran Premio del certamen. Pero el éxito inicial en Europa no se tradujo después en apoyos financieros para su construcción. El danés tuvo finalmente que viajar a Estados Unidos para encontrar socios que quisieran sumarse a su idea de montar una empresa para fabricarlo, y allí fundó la American Telegraphone, dedicada a la construcción y comercialización de un modelo perfeccionado de bobinas que podía registrar hasta 30 minutos de sonido.
Sin embargo, el nombre de Valdemar Poulsen figura en la historia de las comunicaciones por otro invento si cabe aún más importante. En 1900, el ingeniero eléctrico inglés William Duddell había patentado lo que dio por llamarse "el arco musical", un arco voltaico de corriente continua que al estar conectado en paralelo con un condensador, generaba una oscilación relajada. El cambio en la intensidad del arco se reflejaba en la temperatura del aire circundante y por tanto en su dilatación, lo que producía un tono musical audible.
El dispositivo en sí no tenía muchas utilidades prácticas, excepto el de producir un sonido bastante distorsionado y una corriente continua pulsante de la misma frecuencia. Duddell hizo pruebas de reproducción de voces y música, y también intentó que el arco oscilara a frecuencias mayores, pero ello estaba limitado por la propia capacidad del condensador de 1 microfaradio, valor mínimo que debía mantenerse para que la señal oscilante se mantuviera sin extinguirse.
Poulsen cogió la idea de Duddell y le dio la vuelta. A lo largo de muchas pruebas, modificó los electrodos, haciendo que el positivo fuera de cobre con la punta redondeada, y el negativo de grafito, plano y del grosor de una pulgada. Colocó estos electrodos en el seno de un fuerte campo magnético transversal, y sustituyó el aire de la cámara del arco con diversos gases, primero con dióxido de carbono, después con diversos hidrocarburos y finalmente con hidrógeno puro, que se renovaban periódicamente.
La distancia entre los electrodos podía ajustarse mediante un tornillo externo unido al electrodo de cobre, y para moderar el inevitable calentamiento del sistema, ambos electrodos pasaban a través de unas fundas metálicas refrigeradas por un circuito de agua.
Arco de Poulsen original, construido en 1902
Al conectar la fuente continua de 500 Volts, se establecía un arco entre la punta del electrodo de cobre y el borde del negativo de grafito, el cual era mantenido en rotación lenta por un motor. El fuerte campo magnético, cuyos electroimanes estaban conectados en serie con los electrodos, intentaba expulsar el arco de su campo de acción, obligándolo a curvarse hasta que, al aumentar la longitud del conducto de plasma, la intensidad comenzaba a decrecer, y por tanto también lo hacía el campo magnético, quedando ambos elementos en un punto de equilibrio establecido por los ajustes electromecánicos iniciales.
El efecto de esta disposición, junto al hecho de que el plasma estuviera formado por iones de hidrógeno, y no por la mezcla de gases que forman el aire, modificaba las características de resistencia negativa del arco original de Duddell, aumentando el factor de la pendiente de respuesta del sistema y permitía utilizar condensadores de pequeña capacidad, a la vez que mantenía una considerable amplitud en la oscilación.
El conectar los electrodos en serie con las bobinas del electroimán tenía además la ventaja de ahorrar componentes adicionales; los bobinados también actuaban como choques de la componente alterna generada, impidiendo que ésta se anulara a través de la fuente de alimentación.
Con la disposición descrita, este especial arco voltaico se demostró capaz de generar radiofrecuencia hasta los 100 Khz., en el rango de onda larga, según la denominación de los radioperadores de la época, produciendo por primera vez una onda continua de gran potencia y de un reducido ancho espectral.
Primitivos generadores de arco Poulsen
Los circuitos asociados al arco de Poulsen adoptaban disposiciones parecidas a los siguientes:
1) Si nos fijamos en la figura 1, en que se expone con más claridad, observamos que el arco está conectado en serie con un circuito sintonizado formado por un condensador C y una bobina L1, que establece la frecuencia de oscilación.
2) Al suministrar tensión al conjunto, el condensador se va cargando hasta la tensión en que el arco E se ceba y comienza a conducir. Si el arco tuviera entonces en su margen de funcionamiento un comportamiento casi lineal, como una lámpara de descarga de gases, la tensión disminuiría hasta el punto de apagado del arco, permitiendo que el condensador volviera a cargarse para repetir el ciclo indefinidamente, produciendo una oscilación de diente de sierra.
3) Pero en este caso, la característica no lineal de resistencia negativa del arco provocaba que éste nunca llegara a apagarse, aumentando exponencialmente su resistencia al disminuir la tensión en sus bornes y permitiendo que el condensador comenzara a cargarse de nuevo. La oscilación en la intensidad a través del arco, asociada al comportamiento del circuito LC, generaba una onda senoidal continua y relativamente pura que era extraída a través de un acoplo inductivo L1-L2 hacia un circuito clásico de antena, acoplada a través de la inductancia variable L3.
4) Como para conseguir un funcionamiento estable, el arco debía estar siempre en marcha, la modulación para telegrafía se efectuaba en la mayoría de los casos de una manera muy curiosa, por cambio de frecuencia. El manipulador Morse M, o en su defecto un relé activado por dicho manipulador, cortocircuitaba un par de espiras de la bobina osciladora, produciendo un aumento momentáneo del 5% de la frecuencia, que era detectado posteriormente en el receptor como un cambio de amplitud al desintonizarse su circuito de entrada.
No obstante, en la fig. 5 se muestra un emisor de Poulsen en que el pulsador permite o impide la salida de radiofrecuencia, en la modulación clásica de telegrafía.
5) En otras disposiciones, como la de la figura 2, el circuito LC adoptaba la forma serie de una trampa de onda acoplada directamente a la antena, aunque al faltar la referencia directa de la toma de tierra, es previsible que dicho sistema tuviera una estabilidad frecuencia algo más precaria que la anterior.
El receptor "Tikker"
Una vez puesto a punto el emisor, el danés se encontró con el problema de que ninguno de los receptores disponibles en 1903 eran capaces de detectar ondas continuas de manera eficiente. Ya que si bien los cohesores de Branly sí podían hacerlo, su sensibilidad para este tipo de ondas, en las cuales su potencia de pico es igual a su potencia media, era tan baja que los hacía inutilizables. Por ello ideó un circuito de gran sencillez equipado con un detector electromecánico llamado "tikker". El receptor podía acumular en un circuito resonante la energía de las sucesivas oscilaciones y a impulsos del "tikker" revelarla en forma de baja frecuencia en un auricular telefónico.
Receptor "Tikker" Fig. 7
Si observamos la figura 7, que representa un receptor de Poulsen básico, vemos que consta de un sistema de sintonía primario L1-C1 formado por una bobina y un condensador variable situado entre la antena y un acoplo inductivo que pasa la señal filtrada al secundario.
En el secundario hay otro circuito sintonizado L2-C2 a la misma frecuencia que el primario, separado por un contacto móvil de otro circuito formado por un condensador C3 de mayor capacidad y un auricular telefónico en paralelo con el mismo.
El contacto móvil es el llamado "tikker", y consta de un electroimán conectado en configuración de timbre que abre y cierra constantemente sus contactos a una frecuencia de algunas decenas de hertz.
El funcionamiento es el siguiente:
1) Cuando se recibe la onda radioeléctrica, ésta hace resonar el circuito de sintonía primario L1-C1, ajustado a la frecuencia de emisión. Pasa después a través de un acoplo inductivo débil al circuito de sintonía secundario L2-C2 (sintonizado a la misma frecuencia que el primario), el cual, si en este momento el contacto del "tikker" está abierto, comienza a oscilar de manera creciente.
2) En el instante que el "tikker" cierra el contacto, la energía contenida en la oscilación del circuito secundario se acumula en el condensador de mayor capacidad C3, el cual obliga ahora al conjunto a una oscilación de frecuencia mucho más baja. Esta energía se descarga a su vez con un "click" audible en el auricular telefónico de baja impedancia.
3) El "tikker" es un relé de funcionamiento autónomo, ya que adopta la configuración del circuito de un timbre doméstico. Por lo tanto, la señal escuchada tendrá siempre la frecuencia de audio de su propio ritmo de apertura-cierre de contactos, y un volumen proporcional a la señal de radio captada por la antena.
De esta manera, la modulación en frecuencia de la señal procedente de un emisor telegráfico Poulsen, se revelará en este receptor como una alteración en el volumen de la cadencia de "clicks".
Los diagramas de las figuras 8, 9 y 10, representan circuitos reales de características algo diferentes que fueron usados en algún momento entre 1902 y 1913.
La figura 8 muestra un sistema sencillo de sintonía única en que el condensador intermedio de alta capacidad es conmutado entre el circuito resonante y el auricular.
La figura 9, en cambio, es un receptor más complejo, pensado sin duda para detectar mejor la modulación de frecuencia. Ya que, a partir de la antena, posee un circuito pasabanda sintonizado en serie que se supone ajustado a la frecuencia más alta, la de la marca de la señal Morse. El segundo circuito es un filtro paralelo de rechazo que se ajustaría a un valor un 5% más bajo, es decir, a la frecuencia normal de emisión en ausencia de señal Morse.
Un tercer circuito sintonizado en el secundario, estaría ajustado como el primero. De manera que, al cerrar el contacto del manipulador del emisor, el cambio de volumen de la salida del "tikker" sería de carácter positivo y mucho mayor que en un modelo de sintonía convencional.
El circuito de la figura 10 es más común, pero presenta la particularidad de poder "registrar" los mensajes en una película fotográfica de revelado instantáneo, sin duda, toda una sofisticación que en su época debió maravillar a los profesionales de la radio.
El receptor se demostró muy sensible para detectar ondas continuas, aunque su uso estaba restringido a la telegrafía, ya que en las experiencia de fonía que se llevaron a cabo en años posteriores, su sistema mecánico de cierre-apertura era incapaz de reproducir las rápidas variaciones de la modulación en amplitud.
Por otra parte, tampoco era adecuado para recibir las emisiones de los transmisores de chispa Marconi, los cuales daban oscilaciones discontinuas, amortiguadas y de una frecuencia de repetición que interfería de manera aleatoria con el propio ritmo de "tikker", de tal manera que nunca conseguían cargar el condensador con la energía suficiente para excitar el auricular telefónico.
Por estos motivos, el receptor "tikker", a igual que ocurrió con el magnético de Marconi, se utilizó para telegrafía hasta que fue sustituido sobre 1913 por los primeros receptores a válvulas.
Con estos dispositivos, y pese a la complejidad mecánica y ciertos problemas de inestabilidad que manifestaron los primeros trasmisores de arco, Poulsen comenzó las pruebas de emisión en 1904, con un enlace de 15 Km. entre Copenhagen y Lyngby. En 1906 conectaba con Esbjerg, a 270 Km., y a partir de este mismo año inició el salto internacional, instalando con su socio Olaf Pedersen estaciones principalmente en Inglaterra y Estados Unidos, con enlaces de entre 900 y 1.500 Km. Y aunque ya se verá con más detalle en capítulos posteriores, podemos adelantar que estos emisores llegaron a ser probablemente los generadores de onda continua más potentes que hayan existido nunca. Se fabricaron cientos de modelos distintos para su uso principal en telegrafía (y también en experiencias posteriores de telefonía, aunque no con la calidad de sonido requerida para una buena audición). Su potencia aumentó de forma exponencial desde los 100 vatios de los prototipos de 1903, cuando fueron patentados en trece países, hasta la friolera de los 2,4 megavatios que era capaz de suministrar en la década de los treinta el equipo instalado por la administración colonial holandesa en la Estación de Malabar, al oeste de la isla de Java.
Las estaciones Poulsen tenían grandes ventajas. Eran silenciosas y podían ubicarse en el centro de una ciudad, a diferencia de las Marconi, que debían construirse forzosamente en lugares aislados. Los voltajes de funcionamiento eran igualmente mucho más bajos, lo que evitaba problemas de seguridad y de aislamientos. Mientras que un trasmisor de chispas causaba picos de tensión de hasta 100.000 Volts en la salida de antena, en uno de arco de la misma potencia apenas superaban los 3.000. De igual forma, los condensadores utilizados en estaciones tenían una décima parte del tamaño y del coste de los de chispa, en donde llegaban a ocupar casi todo el espacio disponible en los edificios.
Los investigadores descubrieron, además, que la propagación de las ondas continuas tenía ciertas ventajas sobre las amortiguadas de alta potencia de pico, las cuales sufrían de mayor absorción en su camino y podían confundirse más fácilmente con los ruidos atmosféricos de origen natural. Muy pronto se comprobó que en ciertas zonas con abundantes tormentas, como al norte de Escocia, una estación Poulsen tenía mucho más alcance efectivo que una Marconi de similares características.
Los circuitos de sintonía de los receptores también se comportaban mucho mejor con las ondas continuas de banda estrecha que con las amortiguadas de ancho aspectro, las cuales resonaban peor en los filtros LC y cuya potencia se desperdiciaba inútilmente en armónicos. Tal es así que, mientras una estación de arco podía enviar durante el día buenas señales a 1.000 millas con sólo 1 Kw., y a 2.000 con 6 Kw., una de chispa necesitaba casi cinco veces más para conseguir los mismos resultados.
La prueba de tal superioridad fue que el propio Marconi, pese a negar en público las evidencias, intentó paulatinamente encontrar métodos y dispositivos para limitar el porcentaje de amortiguamiento de las ondas emitidas por sus estaciones y que su salida se pareciera lo más posible a una señal continua.
En resumen. El sistema desarrollado por el danés Valdemar Poulsen, pese a ser un nombre casi desconocidos para el gran público, tuvo un importante papel en los orígenes de la radio, disfrutando de una vida sumamente provechosa, mucho más larga que la famosa T.S.H (telegrafía sin hilos) de Guillermo Marconi, y se mantuvo en pleno uso hasta 1930, cuando comenzó a ser sustituido por transmisores de válvulas de vacío de potencia.
Equipos de la estación de pruebas de Esbjerg y emisor de arco portátil para aplicaciones militares construido en Viena.
Reginald Aubrey Fessenden
El segundo de los personajes estelares de este capítulo es el ingeniero electrotécnico Reginald Aubrey Fessenden, quien ya hemos tenido ocasión de citar en capítulos anteriores.
Fessenden había nacido en 1866, en Quebec, la parte francófona del Canadá. Y pese a no acabar sus estudios universitarios, impartió clases de matemáticas en Lennoxville y después fue director del Whitney Institute de Bermuda. En 1886 viajó a Estados Unidos y trabajó durante cuatro años en los laboratorios de East Orange, de Thomas Alva Edison ocupando el cargo de Director del Departamento Químico, donde desarrolló un barniz no inflamable para aislar los hilos de las bobinas. Más tarde pasó por la compañía Westinhouse, donde estableció un sistema que evitaba tener que usar hilos de platino en las conexiones de los filamentos de las lámparas de incandescencia, abaratando de esta manera su precio, y también descubrió el acero al silicio, que minimizaba las pérdidas por histéresis en los núcleos de motores y transformadores, material que no ha sido mejorado hasta hoy en día. En 1892 fue nombrado catedrático de ingeniería eléctrica de la Universidad de Purdue, en Indiana, cargo que dejó un año más tarde por otro mejor renumerado en la Universidad de Pensilvania.
En su brillante período académico, se convirtió en un experto en elasticidad, oponiéndose a las teorías de Sutherlan y Lord Kelvin, en que tal fenómeno era debido a la atracción gravitatoria entre los átomos. Propuso en cambio la teoría de la atracción electrostática entre unos átomos que serían positivos en el centro y negativos en la periferia, realizando estudios sobre las propiedades de los metales y explicando su conductividad.
Pese al sedentarismo inherente a su trabajo docente, y a los dos años pasados (1900-1902) en la oficina meteorológica estatal, U.S. Weather Bureau, su personalidad inquieta le llevó a ocuparse de diversas ramas de la ciencia. En 1901 ya tenía registradas a su nombre nueve patentes sobre la fabricación de lámparas incandescentes, y de su afición a la fotografía nació la idea del microfilm. Trabajó tanto en química, como en mecánica y en electricidad y, naturalmente, desde 1898 seguía atentamente los trabajos de Marconi y sus esfuerzos para desarrollar las comunicaciones trasatlánticas.
En sus primeras incursiones en la radiotecnia, Fessenden inventó los explosores denominados "quenched", síncronos con la fase de la corriente alterna de alimentación, y desarrolló el rectificador electrolítico "barreter" para la recepción de ondas de radio, unas 60 veces más sensible que los mejores detectores a cohesor.
Fruto de esta época es también su genial idea del sistema "Heterodino" para recibir emisiones de onda continua.
Este principio se basa en mezclar dos ondas de frecuencia similar, de manera que se produzca el "batido" o resta de frecuencias entre ambas. De esta manera, utilizando por ejemplo una señal de 101.000 ó de 99.000 hz. procedente de un generador local, se podría detectar una onda continua de 100.000 hz. recibida a través de la antena, escuchando en el auricular el producto de la mezcla en forma de tono de audio de 1.000 hertzios.
Fenssenden realizó pruebas en este sentido y hasta llegó a patentar el procedimiento en 1902. Sin embargo, en aquellos años, los únicos generadores de este tipo de ondas eran alternadores electromecánicos que raramente superaban los 10 Khz. y que carecían de la necesaria estabilidad para ser usados para este fin.
Esto motivó que la aplicación práctica de la idea fuera aparcada hasta quince años más tarde, en que el ingeniero Edwin Amstrong la retomó en su receptor heterodino con tubos de vacío.
Fessenden se sentía fascinado por las enormes posibilidades que brindaba la comunicación inalámbrica, sin embargo, no se resignaba a que una estación no pudiera situarse al lado de otra sin interferirse, ni tampoco que fueran los signos Morse el único medio de trasmitir mensajes por esta vía. Creía firmemente que las trasmisiones de onda continua acabarían sustituyendo a los sistemas de chispa. Por ello, dedicó una buena parte de su trabajo a desarrollar métodos y dispositivos para generar y recibir oscilaciones de alta frecuencia lo más puras posibles, que sirvieran además de "soporte" para ser moduladas por la voz humana.
Reginald Aubrey Fessenden
Si bien para Fessenden estaba claro que el futuro pasaba por el uso de ondas continuas, el problema era que en 1902 no existían sistemas que pudieran producirlas con la potencia suficiente. En Europa, Poulsen aún seguía trabajando en secreto en sus generadores de arco, y los únicos procedimientos electromecánicos existentes, como ya hemos citado, eran los pequeños alternadores de laboratorio, como el que fabricó el propio Fessenden de 10.000 hz., o el que había utilizado Nikola Tesla en sus tiempos de Colorado Springs, dotado de 384 polos y cuya salida se extendía hasta los 20.000.
Por ello, en su obsesión por trasmitir la voz humana, el canadiense probó con una solución de compromiso. En 1900 había diseñado un explosor o "estallador" de chispas de alta velocidad, capaz de dar 10.000 descargas por segundo. En teoría, tal frecuencia sería inaudible por los receptores-rectificadores de la época, como su detector "barretter". Pero si él conseguía variar la intensidad de los trenes de ondas generadas siguiendo las ondulaciones de la voz, suponía que ésta podría escucharse después en el auricular.
Con este planteamiento, Fessenden, introdujo por primera vez los conceptos de "onda portadora" y de "modulación"
Sus previsiones se cumplieron, y en diciembre del mismo año ya había conseguido los primeros éxitos al modular mediante un micro de carbón insertado en serie con la antena las ondas salidas de su nuevo explosor. Por primera vez una voz pudo ser trasmitida mediante ondas hertzianas a más de 1,5 Km. de distancia, hasta el lugar en que se encontraba su ayudante. La primera frase que cruzó el éter fue la siguiente:
"Hola, pruebas, uno, dos, tres, cuatro. ¿Está nevando ahí? ¿Dónde está usted Sr. Thiessen? Si es así, telegrafíe ahora..."
El sistema realmente funcionaba, pero las irregularidades inherentes a la chispa producían una sobremodulación que casi ocultaba la voz bajo un fuerte ruido aleatorio. El investigador vio muy claro que la onda portadora no debía ser del tipo amortiguado, sino "regular" y de amplitud constante. El inevitable componente caótico que contenía la secuencia de descargas, aunque originariamente fueran inaudibles, no eran un buena base para sobreponer una modulación.
Dos años más tarde, al aparecer el emisor de arco, Reginald Fessenden pasó a utilizarlo en sus experiencias y los resultados mejoraron en mucho las pruebas anteriores, pero el canadiense era un perfeccionista, y el arco continuaba teniendo un componente de "ruido" añadido, que se sumaba a la modulación, produciendo un molesto siseo.
El caso es que ya no quedaban alternativas tecnológicas a probar. Fessenden sopesó entonces la posibilidad de construir un nuevo dispositivo electromecánico que generara directamente la señal que necesitaba. Desarrollando su idea, en 1905, fabricó un nuevo alternador especial de más potencia capaz de dar 10.000 hz. con una onda senoidal casi exenta de armónicos, lo que según el análisis de funciones periódicas del matemático francés Joseph Fourier, implicaba una buena pureza espectral.
El modular dicha señal por el procedimiento del micrófono de carbón insertado en la salida no era complicado, pero sí lo era después trasmitirla a través de una antena, ya que la longitud de onda correspondiente a esta frecuencia es de 10 Km., y aunque la antena resonara a 1/4 de onda, obligaría a utilizar mástiles de 2,5 Km. de altura o un dipolo horizontal de 5 Km. elevado del suelo a la misma distancia. Lo cual era impensable tanto para la técnica constructiva de entonces como lo sigue siendo hoy en día.
Fessenden vio claro que el único camino pasaba por aumentar la frecuencia de salida de su alternador hasta los 100.000 hz., con lo que las medidas de las antenas quedarían divididas por 10 y resultarían asumibles. Pero las posibilidades mecánicas del laboratorio NESCO, (National Electric Signaling Company) cuya propiedad compartía desde 1902 con dos financieros de Pittsburg, ya habían sido puestas a prueba con el prototipo de 10.000 hz., y Fessenden, que conocía los límites a los que estaban sujetos los generadores por su anterior trabajo con Edison, decidió proponer la idea a los experimentados diseñadores de la General Electric en Nueva York.
A principios de 1905 se dirigió a la fábrica de G.E. situada en Schenectady, donde explicó sus necesidades a los ingenieros, los cuales tras escuchar atentamente la palabras del canadiense le respondieron que su petición no era posible. Argumentaron que ni aumentando al máximo el número de polos del alternador se conseguiría mantener la velocidad de giro por debajo del punto de máxima resistencia de los materiales. Un rotor de estas características acabaría destrozado por su propia fuerza centrífuga a los pocos segundos de arrancar.
Y sin embargo, su peregrina propuesta circuló casi como una curiosidad de departamento en departamento y acabó despertando el interés de un joven ingeniero de nacionalidad sueca llamado Ernst Alexanderson. El cual, recogió el desafío y en varios meses de arduo trabajo consiguió fabricar el alternador.
Alternador Fessenden-Alexanderson, de 80 Khz.
A finales del mismo año, la máquina fue instalada en el laboratorio de NESCO, y siempre bajo la experta mirada de Fessenden, cuya fuerte personalidad no toleraba dejar ningún detalle al azar, Alexanderson siguió trabajando duramente en su puesta a punto, resolviendo los problemas derivados de la altísima velocidad del rotor, del engrase y de las vibraciones que se producían en el eje autocentrante. De esta manera, el invento comenzó funcionando a 50.000 hz., con una velocidad de giro de 139 revoluciones por segundo, y tras varias modificaciones alcanzó un régimen estable de 75-80 Khz., entregando la respetable potencia de 500 vatios.
Este generador sería la pieza clave de un sistema capaz de emitir onda continua, bien utilizándolo directamente para telegrafía, o modulando la amplitud mediante el procedimiento del micrófono de carbón, para telefonía. Para recibir la fonía serviría perfectamente el receptor "barretter", pero para la telegrafía de onda continua sólo existían los obsoletos cohesores de Branly o el "tikker" de Poulsen, y ninguna de las dos opciones era satisfactoria para Reginald Fessenden, ya que la señal salida de tales dispositivos no era más que una "interpretación" mecánica muy distorsionada de la señal electromagnética recibida.
Probó de nuevo con su idea del receptor heterodino, pero utilizar un enorme alternador Alexanderson como oscilador local era impensable por tamaño y coste, y a igual que le ocurriera en 1902 con su sistema electromecánico, el arco de Poulsen se demostró incapaz de mantener la estabilidad de frecuencia necesaria. Por ello decidió dejar el alternador de alta frecuencia para las pruebas de fonía y continuar con un sistema de chispa para la telegrafía.
Mientras tanto la NESCO había construido dos nuevas estaciones de pruebas trasatlánticas, una en la bahía escocesa de Machrihanish, y la otra en Brant Rock (Massachusetts), unas 9 millas al norte de Plymouth, y situada por tanto cerca de Cabo Cod, donde desde 1901 se ubicaba la estación Marconi de South Wellfleet.
Los equipos principales de ambas eran emisores de chispas controlados por un impresionante explosor rotatorio síncrono de 1,8 metros de diámetro, con 50 electrodos en el rotor y 4 en el estator, alimentados a su vez por un alternador trifásico de 35 Kw. y 125 hz. que era movido por una máquina de vapor.
Pese a funcionar por el sistema clásico de descarga de un condensador de alta tensión, el rotor síncrono de Fessenden era mucho menos ruidoso que los asíncronos utilizados por Marconi, la onda amortiguada era más pura y la frecuencia de repetición de chispas podía deducirse de los datos anteriores: 125 hertzios en sistema trifásico daban 375 hertzios en total, que eran doblados a su vez a 750 por el hecho de generarse una chispa en cada semiciclo.
Explosor síncrono de 750 hz. de Brant Rock, con el alternador trifásico en primer término
Las antenas estaban constituidas por un único mástil metálico vertical de 128 metros, arriostrado con cables de acero, en una configuración que anticipó las antenas de radiodifusión de onda larga que se seguirían utilizando a lo largo de todo el siglo XX. Y para aumentar su capacidad de radiación, se cargó además la parte alta con una especie de "sombrero" de cuatro picos. El resultado final hizo honor a los cálculos de Fessenden, ya que según las pruebas efectuadas sus antenas multiplicaban por cuatro el rendimiento de las tipo "de cono multihilos" de Guillermo Marconi.
En cuanto a los receptores, eran naturalmente los "barreter" electrolíticos, de comprobada sensibilidad.
Estación de Fessenden de Brant Rock, en Massachusetts
Utilizando estos equipos, en enero de 1906 Fessenden realizó los primeros ensayos de propagación a larga distancia de los que se tiene noticia. Descubrió que la absorción que afectaba a las señales era variable con las distancia entre las estaciones y también con la dirección en que estas se encontraban, ya que mientras las de un sentido aumentaban de intensidad, las de otro parecían disminuir. Estos cambios se producían a veces en el intervalo de pocos minutos, en un fenómeno que denominaron "fadding", y que después fue ampliamente estudiado en la onda corta por los radioaficionados.
Descubrió también que el campo magnético terrestre afectaba a las ondas de radio, que parecían atenuarse más en zonas de alta variación.
Adaptando tanto los trasmisores como las antenas ante los nuevos datos, el diez de enero consiguieron un record importante, las dos estaciones de NESCO, con una potencia estimada en la salida de 10 Kw. y una frecuencia comprendida entre 80 y 100 Khz. pudieron comunicar por primera vez en ambos sentidos a través del Atlántico, recibiendo y contestando inmediatamente a los mensajes, hazaña que se repitió muchas a veces el resto del invierno.
Al llegar el verano el alternador Alexanderson ya funcionaba a la perfección y Fessenden decidió trasladarlo desde el laboratorio a Brant Rock. Las pruebas prosiguieron en su nuevo emplazamiento, se construyó un sistema modulador de micrófonos de carbón refrigerados por agua y en la Nochebuena del mismo año, también por primera vez en la historia, una emisión radiofónica de considerable potencia y claridad pudo ser escuchada con gran sorpresa por los operadores de los buques que navegaban en un radio de 1.000 millas de Cabo Cod.
La señal, que aparecía en los diales en la frecuencia de 80 kilohercios, era una voz humana a la que seguía una canción, después podía escucharse la lectura de un poema y una corta pieza de Hendel para violín, interpretada por el propio Fessenden. Terminaba la secuencia con una petición de viva voz del investigador canadiense en el sentido que quienes hubieran recibido la señal la reportaran por carta a la estación de origen.
Al poco llegaron un buen número de confirmaciones, incluso desde lugares tan distantes como el Caribe o el Atlántico Norte, aunque lamentablemente fue imposible comprobar si pudo escucharse en Europa, ya que las estaciones Marconi carecían del equipamiento necesario para detectarla (y aunque así fuera, a buen seguro se habrían callado la primicia) y porque la antena gemela de Machrihanish había sido derribada por un temporal a principios de diciembre.
Estación de Brant Rock, Fessenden y sus ayudantes y el alternador Alexanderson instalado en una de sus dependencias
Durante el verano de 1907, se repitieron las experiencias de propagación con el trasmisor síncrono de chispa, esta vez con los buques de la United Fruit, compañía que había adoptado una versión hermética del receptor "barretter" y que realizaba sus rutas habituales por el Caribe y América Central.
Fessenden descubrió que a la distancia de 2.735 Km., la atenuación a 200 Khz. era varias veces mayor que a 80 Khz. llegando al extremo de que durante el día la frecuencia más alta era totalmente inoperativa.
Estaba convencido que el fenómeno de propagación de onda terrestre no bastaba para cruzar el Atlántico. Y habiendo observado que en muchas ocasiones la señal de Machrihanish parecía desdoblarse y llegar en tandas separadas por 1/5 de segundo, afirmó que esto corroboraba la teoría expuesta en 1902 por Heaviside y Kennelly, de que en la alta atmósfera existía una capa ionizada que capaz de actuar de "espejo eléctrico" y reflejar las señales hacia la tierra. Fessenden añadió que dicha capa variaba de altura y espesor por efecto del sol, bajando durante el día y subiendo en la noche, lo que explicaba el porqué en horas nocturnas aumentaba mucho el alcance de las estaciones.
Una vez publicados los resultados de sus experiencias de propagación, sus competidores en la carrera de la radio se aprovecharon de ello y bajaron rápidamente las frecuencias de operación. Marconi estableció los 70 Khz. para sus estaciones de Glace Bay y Clifden, y esta última estación irlandesa pudo ser oída desde entonces en Brant Rock, a 4.825 km. de distancia.
En 1909, Alexanderson le entregó un nuevo alternador de 2 Kw. a 100 Khz.. Pero pese a presentar su sistema de fonía a empresas como la AT&T, Fessenden nunca consiguió un contrato comercial para la explotar la radiodifusión. Dos años más tarde dejaba la NESCO para entrar en la Submarine Signaling Company, donde desarrollaría otro invento trascendental, el sondador acústico que seguimos utilizando hoy en día, del que derivó en 1914 un detector de icebergs que adelantaba los principios en los que se basaría el SONAR.
Pruebas del ecosondador, el oscilador del mismo desmontado y "wavemeter" frecuencimetro analógico construido por Fessenden
Reginald Aubrey Fessenden, de carácter irreductible, autor de 229 patentes, de más de mil artículos científicos y calificado por muchos como el padre de la radio moderna, fue sin duda un genio del calibre de Nikola Tesla. Y pese a la gran diferencia de comportamiento público que mantenía con éste y a los numerosos galardones técnicos y científicos que recibió en su vida, ambos tuvieron en común el poco éxito comercial obtenido a cambio de un trabajo excelente y lleno de vitalidad.
Sus ideas, sin embargo, tuvieron buena continuidad en los años posteriores. Y aunque a igual que los arcos de Poulsen, también se tratará con más extensión en capítulos siguientes, podemos adelantar que los alternadores de alta frecuencia Fessenden-Alexanderson crecieron en fiabilidad y tamaño hasta alcanzar la respetable potencia de 200 Kw., siendo utilizados para todo tipo de comunicaciones telegráficas hasta 1950.
Continuará...
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LOS ORIGENES DE LA RADIO - CAPITULO IX - OTROS CAMINOS
Con la tecnología de trasmisión a chispas bien establecida, los éxitos tanto técnicos como comerciales de Marconi espolearon rápidamente a sus competidores. En Inglaterra se constituía la Lodge-Muirhead Syndicate, con la intención de construir equipos de comunicación en base a las patentes de estos dos investigadores. En Alemania, en 1903, dos importantes compañías, la Siemens & Halske y la AEG, representada la primera por Adolf Slaby y Georg Graf von Arco, y la segunda por Ferdinand Braun, se unieron en una nueva empresa común que llamaron Telefunken, destinada a ser una dura competidora del italiano. Dándose el caso, que tal rivalidad se extendía incluso a los operadores de las propias estaciones, divididos en "marconistas" y "telefunkistas", que evitaban en lo posible comunicarse entre sí.
Pero era en Estados Unidos donde la competencia se volvería más feroz. Marconi unió sus intereses a los de Edison y fundó la Marconi Telegraph Company of America, que con el tiempo sería el germen de la RCA. Lee de Forest, un doctor en física de la universidad de Yale, dejó su trabajo en la Western Electric de Chicago para crear la American De Forest Wireless Telegraphy, que obtuvo contratos con el Departamento de Guerra para construir dos estaciones para el ejército y cinco para la marina. Sin embargo, De Forest apenas tenía patentes propias, y su falta de escrúpulos en apropiarse de ideas de otros le causó un seguido de problemas judiciales, como la condena por el uso comercial sin autorización que realizó durante varios años del detector electrolítico de Fessenden.
En Nueva York, Nikola Tesla también proseguía con su actividad emprendedora. La impresionante torre emisora de Wardenclyffe se hallaba en período de pruebas y aunque los primeros resultados no eran demasiado satisfactorios, el investigador multiplicaba sus declaraciones triunfalistas prometiendo la difusión de energía inalámbrica y la comunicación sin límites con todos los rincones del mundo.
Para intentar poner un poco de orden es esta especie de terreno de nadie que se estaba colonizando rápidamente, en 1903 se celebró en Berlín la First International Conference of Wireless Telegraphy, con delegados de Francia, Alemania, Austria, Estados Unidos, Rusia, España y Hungría. Inglaterra se sumaría a posteriori con su First Telegraphy Act, quedando fuera de los acuerdos Italia, que mantenía discrepancias con las posturas mayoritarias.
El pionero americano Lee de Forest, representación idealizada de la torre emisora Wardenclyffe de Nikola Tesla y anagrama original de la empresa alemana Telefunken, la dura competidora europea de Marconi
Sin embargo, en este ambiente de euforia, algunos expertos seguían opinando que la trasmisión mediante chispas y ondas amortiguadas era más un apaño sin futuro que una meta en la que recostarse. En estos equipos, pese a equipar circuitos sintonizados de salida, la potencia de las emisiones no solamente se repartía en multitud de armónicos superiores, si no que la brevedad y las irregularidades de las propias chispas creaban un caótico espectro de frecuencias, también con sus armónicos respectivos, extendidos a ambos lados de la fundamental.
Los receptores disponibles tampoco ayudaban demasiado en el problema, ya que los ingenieros comprobaron que al intentar mejorar la selectividad añadiendo nuevos circuitos de sintonía LC, provocaban una gran atenuación de la señal, especialmente si buscando bandas de paso más estrechas el acoplo utilizado era del tipo inductivo y subcrítico. Y como de momento la amplificación no era posible, tenían que contentarse con una situación de compromiso no demasiado satisfactoria entre mejorar el primer parámetro y seguir manteniendo la sensibilidad del receptor.
A todo ello se sumaba el agravante que las frecuencias utilizadas a principios de siglo ocupaban sólo una pequeña parte de espectro radioeléctrico, ya que la "onda corta" se consideraba entonces sobre 1 megahercio, la "normal" entre 500 y 200 Khz. y la "larga", utilizada principalmente en las comunicaciones transcontinentales, con valores inferiores a éste último.
La combinación de estos tres factores era una serie inacabable de interferencias que afectaban cada vez más a estaciones separadas incluso por cientos de kilómetros, y que en caso de pertenecer a compañías distintas, provocaban a su vez un seguido de reclamaciones tanto administrativas como judiciales.
Para los investigadores radioeléctricos más innovadores, entre los que se encontraban el danés Valdemar Poulsen y el canadiense Reginald Aubrey Fessenden, la solución pasaba por abandonar la emisión por chispas y conseguir crear y trasmitir una onda continua de mayor pureza espectral.
Valdemar Poulsen
Poulsen nació en 1869, en la capital de Dinamarca. Estudió Ciencias Naturales en la universidad, aunque luego su predilección por la técnica le llevó a trabajar en la Copenhaguen Telephone Company. En 1898 patentó el Telegráfono, el primer sistema de grabación y reproducción magnética capaz de registrar la voz humana, que fue presentado en la Exposición Universal de París de 1900.
Valdemar Poulsen en su laboratorio y el Telegraphon de 1898, de hilo arrollado en un tambor
El Telegraphon original disponía de un hilo de hierro de pequeño diámetro arrollado sobre un cilindro que era movido por una manivela. La espiral era recorrida a su vez por un cabezal formado por una bobina cuyo entrehierro quedaba cerrado por el propio hilo. En esta disposición, la grabación se efectuaba variando la corriente que atravesaba la bobina, mediante la acción de un micrófono de carbón insertado en el circuito de una pila.
La histéresis del hierro retenía una parte de la excitación magnética, la cual era convertida de nuevo en corriente eléctrica en el mismo cabezal, ahora como reproductor, conectado a un auricular telefónico.
El borrado se efectuaba con el mismo cabezal conectado a una batería, creando un campo magnético suficientemente intenso como para anular las variaciones que se habían producido al grabar.
En modelos posteriores Poulsen abandonó el sistema del cilindro para adoptar el de dos bobinas, una cedente y la otra cobrante, entre las cuales se hallaba el cabezal.
La velocidad de desplazamiento del hilo respecto al bobinado era considerable, llegando en algunos casos a los 2 metros por segundo, puesto que al carecer de cualquier tipo de amplificación, imposible de lograr por la técnica de aquella época, el rastro magnético retenido por el hierro debía poder inducir en electroimán reproductor la señal eléctrica suficiente para mover la armadura móvil del auricular.
Primer modelo de Telegraphon de bobinas separadas, tipo posterior de accionamiento eléctrico fabricado por la American Telgraphon y publicación explicando el funcionamiento del sistema original de tambor
El invento causó tanta sensación entre los asistentes a la Exposición de París que acabó recibiendo el Gran Premio del certamen. Pero el éxito inicial en Europa no se tradujo después en apoyos financieros para su construcción. El danés tuvo finalmente que viajar a Estados Unidos para encontrar socios que quisieran sumarse a su idea de montar una empresa para fabricarlo, y allí fundó la American Telegraphone, dedicada a la construcción y comercialización de un modelo perfeccionado de bobinas que podía registrar hasta 30 minutos de sonido.
Sin embargo, el nombre de Valdemar Poulsen figura en la historia de las comunicaciones por otro invento si cabe aún más importante. En 1900, el ingeniero eléctrico inglés William Duddell había patentado lo que dio por llamarse "el arco musical", un arco voltaico de corriente continua que al estar conectado en paralelo con un condensador, generaba una oscilación relajada. El cambio en la intensidad del arco se reflejaba en la temperatura del aire circundante y por tanto en su dilatación, lo que producía un tono musical audible.
El dispositivo en sí no tenía muchas utilidades prácticas, excepto el de producir un sonido bastante distorsionado y una corriente continua pulsante de la misma frecuencia. Duddell hizo pruebas de reproducción de voces y música, y también intentó que el arco oscilara a frecuencias mayores, pero ello estaba limitado por la propia capacidad del condensador de 1 microfaradio, valor mínimo que debía mantenerse para que la señal oscilante se mantuviera sin extinguirse.
Poulsen cogió la idea de Duddell y le dio la vuelta. A lo largo de muchas pruebas, modificó los electrodos, haciendo que el positivo fuera de cobre con la punta redondeada, y el negativo de grafito, plano y del grosor de una pulgada. Colocó estos electrodos en el seno de un fuerte campo magnético transversal, y sustituyó el aire de la cámara del arco con diversos gases, primero con dióxido de carbono, después con diversos hidrocarburos y finalmente con hidrógeno puro, que se renovaban periódicamente.
La distancia entre los electrodos podía ajustarse mediante un tornillo externo unido al electrodo de cobre, y para moderar el inevitable calentamiento del sistema, ambos electrodos pasaban a través de unas fundas metálicas refrigeradas por un circuito de agua.
Arco de Poulsen original, construido en 1902
Al conectar la fuente continua de 500 Volts, se establecía un arco entre la punta del electrodo de cobre y el borde del negativo de grafito, el cual era mantenido en rotación lenta por un motor. El fuerte campo magnético, cuyos electroimanes estaban conectados en serie con los electrodos, intentaba expulsar el arco de su campo de acción, obligándolo a curvarse hasta que, al aumentar la longitud del conducto de plasma, la intensidad comenzaba a decrecer, y por tanto también lo hacía el campo magnético, quedando ambos elementos en un punto de equilibrio establecido por los ajustes electromecánicos iniciales.
El efecto de esta disposición, junto al hecho de que el plasma estuviera formado por iones de hidrógeno, y no por la mezcla de gases que forman el aire, modificaba las características de resistencia negativa del arco original de Duddell, aumentando el factor de la pendiente de respuesta del sistema y permitía utilizar condensadores de pequeña capacidad, a la vez que mantenía una considerable amplitud en la oscilación.
El conectar los electrodos en serie con las bobinas del electroimán tenía además la ventaja de ahorrar componentes adicionales; los bobinados también actuaban como choques de la componente alterna generada, impidiendo que ésta se anulara a través de la fuente de alimentación.
Con la disposición descrita, este especial arco voltaico se demostró capaz de generar radiofrecuencia hasta los 100 Khz., en el rango de onda larga, según la denominación de los radioperadores de la época, produciendo por primera vez una onda continua de gran potencia y de un reducido ancho espectral.
Primitivos generadores de arco Poulsen
Los circuitos asociados al arco de Poulsen adoptaban disposiciones parecidas a los siguientes:
1) Si nos fijamos en la figura 1, en que se expone con más claridad, observamos que el arco está conectado en serie con un circuito sintonizado formado por un condensador C y una bobina L1, que establece la frecuencia de oscilación.
2) Al suministrar tensión al conjunto, el condensador se va cargando hasta la tensión en que el arco E se ceba y comienza a conducir. Si el arco tuviera entonces en su margen de funcionamiento un comportamiento casi lineal, como una lámpara de descarga de gases, la tensión disminuiría hasta el punto de apagado del arco, permitiendo que el condensador volviera a cargarse para repetir el ciclo indefinidamente, produciendo una oscilación de diente de sierra.
3) Pero en este caso, la característica no lineal de resistencia negativa del arco provocaba que éste nunca llegara a apagarse, aumentando exponencialmente su resistencia al disminuir la tensión en sus bornes y permitiendo que el condensador comenzara a cargarse de nuevo. La oscilación en la intensidad a través del arco, asociada al comportamiento del circuito LC, generaba una onda senoidal continua y relativamente pura que era extraída a través de un acoplo inductivo L1-L2 hacia un circuito clásico de antena, acoplada a través de la inductancia variable L3.
4) Como para conseguir un funcionamiento estable, el arco debía estar siempre en marcha, la modulación para telegrafía se efectuaba en la mayoría de los casos de una manera muy curiosa, por cambio de frecuencia. El manipulador Morse M, o en su defecto un relé activado por dicho manipulador, cortocircuitaba un par de espiras de la bobina osciladora, produciendo un aumento momentáneo del 5% de la frecuencia, que era detectado posteriormente en el receptor como un cambio de amplitud al desintonizarse su circuito de entrada.
No obstante, en la fig. 5 se muestra un emisor de Poulsen en que el pulsador permite o impide la salida de radiofrecuencia, en la modulación clásica de telegrafía.
5) En otras disposiciones, como la de la figura 2, el circuito LC adoptaba la forma serie de una trampa de onda acoplada directamente a la antena, aunque al faltar la referencia directa de la toma de tierra, es previsible que dicho sistema tuviera una estabilidad frecuencia algo más precaria que la anterior.
El receptor "Tikker"
Una vez puesto a punto el emisor, el danés se encontró con el problema de que ninguno de los receptores disponibles en 1903 eran capaces de detectar ondas continuas de manera eficiente. Ya que si bien los cohesores de Branly sí podían hacerlo, su sensibilidad para este tipo de ondas, en las cuales su potencia de pico es igual a su potencia media, era tan baja que los hacía inutilizables. Por ello ideó un circuito de gran sencillez equipado con un detector electromecánico llamado "tikker". El receptor podía acumular en un circuito resonante la energía de las sucesivas oscilaciones y a impulsos del "tikker" revelarla en forma de baja frecuencia en un auricular telefónico.
Receptor "Tikker" Fig. 7
Si observamos la figura 7, que representa un receptor de Poulsen básico, vemos que consta de un sistema de sintonía primario L1-C1 formado por una bobina y un condensador variable situado entre la antena y un acoplo inductivo que pasa la señal filtrada al secundario.
En el secundario hay otro circuito sintonizado L2-C2 a la misma frecuencia que el primario, separado por un contacto móvil de otro circuito formado por un condensador C3 de mayor capacidad y un auricular telefónico en paralelo con el mismo.
El contacto móvil es el llamado "tikker", y consta de un electroimán conectado en configuración de timbre que abre y cierra constantemente sus contactos a una frecuencia de algunas decenas de hertz.
El funcionamiento es el siguiente:
1) Cuando se recibe la onda radioeléctrica, ésta hace resonar el circuito de sintonía primario L1-C1, ajustado a la frecuencia de emisión. Pasa después a través de un acoplo inductivo débil al circuito de sintonía secundario L2-C2 (sintonizado a la misma frecuencia que el primario), el cual, si en este momento el contacto del "tikker" está abierto, comienza a oscilar de manera creciente.
2) En el instante que el "tikker" cierra el contacto, la energía contenida en la oscilación del circuito secundario se acumula en el condensador de mayor capacidad C3, el cual obliga ahora al conjunto a una oscilación de frecuencia mucho más baja. Esta energía se descarga a su vez con un "click" audible en el auricular telefónico de baja impedancia.
3) El "tikker" es un relé de funcionamiento autónomo, ya que adopta la configuración del circuito de un timbre doméstico. Por lo tanto, la señal escuchada tendrá siempre la frecuencia de audio de su propio ritmo de apertura-cierre de contactos, y un volumen proporcional a la señal de radio captada por la antena.
De esta manera, la modulación en frecuencia de la señal procedente de un emisor telegráfico Poulsen, se revelará en este receptor como una alteración en el volumen de la cadencia de "clicks".
Los diagramas de las figuras 8, 9 y 10, representan circuitos reales de características algo diferentes que fueron usados en algún momento entre 1902 y 1913.
La figura 8 muestra un sistema sencillo de sintonía única en que el condensador intermedio de alta capacidad es conmutado entre el circuito resonante y el auricular.
La figura 9, en cambio, es un receptor más complejo, pensado sin duda para detectar mejor la modulación de frecuencia. Ya que, a partir de la antena, posee un circuito pasabanda sintonizado en serie que se supone ajustado a la frecuencia más alta, la de la marca de la señal Morse. El segundo circuito es un filtro paralelo de rechazo que se ajustaría a un valor un 5% más bajo, es decir, a la frecuencia normal de emisión en ausencia de señal Morse.
Un tercer circuito sintonizado en el secundario, estaría ajustado como el primero. De manera que, al cerrar el contacto del manipulador del emisor, el cambio de volumen de la salida del "tikker" sería de carácter positivo y mucho mayor que en un modelo de sintonía convencional.
El circuito de la figura 10 es más común, pero presenta la particularidad de poder "registrar" los mensajes en una película fotográfica de revelado instantáneo, sin duda, toda una sofisticación que en su época debió maravillar a los profesionales de la radio.
El receptor se demostró muy sensible para detectar ondas continuas, aunque su uso estaba restringido a la telegrafía, ya que en las experiencia de fonía que se llevaron a cabo en años posteriores, su sistema mecánico de cierre-apertura era incapaz de reproducir las rápidas variaciones de la modulación en amplitud.
Por otra parte, tampoco era adecuado para recibir las emisiones de los transmisores de chispa Marconi, los cuales daban oscilaciones discontinuas, amortiguadas y de una frecuencia de repetición que interfería de manera aleatoria con el propio ritmo de "tikker", de tal manera que nunca conseguían cargar el condensador con la energía suficiente para excitar el auricular telefónico.
Por estos motivos, el receptor "tikker", a igual que ocurrió con el magnético de Marconi, se utilizó para telegrafía hasta que fue sustituido sobre 1913 por los primeros receptores a válvulas.
Con estos dispositivos, y pese a la complejidad mecánica y ciertos problemas de inestabilidad que manifestaron los primeros trasmisores de arco, Poulsen comenzó las pruebas de emisión en 1904, con un enlace de 15 Km. entre Copenhagen y Lyngby. En 1906 conectaba con Esbjerg, a 270 Km., y a partir de este mismo año inició el salto internacional, instalando con su socio Olaf Pedersen estaciones principalmente en Inglaterra y Estados Unidos, con enlaces de entre 900 y 1.500 Km. Y aunque ya se verá con más detalle en capítulos posteriores, podemos adelantar que estos emisores llegaron a ser probablemente los generadores de onda continua más potentes que hayan existido nunca. Se fabricaron cientos de modelos distintos para su uso principal en telegrafía (y también en experiencias posteriores de telefonía, aunque no con la calidad de sonido requerida para una buena audición). Su potencia aumentó de forma exponencial desde los 100 vatios de los prototipos de 1903, cuando fueron patentados en trece países, hasta la friolera de los 2,4 megavatios que era capaz de suministrar en la década de los treinta el equipo instalado por la administración colonial holandesa en la Estación de Malabar, al oeste de la isla de Java.
Las estaciones Poulsen tenían grandes ventajas. Eran silenciosas y podían ubicarse en el centro de una ciudad, a diferencia de las Marconi, que debían construirse forzosamente en lugares aislados. Los voltajes de funcionamiento eran igualmente mucho más bajos, lo que evitaba problemas de seguridad y de aislamientos. Mientras que un trasmisor de chispas causaba picos de tensión de hasta 100.000 Volts en la salida de antena, en uno de arco de la misma potencia apenas superaban los 3.000. De igual forma, los condensadores utilizados en estaciones tenían una décima parte del tamaño y del coste de los de chispa, en donde llegaban a ocupar casi todo el espacio disponible en los edificios.
Los investigadores descubrieron, además, que la propagación de las ondas continuas tenía ciertas ventajas sobre las amortiguadas de alta potencia de pico, las cuales sufrían de mayor absorción en su camino y podían confundirse más fácilmente con los ruidos atmosféricos de origen natural. Muy pronto se comprobó que en ciertas zonas con abundantes tormentas, como al norte de Escocia, una estación Poulsen tenía mucho más alcance efectivo que una Marconi de similares características.
Los circuitos de sintonía de los receptores también se comportaban mucho mejor con las ondas continuas de banda estrecha que con las amortiguadas de ancho aspectro, las cuales resonaban peor en los filtros LC y cuya potencia se desperdiciaba inútilmente en armónicos. Tal es así que, mientras una estación de arco podía enviar durante el día buenas señales a 1.000 millas con sólo 1 Kw., y a 2.000 con 6 Kw., una de chispa necesitaba casi cinco veces más para conseguir los mismos resultados.
La prueba de tal superioridad fue que el propio Marconi, pese a negar en público las evidencias, intentó paulatinamente encontrar métodos y dispositivos para limitar el porcentaje de amortiguamiento de las ondas emitidas por sus estaciones y que su salida se pareciera lo más posible a una señal continua.
En resumen. El sistema desarrollado por el danés Valdemar Poulsen, pese a ser un nombre casi desconocidos para el gran público, tuvo un importante papel en los orígenes de la radio, disfrutando de una vida sumamente provechosa, mucho más larga que la famosa T.S.H (telegrafía sin hilos) de Guillermo Marconi, y se mantuvo en pleno uso hasta 1930, cuando comenzó a ser sustituido por transmisores de válvulas de vacío de potencia.
Equipos de la estación de pruebas de Esbjerg y emisor de arco portátil para aplicaciones militares construido en Viena.
Reginald Aubrey Fessenden
El segundo de los personajes estelares de este capítulo es el ingeniero electrotécnico Reginald Aubrey Fessenden, quien ya hemos tenido ocasión de citar en capítulos anteriores.
Fessenden había nacido en 1866, en Quebec, la parte francófona del Canadá. Y pese a no acabar sus estudios universitarios, impartió clases de matemáticas en Lennoxville y después fue director del Whitney Institute de Bermuda. En 1886 viajó a Estados Unidos y trabajó durante cuatro años en los laboratorios de East Orange, de Thomas Alva Edison ocupando el cargo de Director del Departamento Químico, donde desarrolló un barniz no inflamable para aislar los hilos de las bobinas. Más tarde pasó por la compañía Westinhouse, donde estableció un sistema que evitaba tener que usar hilos de platino en las conexiones de los filamentos de las lámparas de incandescencia, abaratando de esta manera su precio, y también descubrió el acero al silicio, que minimizaba las pérdidas por histéresis en los núcleos de motores y transformadores, material que no ha sido mejorado hasta hoy en día. En 1892 fue nombrado catedrático de ingeniería eléctrica de la Universidad de Purdue, en Indiana, cargo que dejó un año más tarde por otro mejor renumerado en la Universidad de Pensilvania.
En su brillante período académico, se convirtió en un experto en elasticidad, oponiéndose a las teorías de Sutherlan y Lord Kelvin, en que tal fenómeno era debido a la atracción gravitatoria entre los átomos. Propuso en cambio la teoría de la atracción electrostática entre unos átomos que serían positivos en el centro y negativos en la periferia, realizando estudios sobre las propiedades de los metales y explicando su conductividad.
Pese al sedentarismo inherente a su trabajo docente, y a los dos años pasados (1900-1902) en la oficina meteorológica estatal, U.S. Weather Bureau, su personalidad inquieta le llevó a ocuparse de diversas ramas de la ciencia. En 1901 ya tenía registradas a su nombre nueve patentes sobre la fabricación de lámparas incandescentes, y de su afición a la fotografía nació la idea del microfilm. Trabajó tanto en química, como en mecánica y en electricidad y, naturalmente, desde 1898 seguía atentamente los trabajos de Marconi y sus esfuerzos para desarrollar las comunicaciones trasatlánticas.
En sus primeras incursiones en la radiotecnia, Fessenden inventó los explosores denominados "quenched", síncronos con la fase de la corriente alterna de alimentación, y desarrolló el rectificador electrolítico "barreter" para la recepción de ondas de radio, unas 60 veces más sensible que los mejores detectores a cohesor.
Fruto de esta época es también su genial idea del sistema "Heterodino" para recibir emisiones de onda continua.
Este principio se basa en mezclar dos ondas de frecuencia similar, de manera que se produzca el "batido" o resta de frecuencias entre ambas. De esta manera, utilizando por ejemplo una señal de 101.000 ó de 99.000 hz. procedente de un generador local, se podría detectar una onda continua de 100.000 hz. recibida a través de la antena, escuchando en el auricular el producto de la mezcla en forma de tono de audio de 1.000 hertzios.
Fenssenden realizó pruebas en este sentido y hasta llegó a patentar el procedimiento en 1902. Sin embargo, en aquellos años, los únicos generadores de este tipo de ondas eran alternadores electromecánicos que raramente superaban los 10 Khz. y que carecían de la necesaria estabilidad para ser usados para este fin.
Esto motivó que la aplicación práctica de la idea fuera aparcada hasta quince años más tarde, en que el ingeniero Edwin Amstrong la retomó en su receptor heterodino con tubos de vacío.
Fessenden se sentía fascinado por las enormes posibilidades que brindaba la comunicación inalámbrica, sin embargo, no se resignaba a que una estación no pudiera situarse al lado de otra sin interferirse, ni tampoco que fueran los signos Morse el único medio de trasmitir mensajes por esta vía. Creía firmemente que las trasmisiones de onda continua acabarían sustituyendo a los sistemas de chispa. Por ello, dedicó una buena parte de su trabajo a desarrollar métodos y dispositivos para generar y recibir oscilaciones de alta frecuencia lo más puras posibles, que sirvieran además de "soporte" para ser moduladas por la voz humana.
Reginald Aubrey Fessenden
Si bien para Fessenden estaba claro que el futuro pasaba por el uso de ondas continuas, el problema era que en 1902 no existían sistemas que pudieran producirlas con la potencia suficiente. En Europa, Poulsen aún seguía trabajando en secreto en sus generadores de arco, y los únicos procedimientos electromecánicos existentes, como ya hemos citado, eran los pequeños alternadores de laboratorio, como el que fabricó el propio Fessenden de 10.000 hz., o el que había utilizado Nikola Tesla en sus tiempos de Colorado Springs, dotado de 384 polos y cuya salida se extendía hasta los 20.000.
Por ello, en su obsesión por trasmitir la voz humana, el canadiense probó con una solución de compromiso. En 1900 había diseñado un explosor o "estallador" de chispas de alta velocidad, capaz de dar 10.000 descargas por segundo. En teoría, tal frecuencia sería inaudible por los receptores-rectificadores de la época, como su detector "barretter". Pero si él conseguía variar la intensidad de los trenes de ondas generadas siguiendo las ondulaciones de la voz, suponía que ésta podría escucharse después en el auricular.
Con este planteamiento, Fessenden, introdujo por primera vez los conceptos de "onda portadora" y de "modulación"
Sus previsiones se cumplieron, y en diciembre del mismo año ya había conseguido los primeros éxitos al modular mediante un micro de carbón insertado en serie con la antena las ondas salidas de su nuevo explosor. Por primera vez una voz pudo ser trasmitida mediante ondas hertzianas a más de 1,5 Km. de distancia, hasta el lugar en que se encontraba su ayudante. La primera frase que cruzó el éter fue la siguiente:
"Hola, pruebas, uno, dos, tres, cuatro. ¿Está nevando ahí? ¿Dónde está usted Sr. Thiessen? Si es así, telegrafíe ahora..."
El sistema realmente funcionaba, pero las irregularidades inherentes a la chispa producían una sobremodulación que casi ocultaba la voz bajo un fuerte ruido aleatorio. El investigador vio muy claro que la onda portadora no debía ser del tipo amortiguado, sino "regular" y de amplitud constante. El inevitable componente caótico que contenía la secuencia de descargas, aunque originariamente fueran inaudibles, no eran un buena base para sobreponer una modulación.
Dos años más tarde, al aparecer el emisor de arco, Reginald Fessenden pasó a utilizarlo en sus experiencias y los resultados mejoraron en mucho las pruebas anteriores, pero el canadiense era un perfeccionista, y el arco continuaba teniendo un componente de "ruido" añadido, que se sumaba a la modulación, produciendo un molesto siseo.
El caso es que ya no quedaban alternativas tecnológicas a probar. Fessenden sopesó entonces la posibilidad de construir un nuevo dispositivo electromecánico que generara directamente la señal que necesitaba. Desarrollando su idea, en 1905, fabricó un nuevo alternador especial de más potencia capaz de dar 10.000 hz. con una onda senoidal casi exenta de armónicos, lo que según el análisis de funciones periódicas del matemático francés Joseph Fourier, implicaba una buena pureza espectral.
El modular dicha señal por el procedimiento del micrófono de carbón insertado en la salida no era complicado, pero sí lo era después trasmitirla a través de una antena, ya que la longitud de onda correspondiente a esta frecuencia es de 10 Km., y aunque la antena resonara a 1/4 de onda, obligaría a utilizar mástiles de 2,5 Km. de altura o un dipolo horizontal de 5 Km. elevado del suelo a la misma distancia. Lo cual era impensable tanto para la técnica constructiva de entonces como lo sigue siendo hoy en día.
Fessenden vio claro que el único camino pasaba por aumentar la frecuencia de salida de su alternador hasta los 100.000 hz., con lo que las medidas de las antenas quedarían divididas por 10 y resultarían asumibles. Pero las posibilidades mecánicas del laboratorio NESCO, (National Electric Signaling Company) cuya propiedad compartía desde 1902 con dos financieros de Pittsburg, ya habían sido puestas a prueba con el prototipo de 10.000 hz., y Fessenden, que conocía los límites a los que estaban sujetos los generadores por su anterior trabajo con Edison, decidió proponer la idea a los experimentados diseñadores de la General Electric en Nueva York.
A principios de 1905 se dirigió a la fábrica de G.E. situada en Schenectady, donde explicó sus necesidades a los ingenieros, los cuales tras escuchar atentamente la palabras del canadiense le respondieron que su petición no era posible. Argumentaron que ni aumentando al máximo el número de polos del alternador se conseguiría mantener la velocidad de giro por debajo del punto de máxima resistencia de los materiales. Un rotor de estas características acabaría destrozado por su propia fuerza centrífuga a los pocos segundos de arrancar.
Y sin embargo, su peregrina propuesta circuló casi como una curiosidad de departamento en departamento y acabó despertando el interés de un joven ingeniero de nacionalidad sueca llamado Ernst Alexanderson. El cual, recogió el desafío y en varios meses de arduo trabajo consiguió fabricar el alternador.
Alternador Fessenden-Alexanderson, de 80 Khz.
A finales del mismo año, la máquina fue instalada en el laboratorio de NESCO, y siempre bajo la experta mirada de Fessenden, cuya fuerte personalidad no toleraba dejar ningún detalle al azar, Alexanderson siguió trabajando duramente en su puesta a punto, resolviendo los problemas derivados de la altísima velocidad del rotor, del engrase y de las vibraciones que se producían en el eje autocentrante. De esta manera, el invento comenzó funcionando a 50.000 hz., con una velocidad de giro de 139 revoluciones por segundo, y tras varias modificaciones alcanzó un régimen estable de 75-80 Khz., entregando la respetable potencia de 500 vatios.
Este generador sería la pieza clave de un sistema capaz de emitir onda continua, bien utilizándolo directamente para telegrafía, o modulando la amplitud mediante el procedimiento del micrófono de carbón, para telefonía. Para recibir la fonía serviría perfectamente el receptor "barretter", pero para la telegrafía de onda continua sólo existían los obsoletos cohesores de Branly o el "tikker" de Poulsen, y ninguna de las dos opciones era satisfactoria para Reginald Fessenden, ya que la señal salida de tales dispositivos no era más que una "interpretación" mecánica muy distorsionada de la señal electromagnética recibida.
Probó de nuevo con su idea del receptor heterodino, pero utilizar un enorme alternador Alexanderson como oscilador local era impensable por tamaño y coste, y a igual que le ocurriera en 1902 con su sistema electromecánico, el arco de Poulsen se demostró incapaz de mantener la estabilidad de frecuencia necesaria. Por ello decidió dejar el alternador de alta frecuencia para las pruebas de fonía y continuar con un sistema de chispa para la telegrafía.
Mientras tanto la NESCO había construido dos nuevas estaciones de pruebas trasatlánticas, una en la bahía escocesa de Machrihanish, y la otra en Brant Rock (Massachusetts), unas 9 millas al norte de Plymouth, y situada por tanto cerca de Cabo Cod, donde desde 1901 se ubicaba la estación Marconi de South Wellfleet.
Los equipos principales de ambas eran emisores de chispas controlados por un impresionante explosor rotatorio síncrono de 1,8 metros de diámetro, con 50 electrodos en el rotor y 4 en el estator, alimentados a su vez por un alternador trifásico de 35 Kw. y 125 hz. que era movido por una máquina de vapor.
Pese a funcionar por el sistema clásico de descarga de un condensador de alta tensión, el rotor síncrono de Fessenden era mucho menos ruidoso que los asíncronos utilizados por Marconi, la onda amortiguada era más pura y la frecuencia de repetición de chispas podía deducirse de los datos anteriores: 125 hertzios en sistema trifásico daban 375 hertzios en total, que eran doblados a su vez a 750 por el hecho de generarse una chispa en cada semiciclo.
Explosor síncrono de 750 hz. de Brant Rock, con el alternador trifásico en primer término
Las antenas estaban constituidas por un único mástil metálico vertical de 128 metros, arriostrado con cables de acero, en una configuración que anticipó las antenas de radiodifusión de onda larga que se seguirían utilizando a lo largo de todo el siglo XX. Y para aumentar su capacidad de radiación, se cargó además la parte alta con una especie de "sombrero" de cuatro picos. El resultado final hizo honor a los cálculos de Fessenden, ya que según las pruebas efectuadas sus antenas multiplicaban por cuatro el rendimiento de las tipo "de cono multihilos" de Guillermo Marconi.
En cuanto a los receptores, eran naturalmente los "barreter" electrolíticos, de comprobada sensibilidad.
Estación de Fessenden de Brant Rock, en Massachusetts
Utilizando estos equipos, en enero de 1906 Fessenden realizó los primeros ensayos de propagación a larga distancia de los que se tiene noticia. Descubrió que la absorción que afectaba a las señales era variable con las distancia entre las estaciones y también con la dirección en que estas se encontraban, ya que mientras las de un sentido aumentaban de intensidad, las de otro parecían disminuir. Estos cambios se producían a veces en el intervalo de pocos minutos, en un fenómeno que denominaron "fadding", y que después fue ampliamente estudiado en la onda corta por los radioaficionados.
Descubrió también que el campo magnético terrestre afectaba a las ondas de radio, que parecían atenuarse más en zonas de alta variación.
Adaptando tanto los trasmisores como las antenas ante los nuevos datos, el diez de enero consiguieron un record importante, las dos estaciones de NESCO, con una potencia estimada en la salida de 10 Kw. y una frecuencia comprendida entre 80 y 100 Khz. pudieron comunicar por primera vez en ambos sentidos a través del Atlántico, recibiendo y contestando inmediatamente a los mensajes, hazaña que se repitió muchas a veces el resto del invierno.
Al llegar el verano el alternador Alexanderson ya funcionaba a la perfección y Fessenden decidió trasladarlo desde el laboratorio a Brant Rock. Las pruebas prosiguieron en su nuevo emplazamiento, se construyó un sistema modulador de micrófonos de carbón refrigerados por agua y en la Nochebuena del mismo año, también por primera vez en la historia, una emisión radiofónica de considerable potencia y claridad pudo ser escuchada con gran sorpresa por los operadores de los buques que navegaban en un radio de 1.000 millas de Cabo Cod.
La señal, que aparecía en los diales en la frecuencia de 80 kilohercios, era una voz humana a la que seguía una canción, después podía escucharse la lectura de un poema y una corta pieza de Hendel para violín, interpretada por el propio Fessenden. Terminaba la secuencia con una petición de viva voz del investigador canadiense en el sentido que quienes hubieran recibido la señal la reportaran por carta a la estación de origen.
Al poco llegaron un buen número de confirmaciones, incluso desde lugares tan distantes como el Caribe o el Atlántico Norte, aunque lamentablemente fue imposible comprobar si pudo escucharse en Europa, ya que las estaciones Marconi carecían del equipamiento necesario para detectarla (y aunque así fuera, a buen seguro se habrían callado la primicia) y porque la antena gemela de Machrihanish había sido derribada por un temporal a principios de diciembre.
Estación de Brant Rock, Fessenden y sus ayudantes y el alternador Alexanderson instalado en una de sus dependencias
Durante el verano de 1907, se repitieron las experiencias de propagación con el trasmisor síncrono de chispa, esta vez con los buques de la United Fruit, compañía que había adoptado una versión hermética del receptor "barretter" y que realizaba sus rutas habituales por el Caribe y América Central.
Fessenden descubrió que a la distancia de 2.735 Km., la atenuación a 200 Khz. era varias veces mayor que a 80 Khz. llegando al extremo de que durante el día la frecuencia más alta era totalmente inoperativa.
Estaba convencido que el fenómeno de propagación de onda terrestre no bastaba para cruzar el Atlántico. Y habiendo observado que en muchas ocasiones la señal de Machrihanish parecía desdoblarse y llegar en tandas separadas por 1/5 de segundo, afirmó que esto corroboraba la teoría expuesta en 1902 por Heaviside y Kennelly, de que en la alta atmósfera existía una capa ionizada que capaz de actuar de "espejo eléctrico" y reflejar las señales hacia la tierra. Fessenden añadió que dicha capa variaba de altura y espesor por efecto del sol, bajando durante el día y subiendo en la noche, lo que explicaba el porqué en horas nocturnas aumentaba mucho el alcance de las estaciones.
Una vez publicados los resultados de sus experiencias de propagación, sus competidores en la carrera de la radio se aprovecharon de ello y bajaron rápidamente las frecuencias de operación. Marconi estableció los 70 Khz. para sus estaciones de Glace Bay y Clifden, y esta última estación irlandesa pudo ser oída desde entonces en Brant Rock, a 4.825 km. de distancia.
En 1909, Alexanderson le entregó un nuevo alternador de 2 Kw. a 100 Khz.. Pero pese a presentar su sistema de fonía a empresas como la AT&T, Fessenden nunca consiguió un contrato comercial para la explotar la radiodifusión. Dos años más tarde dejaba la NESCO para entrar en la Submarine Signaling Company, donde desarrollaría otro invento trascendental, el sondador acústico que seguimos utilizando hoy en día, del que derivó en 1914 un detector de icebergs que adelantaba los principios en los que se basaría el SONAR.
Pruebas del ecosondador, el oscilador del mismo desmontado y "wavemeter" frecuencimetro analógico construido por Fessenden
Reginald Aubrey Fessenden, de carácter irreductible, autor de 229 patentes, de más de mil artículos científicos y calificado por muchos como el padre de la radio moderna, fue sin duda un genio del calibre de Nikola Tesla. Y pese a la gran diferencia de comportamiento público que mantenía con éste y a los numerosos galardones técnicos y científicos que recibió en su vida, ambos tuvieron en común el poco éxito comercial obtenido a cambio de un trabajo excelente y lleno de vitalidad.
Sus ideas, sin embargo, tuvieron buena continuidad en los años posteriores. Y aunque a igual que los arcos de Poulsen, también se tratará con más extensión en capítulos siguientes, podemos adelantar que los alternadores de alta frecuencia Fessenden-Alexanderson crecieron en fiabilidad y tamaño hasta alcanzar la respetable potencia de 200 Kw., siendo utilizados para todo tipo de comunicaciones telegráficas hasta 1950.
Continuará...
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jlezana
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Re: EMISOR Y RECEPTOR MARCONI
Este tipo de Documentos deberian estar permanentemente en primera fila.. aunque tiene muchos años me tope con el buscando otra cosa.
Que gran aporte a mi entendimiento de las cosas
Gracias Anilandro una ves mas.
J.Lezana
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J.Lezana
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Anilandro
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Re: EMISOR Y RECEPTOR MARCONI
Hola Jlezama. El problema de los foros es que las cosas se hunden sin remisión. El foro representa una comunicación muy atractiva y dinámica pero eso mismo hace que ningún tema permanezca mucho tiempo, con independencia del cuidado que hayas puesto en él, sino que más bien, la experiencia demuestra que son los temas más banales aquellos que suelen tener más comentarios y permanencia. El intento de CCA de establecer una plataforma de trabajos realizados por los foreros, tampoco funcionó, así que supongo que cada uno guarda sus cosas en su propia web, si la tiene y quiere realizar el esfuerzo de crear las páginas correspondientes.
Sobre este tema concreto, los diez capítulos que de momento he publicado sobre "Los orígenes de la radio" también los puedes encontrar en mi web, en la dirección de cabecera del tema: http://sites.google.com/site/anilandro/ ... enes-radio , o bien desde la página de inicio general: http://sites.google.com/site/anilandro/
El último capítulo es el X, titulado "El Efecto Azul", sobre el nacimiento de la válvula de vacío, que no está en este hilo, pero que puedes encontrar en: http://sites.google.com/site/anilandro/ ... fecto-azul
Un saludo
Sobre este tema concreto, los diez capítulos que de momento he publicado sobre "Los orígenes de la radio" también los puedes encontrar en mi web, en la dirección de cabecera del tema: http://sites.google.com/site/anilandro/ ... enes-radio , o bien desde la página de inicio general: http://sites.google.com/site/anilandro/
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troglodita
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Re: EMISOR Y RECEPTOR MARCONI
Hola Anilandro.
No conocía este hilo. Me lo he ido leyendo durante estos dos días apasionadamente, como quien se lée una novela de misterio y como con todos tus trabajos me ha encantado.
Una vez más, enhorabuena Anilandro.
No conocía este hilo. Me lo he ido leyendo durante estos dos días apasionadamente, como quien se lée una novela de misterio y como con todos tus trabajos me ha encantado.
Una vez más, enhorabuena Anilandro.
Qué bien y qué pronto, le dijo la tonta al tonto.
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jlezana
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Re: EMISOR Y RECEPTOR MARCONI
Anilandro Gracias por tus aportes.. tu pagina la tengo en mis favoritos.. y son tantos temas que me llevara tiempo leerlos pero sin duda los leeré una a uno, tarde o temprano.. es muy didáctico aprender así y realmente es admirable como tomas tus trabajos y los llevas a termino con un 100% de resultados (y claro como no va a ser así, si sabes mucho de todo y lo compartes), lo lindo de tu época en electrónica que viste todo ello en carne propia, mas yo ahora solo puedo verlo aprenderlo través de ti y me agrada ver como todas esas primeras etapas pasaron a las nuevas tecnologías actuales, con ello completo el puzzle que me falta para entender mejor todo y enlazar lo que a mi me pasaron en la universidad por sabido pero sin experimento alguno dejando un tremendo vació que ahora completo con tus grandes aportes.
Un abrazo del otro lado del Charco.
J.Lezana
Valdivia
Chile.
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Anilandro
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Re: EMISOR Y RECEPTOR MARCONI
Siempre he pensado que quien mucho abarca, poco aprieta, y esto no es una excepción en mi persona. Yo aprendí electrónica desguazando aparatos y aunque más tarde en la universidad también me enseñaron que la teoría y los cálculos eran fundamentales para progresar, antes que dedicar una hora a hacer números para ver que valor de resistencia debo insertar en un circuito, siempre he preferido poner una del tipo variable y hallar el valor óptimo ajustándola con un generador y un osciloscopio.
Naturalmente, como hacen los médicos fumadores, yo tampoco recomendaría que los jóvenes me imitaran, sino que siempre doy la mayor importancia a la teoría, ya que con ella se avanza mucho más rápido y no se cogen vicios que luego es difícil abandonar. En todo caso, un equilibrio de teoría y de práctica al 50% sería lo deseable, pero no es el porcentaje que ni la enseñanza académica ni la autodidacta suelen respetar.
Lo que sí considero fundamental es conocer la historia de la técnica, porque de esta manera se entiende mucho mejor la actual. Y se aprecia además el enorme esfuerzo realizado por tantas personas a lo largo de los últimos dos siglos. Y en este sentido he enfocado mi web. Muchas de las páginas han llevado un trabajo considerable, es cierto, pero siempre me digo que vale la pena hacerlas como a uno le gustaría encontrarlas en otros sitios. En cuanto al nivel, dentro de los límites razonables prefiero ir paso a paso y no dar muchas cosas por sabidas, ya que es descorazonador encontrar una web interesante pero que sólo explica las cosas para quienes ya las saben de antemano.
Un saludo
Naturalmente, como hacen los médicos fumadores, yo tampoco recomendaría que los jóvenes me imitaran, sino que siempre doy la mayor importancia a la teoría, ya que con ella se avanza mucho más rápido y no se cogen vicios que luego es difícil abandonar. En todo caso, un equilibrio de teoría y de práctica al 50% sería lo deseable, pero no es el porcentaje que ni la enseñanza académica ni la autodidacta suelen respetar.
Lo que sí considero fundamental es conocer la historia de la técnica, porque de esta manera se entiende mucho mejor la actual. Y se aprecia además el enorme esfuerzo realizado por tantas personas a lo largo de los últimos dos siglos. Y en este sentido he enfocado mi web. Muchas de las páginas han llevado un trabajo considerable, es cierto, pero siempre me digo que vale la pena hacerlas como a uno le gustaría encontrarlas en otros sitios. En cuanto al nivel, dentro de los límites razonables prefiero ir paso a paso y no dar muchas cosas por sabidas, ya que es descorazonador encontrar una web interesante pero que sólo explica las cosas para quienes ya las saben de antemano.
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Re: EMISOR Y RECEPTOR MARCONI
Ciertamente este hilo es ejemplar...Como ha cambiado todo en poco tiempo.
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