EMISOR Y RECEPTOR MARCONI

[cacho]

Joder,macho.

Da gusto,contigo.

[Anilandro]

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Hola chicos.

Después de unos días sin aparecer por aquí, os muestro la última realización relativa a este tema: un registrador telegráfico de cinta de papel.

Estos son unos artilugios que al verlos en fotos o películas siempre me habían fascinado, así que me puse manos a la obra y en tres días ya está casi acabado.

Registrador telegráfico de cinta de papel


Como podéis observar, la estructura central es de madera tipo DM, de 8 mm de grosor, y el mecanismo de arrastre e impresión está montado sobre un cuadrado de metacrilato, material con el que también he construido las guías de la cinta de papel y el soporte de un rotulador de tinta no permanente recortado que hace la función de cabezal impresor.

Detalle del mecanismo


El sistema de arrastre de la cinta está formado por un pequeño motor con reductora procedente del objetivo de una cámara de video de desguace, cuyo engranaje final presiona la cinta contra un rodillo de presión de casette. La velocidad de arrastre, con una alimentación de 6 volts, es aproximadamente de 70 cm. por minuto.
Para volver la cinta hacia atrás o montar una de nueva, basta empujar el rodillo presor con el dedo y pasarla entre dicho rodillo y el engranaje superior. Debo decir que dicho engranaje actúa sólo a fricción, ya que la cinta de papel no tiene ninguna perforación donde puedan encajar sus dientes.
En cuanto al resto del material, estoy seguro que más de uno ya se habrá dado cuenta del detalle: el tambor es de un viejo proyector de cine de 8 mm. y la cinta de papel, aún más fácil: de serpentinas de verbena pegadas una tras otra hasta alcanzar una “serpiente” de unos 35 metros en total.

El solenoide de impresión es uno de mis típicos “hand made”, bobinados con hilo de 0.2 mm. sobre un núcleo obtenido de un interruptor magnetotérmico estropeado. Y el funcionamiento es el siguiente:

- Cuando el solenoide recibe tensión, proveniente de una línea telegráfica, un manipulador morse o de un receptor a cohesor de Branly, hace subir su núcleo de hierro dulce, que empuja la cinta de papel hacia arriba, cerrando el interruptor de arrastre de cinta y presionándola además contra la punta del rotulador, con lo que el punto queda marcado claramente.
He preferido un sistema de arranque autómatico de la cinta de papel a un interruptor manual, ya que de esta manera se economiza mucha cinta y el sistema parece más acabado.

- Viendo la imagen, se puede pensar que al cesar la tensión sobre el solenoide, el motor de arrastre se parará instantaneamente, con lo que el siguiente signo se imprimirá sobre el anterior, pero en realidad no es así, ya que al tener mucha reducción, el motor conserva una cierta inercia que hace girar el engranaje unos 3 u 4 milímetros, con lo que queda tal espacio en blanco sobre el papel. De todas formas, el tiempo de parada posterior a una activación, y por tanto el avance máximo del papel en ausencia de señal, se puede regular mediante un condensador electrolítico en paralelo con el motor. He comprobado que un valor de 4.700 microfaradios es perfecto para una tensión entre 3 y 6 volts y proporciona unos 8 mm. de margen.

Montaje de prueba


En este montaje de prueba, he conectado el registrador directamente a un manipulador morse, y el resultado ha sido perfecto. Con el receptor a cohesor he tenido algunos problemas derivados de que, dichos receptores entregan impulsos demasiado breves que apenas dan tiempo a que el motor coja revoluciones, y la velocidad de arrastre disminuye mucho, llegando incluso a detenerse y repetir el punto de impresión. Aunque, en realidad, pienso que este contratiempo será fácil de solucionar mediante un relé que actúe como monoestable de tiempo mínimo.

Vista trasera


En la vista trasera se puede observar el tamaño reducido del motor y parte del cableado, que aún no es definitivo, ya que sobre la plataforma debo montar el pack de baterías, el sistema de ajuste de tiempo de parada y los terminales roscados de entrada para conectar este equipo a los demás.

Y ahí va esta vez mi saludo para todos en un formato distinto; en puro código Morse impreso en la cinta de mi nuevo registrador.

[anajesusa]

Genial Anilandro!!! ya me parecía que en algo andabas, muchos días sin poner nada, tenes esa bendición de no poder estar quieto, esta fantástico el registrador, muy buen trabajo felicitaciones

[Anilandro]

Hola Anajesusa.

Ahora no dispongo de tanto tiempo para cacharrear, y las cosas van a enlentecerse un poco. Pero yo sigo en mis trece, sin prisa pero sin pausa, debo acabar el receptor a cohesor “sensible” y después probar un emisor mucho más potente que el primero que hice.

Sin embargo, esto también va a tener que esperar un mes como mínimo, ya que he comenzado mis vacaciones y en las próximas semanas estaré lejos de Internet y de mi tallercito.

No obstante, antes de irme colgaré en el foro el Capítulo V de mi historia de “Los Orígenes de la Radio”, dedicado casi en exclusiva a nuestro amigo Niki Tesla.

Saludos.

P.D
Por cierto ¿Cómo va tu Bobina de Tesla? ¿Solucionastes el problema con los condensadores?

[anajesusa]

Bueno que disfrutes la vacaciones, por acá un frío que come los huesos, llevamos mas de 30 días con heladas matinales de -2 a -10 ºC, muy crudo invierno, muchos años que no venía tan bravo.
Estaré atento a tu próxima entrega sobre Tesla.
En cuanto a mi máquina, solucioné lo de los condensadores, pero ahora se ha convertido en una máquina de quemar tranformadorcitos en serie , le he escrito al profe respecto de las fórmulas que ha puesto en la página, pero ha de andar de vacaciones también.
Saludos y buen descanso

[Anilandro]

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LOS ORIGENES DE LA RADIO - CAPITULO V -

En el año 1900, Guillermo Marconi comenzó sus planes para unir Europa con América mediante ondas hertzianas. Pero este continente, y en concreto Estados Unidos, no le iba demasiado a la zaga en cuanto a la investigación y aplicación de las nacientes tecnologías de comunicación. En 1876, Graham Bell había inventado el teléfono y sentado los principios de la grabación magnética de la voz. Emil Berliner había sido un pionero en el uso de las bobinas de inducción en los trasmisores de radio. Lee de Forest trabajaba con equipos semejantes a Marconi, aunque no había iniciado su aplicación comercial, y Reginald Fessenden, un perfeccionista ingeniero electrotécnico, investigaba la trasmisión de voz y había desarrollado un nuevo tipo de detector mucho más sensible que el cohesor de Branly, capaz, a diferencia de éste, de captar ondas continuas. Estaban también John Stone-Stone, autor de patentes para telegrafía y sistemas sintonizados, y Elihu Thomson que fundó la General Electric. Thomas Alva Edison, era sin duda el más conocido y polifacético, ya que su inventiva mejoró campos tan dispares como los sistemas multiplexados para telégrafo, la grabación y reproducción de sonidos mediante el fonógrafo, la iluminación de las ciudades con sus redes eléctricas, y la telefonía con el perfeccionamiento del micrófono de carbón. Sin olvidar un descubrimiento que en su momento pasó casi desapercibido, pero que pocos años más tarde revolucionaria el panorama de la radio: el comprobar que bajo ciertas condiciones la corriente eléctrica podía atravesar el vacío de una lámpara. Tampoco podemos ignorar a David E. Hughes, inventor de los inductores balanceados, de un sistema de comunicación por inducción magnética capaz de trasmitir código Morse, y según diversas fuentes, autor de una experiencia de emisión y recepción de ondas electromagnéticas dos décadas antes que el propio Hertz.
Pero sin duda, entre todos los nombres meritorios que trabajaban en este país al nacer el siglo XX, destacaba Nikola Tesla, cuya intuición y capacidad de inventiva superó probablemente a todos los demás.





Tesla nació en 1856, en el seno de una familia servia que residía en la ciudad de Similjan, perteneciente al imperio Austrohúngaro. Cursó estudios de ingeniería eléctrica en la Escuela Politécnica de Gratz y en la ciudad de Praga, donde pronto sus profesores pudieron comprobar que se encontraban ante con un alumno especial, muy inteligente, capaz de memorizar textos completos y desarrollar las ideas más geniales, aunque en este aspecto, el renombrado Jacob Poeschl le aseguró escandalizado en una ocasión, que nunca, en ningún caso, el joven conseguiría fabricar el motor de corriente alterna que había propuesto.
En Europa, Tesla trabajó en la instalación de una central telefónica en Budapest, con los hermanos Puskas, y en París, en la Société Electrique Edison, dedicada a las redes de alumbrado.

En 1884 emigró a Estados Unidos, contratado por los Talleres de Máquinas Edison de Nueva York. Aunque no permaneció mucho tiempo en ellos, ya que le fue negada una recompensa de 50.000 dólares que el propio patrón había ofrecido a quien consiguiera desarrollar una lámpara de arco estable para iluminación.

Tesla abrió un laboratorio en la calle Houston y decidió comercializar dicha lámpara personalmente, pero esta vez fueron sus socios quienes le engañaron una vez obtenidas las patentes, y el ingeniero se vió obligado a trabajar de albañil para poder comer. Ideó después un motor termomagnético que se demostró inviable, pero entonces retomó su idea del motor de corriente alterna, y a diferencia de algunos modelos monofásicos que ya funcionaban con bajo rendimiento, imaginó uno cuyo principio se basara en campos magnéticos rotatorios creados a partir de un sistema polifásico de corrientes. Para ello utilizó dos tensiones alternas desfasadas 90 grados que desde las bobinas del estator, inducían en el rotor una fuerza contraelectromotriz que le obligaba a girar. El motor tenía un rendimiento elevado, su velocidad era muy estable y al carecer de escobillas no producía chispas ni estaba sujeto al desgaste en las delgas y colectores de sus equivalentes de continua.
En 1888, el ingeniero se encontraba en un buen momento. Había recibido financiación de la Western Electric y el industrial George Westinghouse compró sus patentes ligadas a la generación, transporte y utilización de la corriente alterna. En este aspecto, hay que relatar la creciente y pública enemistad que le profesaba Edison, ya que todo su imperio eléctrico estaba basado en la corriente continua, y temía que los exitosos desarrollos de Tesla acabaran por perjudicarlo.
Mientras tanto, el motor bifásico vendido a Westinghouse evolucionó hacia el trifásico de jaula que conocemos hoy en día. Así como los generadores y transformadores de la misma tecnología, que fueron instalados por primera vez en una nueva central hidroeléctrica construida en las Cataratas del Niágara, cuya corriente llegó primero a la ciudad de Búfalo, para iluminar algo más tarde los barrios céntricos de Nueva York.


Motor bifásico de Tesla y generadores trifásicos de la Central del Niágara



Sin embargo, el espíritu inquieto de Tesla no pudo continuar su relación contractual y exclusiva con la empresa Westinghouse. Su interés se movía por volubles impulsos personales, centenares de nuevas ideas le bullían en la mente, y una vez desarrollado el motor que su antiguo profesor había considerado imposible, decidió de nuevo independizarse.
Construyó un laboratorio en South 5th. Avenue y comenzó a investigar los fenómenos de resonancia en las líneas eléctricas como método para aumentar su efectividad, lo que inevitablemente le condujo hacia frecuencias de cada vez más altas, ya en el campo de las ondas de radio. En 1891 mostró una de sus realizaciones más famosas, un “trasmisor amplificador de energía”, que recibió el nombre popular de Bobina de Tesla, capaz de generar una potencia considerable en alta frecuencia y altísima tensión, y que aparte de crear un fuerte campo electromagnético a su alrededor, producía espectaculares chispas de varios metros de longitud.


Bobina de Tesla de forma cónica, circuito básico y modelo de construcción actual realizado por un aficionado australiano.



En esta época, Tesla realizó las primeras radiografías sobre placas de óxido de zinc de las que se tiene constancia e inventó la bombilla fluorestente, derivada de los tubos de descarga de gases de Geissler y Crookes. Este nuevo dispositivo de iluminación era un tubo de cristal que contenía gases nobles, principalmente neon y argon a baja presión, y cuyas paredes internas habían sido revestidas de fósforo.
En los tubos de descarga, al aplicarles una diferencia de potencial entre dos electrodos, el gas se ilumina con distintos tonos, dependiendo de la composición del gas. Pero en los tubos de Tesla no existían tales electrodos, y el gas era excitado a distancias de varios metros por el campo electromagnético creado por sus enormes bobinas generadoras. La diferencia era tambien que en sus tubos el fósforo resplandecían con una luz blanca y brillante, reconvirtiendo de esta forma la parte ultravioleta del espectro de emisión, que de otra forma se perdía en el propio cristal.

En sus experiencias con tubos de baja presión, observó que algunos de ellos eran capaces de rectificar las ondas de radio, es decir, convertir su oscilación alterna en una corriente continua pulsante capaz de excitar un auricular, y sin embargo, con su atención puesta en otros temas, no hizo demasiado caso del fenómeno y abandonó una prometedora línea de investigación que otros utilizarían pocos años después.


Tesla y el escritor Mark Twain iluminando fluorescentes por inducción, y dibujo alegórico de la experiencia publicado en una revista.



A diferencia de Alexander Popoff y de Marconi, Tesla apreció desde el principio la importancia de los circuitos sintonizados en la generación y recepción de ondas. Una bobina de cierto valor, asociada a un condensador determinado, generaba o recibía ondas de una cierta frecuencia. En 1893 inició sus experiencias con la bobina de inducción y el cohesor de Branly, y en poco tiempo consiguió perfeccionar su sistema de radio hasta enlazar su laboratorio de la Quinta Avenida con el hotel de Manhatan donde estaba hospedado, mediante antenas sostenidas por globos.

Nikola era un personaje excéntrico, que tan pronto declaraba proezas que sólo estaban en su imaginación, como se callaba otras llevadas a buen término. El caso es que no dio mucha publicidad a estos resultados, pero es indudable que mientras en Europa, Guillermo Marconi aún no sabía qué hacer con su vida de adolescente y por tanto las incipientes ondas hertzianas ni siquiera habían perturbado el jardín de la villa de Pontecchio, en otro contiente ya se había descubierto la radio con los mismos componentes básicos que tanto el italiano como otros europeos utilizarían después.
Y en este momento, tal vez cuando estaba a punto de presentar su invención al mundo, inesperadamente, su laboratorio se incendió. Perdiendo todos su aparatos y la documentación que había acumulado sobre sus investigaciones.

En 1898, con su laboratorio ya reconstruido, presentó una maqueta de dos metros de longitud de un barco dirigido por radio, que flotaba en un estanque artificial en el Madison Square Garden, y que podía arrancar y evolucionar, cambiando de dirección y de sentido de marcha, e incluso hacer parpadear las luces a voluntad del ingeniero.


Buque radiocontrolado de Tesla. Imagen externa y disposición interior.



Se cuenta que los presentes en la demostración repartieron sus palabras entre el asombro y la incredulidad, y no faltaron quienes, por la reciente guerra con España, vieron en el invento una posible utilidad militar al permitir que botes cargados de explosivos se lanzaran directamente contra los buques enemigos en el trascurso de una batalla.

Parecía evidente que Tesla llevaba ya varios años controlando perfectamente la técnica de la radio, con procedimientos y circuitos adelantados que podrían haberle otorgado reconocimiento y riqueza, y sin embargo, a impulsos de su extraña personalidad, un año más tarde anunció que dejaba Nueva York para instalarse en un remoto lugar del centro del país.
Aprovechando una subvención del millonario John Jacop Astor había decidido construir un nuevo laboratorio en Pikes Peak, cerca de Colorado Springs. La elección no fue gratuita, ya que el investigador necesitaba grandes cantidad de energía en forma de corriente alterna, que le fue ofrecida por la central de El Paso Power Company. Tenía además la ventaja de ser un paraje alejado de los curiosos y donde las energías libres de la naturaleza, que Tesla pretendía controlar, se mostraban en toda su magnificencia.


Vista de Colorado Springs y del laboratorio de Pikes Peak en 1899



Nikola Tesla sólo permaneció nueve meses en este lugar, en un período que sus biógrafos calificaron como fértil y oscuro a la vez.
Desarrolló un nuevo cohesor giratorio automático que no precisaba del típico golpe para retornarlo a su estado de reposo. Con este dispositivo, cuya respuesta calibró con generadores de radiofrecuencia electromecánicos, realizó pruebas de recepción de tormentas eléctricas y diseñó receptores muy sofisticados de altísima sensibilidad, entre 50 y 500 microvóltios, cuando los contemporáneos, perfeccionados por Marconi, apenas bajaban de los 10 volts.
Para ello utilizó por primera vez el principio de realimentación positiva, en que una débil señal procedente del cohesor era convertida en radiofrecuencia mediante un ruptor operando a 90 Hz. Y con dicha señal, elevada en impedancia por un transformador doblemente sintonizado (casi una copia reducida de su famosa bobina), atacaba de nuevo el mismo cohesor hasta llevarlo a la avalancha final.
Este sistema no sólo cebaba el cohesor con débiles señales, si no que también tenía la ventaja adicional de causar un efecto de resistencia negativa que aumentaba el factor de calidad “Q” de los circuitos resonantes, con lo que el pico de sintonía se estrechaba enormemente y mejoraba la selectividad.
Otros receptores más simples utilizaban doble cohesor, cebando el segundo con la radiofrecuencia creada a partir de la señal débil del primero.


Imagen y circuito de un receptor autoregenerativo de Tesla



Sin embargo, la investigación más extraña que fue llevada a cabo en este lugar tuvo que ver con el intento de utilizar las ondas radioléctricas como portadoras de energía.
Tesla venía del ramo eléctrico, y su tendencia constante era decantarse hacia él. Si duda alguna, la idea más fantástica que tuvo en su vida fue la de utilizar el suelo y la atmósfera para trasmitir a grandes distancias la potencia electromagnética creada en sus enormes bobinas de inducción. En estas pruebas llegó a generar chispas de 40 metros de longitud y algunos testigos realizaron afirmaciones no contrastadas que había conseguido encender lámparas de incandescencia a distancias de varias millas del laboratorio.
Tesla afirmaba que la Tierra tenía su propio punto de resonancia, causado por las características de conductividad del suelo y de la atmósfera actuando como dieléctrico común. Calculó que dicho valor era de 6 Hz, muy cerca de los 8 Hz que afirmaba poder generar con sus aparatos. Según su idea, todo el planeta actuaría como un gigantesco circuito oscilante L-C, capaz de acumular energía desde cualquier punto, y al instante podría ser extraída en las antípodas para su utilización.


Descargas electromagnéticas en el interior del laboratorio de Pikes Peak



Mientras tanto, en la ciudad de Colorado Springs comenzaban a alzarse algunas voces contra el investigador. Cuando Tesla arrancaba sus máquinas, los apagones eran frecuentes, y el director de la planta de energía eléctrica le reclamaba una importante cantidad por haberse quemado uno de sus generadores a causa de una sobrecarga causada en el laboratorio. Los periódicos, a falta de informaciones fiables sobre qué estaba sucediendo realmente en la montaña, magnificaron los rumores de la gente, situando el colofón en unas declaraciones del propio Tesla, en el sentido que sus potentes señales habían rodeado la Tierra y también alcanzado el planeta Marte, desde donde había recibido respuestas de radio procedentes de otra civilización.

Esta publicidad negativa hizo mella en sus mecenas y Tesla tuvo que abandonar.
¿Qué quedó realmente de aquella experiencia? Pues una minuciosa aunque parcial información escrita en sus “Colorado Spring Notes” y las ruinas de un laboratorio sin rastros que delataran su breve actividad. Quedaron algunas buenas ideas que otros investigadores retomarían al nacer la electrónica, y un aura de misterio aprovechada desde entonces por visionarios y espiritistas para reafirmar sus quebradizos razonamientos de salón.


Fragmento de texto y gráficos contenidos en sus “Colorado Spring Notes”



A la luz de los conocimientos que se tienen hoy en día, es dificil de aceptar que Tesla consiguiera efectuar su difusión de energía de manera eficaz, ya que frecuencias tan bajas implican bobinas de tamaño ingente y radiantes de miles de kilómetros de extensión. Y sin embargo, en justicia debemos reconocer que Tesla tenía una parte de razón. En 1952 Winfried Otto Schumann demostró matematicamente que existía una resonancia atmosférica en la frecuencia de 7,83 Hz. En cuyo punto, el conjunto de la capa de aire que rodea la tierra actúa como una cavidad resonante parecida a un guiaondas, y cuya acción afecta al comportamiento de las líneas eléctricas, especialmente de 60 Hz, por su proximidad con el séptimo armonico de este valor.
Esta frecuencia, perfectamente detectable con las bobinas de inducción adecuadas, parece acumular el “rumor eléctrico del orbe” en un momento dado, especialmente de las tormentas de rayos que tienen lugar en cualquier parte del mundo.

El caso es que creyera o no realmente en su quimera, nada más regresar a Nueva York, Tesla desplegó una gran actividad promocional. Publicó un larguísimo artículo en la revista Century, en que hablaba del “Problema de aumentar la energía humana”, y donde prometía la comunicación global y la difusión sin límites de la energía inalámbrica para uso general.
De esta manera, con su renovada fama, obtuvo 150.000 dólares del banquero J.P. Morgan y pudo retomar su actividad. Denunció a la Marconi Telegraph & Signal Company por apropiarse de algunas de sus patentes, y en 1901 comenzó a construir su obra más espectacular; la llamada Torre de Wardenclyffe, que se alzaría junto a un nuevo laboratorio en Shoreham, Long Island, en un espacio de 200 acres cedidos por James S. Warden.


Torre de Wardenclyffe y representación del sistema de comunicación global de Tesla


Es muy posible que cuando a finales de noviembre de este mismo año Guillermo Marconi llegó a bordo del S.S. Sardinian a América, para intentar su primera comunicación trasatlántica, aún no fueran visibles las estructuras de la impresionante torre radiante de 60 metros que se levantaría en aquel lugar... Aunque el italiano tampoco debía estar demasiado preocupado por su contrincante, porque después de todo, ambos hombres tenían una visión tan diametralmente opuesta de la ciencia que sus metas personales nunca llegarían a chocar. Mientras para uno era negocio, para el otro era pasión. Mientras el primero sólo pretendía engrandecer su empresa, el genio inclasificable de Nikola Tesla soñaba en convertir su pretendido sistema mundial de comunicaciones en una central energética que alumbrara de forma gratuita el futuro de la humanidad.

Continuará...

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LOS ORIGENES DE LA RADIO - CAPITULO VI - LA EVOLUCIÓN DE LA TÉCNICA

Al acabar el primer año del siglo XX ya era evidente que la radio había dejado de ser una curiosidad de laboratorio para convertirse en una realidad que prometía revolucionar las comunicaciones. Las estaciones terrestres de Marconi en Inglaterra y de Slaby en Alemania ya comunicaban ciudades a distancias superiores a los 50 km, el enlace inalámbrico a través del Canal de la Mancha casi triplicaba esta distancia, y la estación de Niton en la isla de Wight había cubierto más de 300 km. al contactar con el cabo Lizart con total seguridad.
En España, los progresos eran mucho más modestos, pero el comandante del Cuerpo de Ingenieros Julio Cervera había instalado estaciones de diseño propio que enlazaban Ceuta, Melilla y Cádiz, y estaba a punto de comenzar las pruebas entre Baleares y la Península.
De forma paralela, muchos buques, tanto en Inglaterra, como en Italia y Rusia comenzaban a equipar sistemas de telegrafía sin hilos que permitían mantener el contacto entre ellos y con tierra, pudiendo los pasajeros enviar y recibir telegramas, y que en algunos casos ya habían servido para emitir señales de auxilio en caso de emergencia.

El físico Adolf Slaby, fotografía y postal conmemorativa


La técnica utilizada mayormente era la misma que cinco años atrás: trasmisores a chispa y receptores a cohesor. Aunque, a medida que el interés por las ondas electromagnéticas iba en aumento, se producía un verdadero trasiego de investigadores procedentes de otros campos de la ciencia, cuyas ideas, a veces innovadoras, conseguían mejorar paso a paso las características de los equipos.

** TRASMISORES **

En los trasmisores, el primitivo explosor de chispas de Augustus Righi, formado por dos esferas inmersas en aceite, fue sustituido por la variante de Marconi, con cuatro esferas espaciadas entre ellas. Pero más importante era que dichos explosores, en un principio conectados directamente a la antena y a la toma de tierra, en una configuración que no permitía la sintonía, excepto por la resonancia natural de la propia antena, pasaron a adoptar el circuito propuesto por Ferdinand Braun, que colocaba el explosor en serie con un circuito oscilante primario LC (bobina-condensador), cuyos valores establecían la frecuencia básica de oscilación. Y acoplado inductivamente al mismo, otro circuito secundario de menor impedancia, con uno de sus extremos unido a tierra, y el otro a la antena a través de un acoplo de inductancia variable.
Este sistema evitaba que la antena actuara como oscilador principal, dejándola como un resonador secundario de la oscilación creada en el circuito LC. De esta manera, no solamente el radiooperador podía cambiar más fácilmente la frecuencia de emisión, variando la inductancia de la bobina o la capacidad del condensador, si no que además, con este sistema, la oscilación amortiguada se mantenía más tiempo al cesar el arco del explosor.

Explosor Marconi de cuatro esferas. El espacio entre las dos centrales podía llenarse de aceite o parafina.


Circuito oscilador de Ferdinand Braun


En la tecnología de chispa, la potencia media del emisor era proporcional a la potencia de pico de cada oscilación multiplicada por el número de arcos, o de trenes de oscilaciones amortiguadas que se producían en un tiempo determinado. Por tanto, de acuerdo con esta definición, para aumentar la potencia lo más fácil era aumentar el número de trenes de oscilaciones por segundo.
Sin embargo, en las estaciones equipadas con cohesor de Branly, y a causa de las especiales características de este componente, era la potencia de pico y no la potencia media lo que determinaba el alcance máximo. De tal suerte, que los investigadores, con Marconi a la cabeza, intentaran conseguir que la energía de "pico" trasmitida fuera lo más alta posible, aunque la "media" sólo representara una cien milésima parte de este valor.
Descubrieron también que el mejor camino para conseguir más potencia de pico consistía en aumentar la energía almacenada en el condensador del circuito oscilador primario. Y como la energía responde a la expresión...

E=1/2 CV²

... existían dos caminos para ello: aumentar la capacidad el condensador o la tensión a la que éste se cargaba.
El primero de ellos está limitado por el cambio que produce en la frecuencia de oscilación, según la fórmula...

Fórmula de la frecuencia de oscilación de un circuito LC


... donde se ve que se podría aumentar el condensador C sin afectar a la frecuencia, si a la vez se disminuía porcentualmente el valor de la bobina L, de manera que producto LC no se modificase. Este camino, sin embargo, produciría el cambio de la impedancia total y su adaptación al circuito de antena, que con valores pequeños de L se vería negativamente afectado.
Por este motivo, el sistema elegido para aumentar la potencia era principalmente el de aumentar la tensión de carga del condensador.

Los primeros trasmisores de Hertz, Lodge, Popoff y Marconi estaban excitados con bajas tensiones procedentes de pilas químicas o de baterías recargables. Pero muy pronto pasaron a utilizarse dinamos de media tensión, y después alternadores que proporcionaban hasta 1.500 volts, y que a su vez eran aumentados a 15.000 por trasformadores de relación 1:10.
Siguiendo este camino, algunos investigadores se propusieron incluso de llegar a los 150.000 volts, pero los inconvenientes de manipulación y aislamiento a que obligaban tensiones tan altas, desaconsejaron finalmente su uso, manteniéndose por muchos años los 15 kV como valor mas o menos "estándar" en las estaciones de potencia media.

De otro lado, si importante era la tensión máxima, casi más lo era controlar el punto de disparo de la chispa y el tiempo que el arco se mantenía activo en cada ciclo.
Desde el principio, los pioneros de la radio observaron que el alcance efectivo del equipo solía aumentar sensiblemente al disminuir hasta cierto punto la distancia entre los electrodos del explosor. A pesar que, era evidente, con una disposición de "chispa corta", la tensión en bornes del condensador sólo alcanzaba una fracción de la que acumularía el máximo teórico de energía en el sistema.
Este fenómeno es debido a que la oscilación del resonador sólo puede mantenerse a través del arco de la chispa, y éste debe durar al menos el tiempo necesario para que se produzcan las tres o cuatro oscilaciones de mayor amplitud. Si la chispa es larga en tamaño, durará mucho menos en tiempo, tal vez incluso sólo una fracción del primer ciclo de radiofrecuencia, con lo que la potencia transferida a la antena será mucho menor.
El caso contrario, de chispa demasiado corta en tamaño, es menos perjudicial, aunque también desaconsejable. Porque la duración excesiva del arco ya no compensará la caída de tensión y cargará además a la fuente de alimentación con un consumo inútil, que no producirá radiofrecuencia, pero que disminuirá la capacidad de repetición de chispas y perjudicará la potencia media de emisión.

Por este motivo, se llegaron a probar diversos sistemas de control de chispa:

a) Si se utilizaba una tensión continua de excitación, ésta cargaba el condensador en una rampa exponencial inversa, muy rápida al principio y más lenta después, determinada en todo caso por la resistencia interna de la fuente de tensión. Pongamos por ejemplo que la distancia de los electrodos del explosor fijo, del tipo Righi, se ajustara para que saltara arco al 75% de la tensión máxima. Al establecerse el arco, el condensador comenzaba a oscilar a la frecuencia de emisión través de él, descargándose un poco a cada ciclo. En realidad, dependiendo de la amortiguación del propio circuito y de la antena acoplada, la carga contenida no solía permitir más de diez ciclos seguidos de radiofrecuencia, siendo cada uno de una amplitud comprendida entre 3/4 y 1/4 del anterior.
Cuando la tensión ya no podía mantener el arco, éste se cortaba por sí solo y se iniciaba de nuevo el ciclo de carga del condensador.
Esta disposición proporcionaba muy poco control, y el máximo de ciclos de carga-descarga sólo podría aumentarse con una fuente de alimentación más potente, capaz de suministrar más corriente en menos tiempo.
Los esplosores fijos tenían además el inconveniente de ser muy inestables, ya que el punto de disparo disminuía al calentarse el metal, hasta el punto en que podía llegar a no apagarse. Otro factor era la inevitable oxidación superficial que se producía en la bolas de bronce o latón, que aumentaban la tensión de disparo hasta llegar a interrumpir el propio arco.

b) Si se utilizaba corriente alterna, con el mismo tipo de explosor, los problemas de ajuste eran menores, el autoapagado estaba asegurado con el paso por cero de la tensión y, dentro de los márgenes de potencia de la fuente, se podía controlar el número de chispas variando la velocidad del alternador, aunque entonces era la fase de la propia corriente y su forma la que dictaba el tiempo disponible para la carga del condensador, así como la duración del arco, que seguía siendo incontrolable.

Por este motivo se comenzó a pensar en ruptores-explosores de funcionamiento mecánico cuyo cierre y apertura se pudiera controlar a voluntad. Los primitivos de vibración, como los autoosciladores que equipaban los carretes de Ruhmkorff o el más moderno de Wehnelt sólo podían usarse con tensiones bajas, ya que sus contactos estaban forzosamente próximos entre sí. Por ello, se desarrollaron los ruptores rotatorios, en que un motor autónomo hacía girar un disco de material aislante en el que se había atravesado una espiga metálica. El disco, a su vez, giraba insertado entre dos discos o contactos fijos, igualmente aislantes.
Normalmente, los contactos de se disponían a distancia suficiente para que no pudiera establecerse un arco directo entre ellos, pero cuando el disco central a comenzaba a girar y la espiga metálica pasaba entre ambos, la distancia real disminuía drásticamente y saltaba la chispa. De esta manera, variando las distancias de los contactos y de los discos entre sí, se podía apagar el arco en el momento deseado.
Marconi utilizó durante años este tipo de explosor, que funcionaba razonablemente bien con corriente continua, permitiendo variar el número de chispas por segundo, pero su funcionamiento era muy irregular con la alterna, cuyos máximos de tensión sólo coincidían en algunos momentos con los contactos próximos. Por este motivo, el profesor Reginald A, Fessenden lo modificó acoplándole un motor sincrónico, que permitía que el punto de disparo de cada chispa pudiera ajustarse con la propia fase del alternador de alimentación, con lo que el control del arco de descarga se conseguía por completo.

Antiguo explosor rotatorio y modelo síncrono de nueva construcción


Con los explosores rotatorios, el rápido ritmo de activación-desactivación del arco añadía además una modulación "musical" a la emisión, con frecuencias de audio comprendidas entre 400 y 800 Hz, mayores al utilizar corriente alterna, ya que en este caso, en cada semiciclo se producía una chispa y por tanto la frecuencia de modulación final resultaba duplicada.
Desgraciadamente, esta característica no podía ser aprovechada por los receptores a cohesor de Branly, demasiado lentos de respuesta, pero los operadores que utilizaban nuevos modelos experimentales equipados con detector-rectificador, podían distinguir perfectamente en sus auriculares las señales de estaciones diferentes operando a la vez en bandas congestionadas.

Una mención aparte debe hacerse sobre un tipo de explosor rotatorio de altísima velocidad, nuevamente salido de la mente del genial R.A. Fessenden en 1900. Su sistema, calificado como "estallador de chispas" funcionaba a la increíble velocidad de 10.000 arcos por segundo, y lejos de la intención de producir una modulación audible, su idea era precisamente la contraria; que la cadencia de chispas fuera inaudible para poder ser modulada por la voz humana.
Un año después, viendo que las chispas, por rápidas que fueran, eran un método demasiado irregular y ruidoso como para permitir esta función, desarrolló un alternador que proporcionaba una onda senoidal continua y casi pura de 10.000 Hz., lo cual, pese que entonces no se reconoció, representaba un enorme salto cualitativo en la tecnología de la radio, y el camino que de la mano de la electrónica enterraría definitivamente a los trasmisores de chispa cuatro lustros después. Aunque entonces, los problemas mecánicos que implicaban generar frecuencias más altas por este método, o adaptar las antenas a los 10 Khz. obtenidos, fueran imposibles de solucionar.

Explosor o “estallador” rotatorio de 10.000 Hz. de Reginald A. Fessenden


En cuanto a la alimentación principal, los trasmisores de emergencia siguieron dependiendo de grupos de baterías conectados en serie hasta conseguir la tensión necesaria, pero en los de media y alta potencia se utilizaban dinamos o alternadores conectados a las incipientes redes de alumbrado, movidas por molinos de agua o de viento e incluso con máquinas de vapor.


** ANTENAS **

A diferencia de la propia existencia de las ondas electromagnéticas, que venían precedidas de la base teórica de James Maxwell, la ausencia de un fundamento matemático que explicase el funcionamiento de las antenas, provocó que en 1901 coexistieran muchos sistemas distintos, fruto de las experiencias de los diversos investigadores, que a veces sin demasiado fundamento, defendían a capa y espada disposiciones extrañísimas o cuanto menos discutibles.

Las primeras antenas utilizadas fueron sin duda los resonadores en forma de dipolo de Heinrich Hertz, cargados con bolas metálicas en los extremos, que en experimentos posteriores acabaron convirtiéndose simples superficies de metal.
La idea inicial para los dipolos era que ambos brazos de la antena debían terminar en algo parecido a las armaduras separadas de un condensador, cuyo campo eléctrico "agitase" el éter entre ambas, provocando la trasferencia de energía desde la chispa del generador al campo electromagnético.
Más tarde, cuando se vio que el camino de la comunicación inalámbrica pasaba por utilizar frecuencias más bajas, y por tanto antenas de mayor longitud, el dipolo dio paso a la antena vertical, formada por un elemento radiante colocado en esta posición y una toma de tierra que constituía el "espejo eléctrico" del primero. En aquel momento, muy pocos creían que un simple hilo de cobre de pequeña sección pudiera ser un buen radiador. La idea general era que debía poseer la superficie conductora suficiente para seguir formando con la tierra el "efecto condensador" de los primeros dipolos.
Marconi, por ejemplo, pese que al sustituir el cuadrado metálico de sus primeros experimentos en la villa de Pontecchio por una antena de hilo delgado, pasó de alcanzar pocas decenas de metros a más de 2 km, siguió creyendo que la parte radiante debía tener una "superficie metálica" para que la trasferencia de energía entre un medio y otro se realizara adecuadamente. En 1901 seguía considerando la necesidad de instalar grandes superficies radiantes en las cubiertas y mástiles de los buques, aunque expresaba sus temores que tales artefactos representaran un grave problema con tiempo tormentoso.

Primitivas antenas de Marconi


Extrañas antenas emisora y receptora del español Jorge Noble, según patente de 1899


En 1901, las tendencias en antenas se podían agrupar en tres tipos distintos:

1) Las antenas verticales "consistentes", de muchos hilos agrupados en forma de cilindro o de cono para aumentar la superficie eléctrica, o cargadas en su parte más alta con elementos capacitivos, como placas metálicas o "sombreros" de diferentes tipos. Las antenas de la primera variante de este tipo serían las que Marconi utilizó en la mayoría de sus estaciones.

Antena Marconi de la estación de Poldhu, dibujo teórico y realización práctica


Antena de Julio Cervera en Cerro Chamorro, Ceuta


2) Las antenas de cilindros concéntricos, inventadas por el capitán francés Ferrie. En que el elemento radiante tiene la forma de un cilindro metálico, que contiene otro de menos diámetro en su interior, conectado a tierra y aislado eléctricamente del primero.
Esta idea fue presentada por su autor en el Congres International d'Electricité de 1900, en París, y según parece, ofrecía un acusado pico de sintonía, mayor que en las antenas de conductores aislados.
Un análisis actual explicaría el porqué de esta característica. Los dos cilindros formaban un conjunto resonante con fuerte carga capacitiva, y sin duda con un Factor de Calidad bastante alto, aunque ello fuera probablemente a causa de poseer un bajo amortiguamiento por radiación. En pocas palabras, estas antenas podían separar mejor las señales de frecuencias similares, pero en cambio, era de prever que su ganancia de trasmisión y recepción no fuera demasiado elevada.
A este respecto, en unas pruebas efectuadas entre St. Caterine, en la Isla de Wight, y Poole, separadas por 31 millas, se obtuvieron resultados aceptables, aunque inferiores a las antenas de "hilo" más convencionales.

Diagrama de antena "Ferrie" patentada por Marconi


Trasmisor “móvil” de Marconi, con antena “Ferrie”, montada en un vehículo a vapor


3) Las antenas de "bucle cerrado" como la de Slaby o la de Lodge.
Este tipo de antenas tomaban la forma de un bucle resonante cerrado. La de Sir Oliver Lodge consistía en sustituir la bobina del circuito resonante, por una espira de grandes dimensiones. Y en cuanto a la de Slaby, que ofrecía un mayor rendimiento que la anterior, estaba formada por dos conductores verticales unidos en su parte superior por una bobina. Estando los dos extremos bajos, uno de ellos conectado al condensador del circuito oscilante, y el otro a tierra.

Gráficos de las antenas de Oliver Lodge y la de Adolf Slaby


Trasmisor y receptor Lodge de bucle cerrado


Otra de las ideas que se estaban abriendo paso en los círculos de la radiotecnia era que parecía existir una relación entre la altura de la antena y el alcance de los equipos. Algunos teóricos afirmaban que para establecer comunicación, las antenas debían compensar con la suma de sus alturas la curvatura terrestre. Marconi tenía sus dudas, ya que en su enlace a través del Canal de la Mancha, las antenas no alcanzaban ni con mucho los 300 metros que habría sido necesario. De sus propios cálculos dedujo un resultado menos lineal (pero igualmente inexacto) al afirmar que el alcance dependía del cuadrado de la suma de alturas.

Los resultados prácticos superaban tanto a los cálculos teóricos de propagación que se comenzó a sospechar la existencia de algún fenómeno desconocido que posibilitaba la comunicación a grandes distancias. Hertz ya había demostrado que la radiación electromagnética creada por chispas estaba sujeta a las mismas difracciones y reflexiones que la luz, aunque la dificultad para efectuar mediciones fiables con frecuencias de rango bajo indujeron a pensar en un fenómeno añadido que permitiera a dichas ondas "doblarse" para seguir la curvatura terrestre.
Las dudas y elucubraciones continuarían un año más, hasta que el inglés Oliver Heaviside y el americano Arthur Kenelly descubrieran de manera independiente la reflexión de las ondas de radio en capas ionizadas de la alta atmósfera.

El físico Oliver Heaviside



** RECEPTORES **

Los detectores a cohesor de Branly tenían la gran ventaja de ser baratos y fáciles de construir. Sus características, además, como el fenómeno de avalancha, permitía utilizar circuitos receptores muy sencillos que a su vez proporcionaban suficiente potencia para activar una lámpara eléctrica, un timbre o un registrador telegráfico.

Las desventajas, en cambio, eran que necesitaban la denominada descohertización externa, en forma de golpe en los normales o de giro en los modelos rotatorios de Tesla. Y el hecho que esta reactivación fuera mecánica implicaba forzosamente un tiempo muerto considerable, mayor de 1/10 de segundo, en que el dispositivo no era capaz de recibir nuevas señales. Esto impedía que pudieran reproducir la "modulación musical" de los emisores avanzados, limitándose a dar señales de acuerdo a su propia cadencia de cebado-reactivación, tanto si la excitación procedía de un emisor real, como si era provocada por una descarga atmosférica, e impidiendo por lo tanto que el operador reconociera la diferencia.

Cohesor Marconi poco usual, de múltiples elementos en serie


Con todo, su mayor inconveniente era la falta de sensibilidad, ya que los modelos más perfeccionados de Marconi, con una composición del 95% de níquel y 5% de plata, raramente se activaban con valores inferiores a los 10 voltios de señal. Naturalmente, podríamos recordar que los circuitos autoregenerativos de Tesla habían conseguido mejorar la sensibilidad conjunta del receptor en un factor de entre 15 y 150 a 1, el problema era que al seguir dependiendo de un cohesor de limaduras metálicas, intrínsecamente inestable, tales circuitos daban una gran cantidad de falsas señales que los convertían en sistemas de dudosa utilidad para el tráfico normal de mensajes telegráficos.

Por este motivo, y ante la evidencia que los cohesores derivados del modelo de Branly habían llegado al final de su evolución, muchos investigadores comenzaron a investigar detectores más sensibles, cuyo principio de funcionamiento se basara en la rectificación de la onda de radio, ya que ésta, al ser convertida de alterna a continua pulsante, podía filtrarse con diferentes medios y permitir la recepción de forma mucho más selectiva y segura a través de auriculares.

En este contexto, en septiembre de 1901, Marconi patentó un nuevo "cohesor" denominado Italian Navy, que en teoría había sido concebido a partir de una idea de Luigi Solari, un teniente de marina amigo suyo, el que a su vez, probablemente, la había obtenido de Paolo Castelli, un técnico naval italiano de rango inferior. El dispositivo estaba formado por un tubo de cristal que contenía un electrodo de carbón y otro ajustable de hierro que presionaban una pequeña gota de mercurio. Naturalmente, de "cohesor" sólo tenía la forma, ya que su funcionamiento, a igual que el presentado dos años antes por Jangadish Chandra Bose, se basaba en ofrecer más resistencia al paso de la corriente en un sentido que en otro, y no en un fenómeno de avalancha semejante al de Branly.
Pese a las numerosas críticas que una vez más le acusaban de apropiarse de una idea ajena, Marconi nunca reconoció al insigne físico hindú como autor real del invento.

Cohesor Italian Navy


J. C. Bose, por su parte, llevaba algún tiempo intentando utilizar su sensible "bolómetro de galena" para recibir señales de radio, pero al basarse en la variación de resistencia de los cristales de sulfuro al sufrir un calentamiento, la propia inercia térmica impedía su utilización en algo tan variable como una señal modulada. Y sin embargo, tal vez acordándose de unos estudios efectuados en 1874 por Ferdinand Braun sobre la conductividad asimétrica de la galena y las piritas de cobre, en 1901 anunció haber descubierto que el propio cristal de galena, en contacto con una punta metálica presionada por un muelle presentaba un marcadísimo efecto rectificador de la radiofrecuencia, mucho más acusado que el de su cohesor de mercurio plagiado por Marconi.
Su investigación prosiguió probando con puntas de distintos metales, desde los más comunes hasta los extraños, como el paladio o el uranio. Experiencias que lejos del interesado secretismo con que actuaban otros, fueron publicadas por el insigne científico en un artículo de difusión general.
Este dispositivo, llamado popularmente "catwiske", por su semejanza a unas barbas de gato, fue el antecesor de las famosas "radios a cristal" que durante varias décadas serían utilizadas como receptores económicos que no precisaban alimentación.

"Catwiskes" de galena de J.C. Bose, cristales del mineral y receptor de galena de diseño posterior


Entre los distintos métodos que también utilizaban mercurio como detector, figuraba el extraño cohesor Logde Muirhead, formado por una copa metálica llena de este elemento, y sobre el cual se había depositado una gota de aceite, que acababa extendiéndose en una delgada capa sobre el metal.
Cerca de su superficie se disponía además de un disco de hierro con el borde afilado que giraba lentamente con un motor. Mediante un ajuste manual, se bajaba el disco hasta que el filo tocara ligeramente la superficie de mercurio, aunque en realidad, ambos metales seguían separados por la delgadísima película del aceite dieléctrico, formando el símil de un condensador.
El sistema cerraba el circuito con un reóstato conectado a una pila en forma de divisor de tensión y un auricular. De manera, que al recibir una señal de radio suficientemente intensa, el campo eléctrico adicional producía una ruptura momentánea del dieléctrico de aceite, permitiendo que circulara una corriente puntual a través de la copa, que se traducía al instante en un "click" audible en el auricular.

Cohesor Lodge Muirhead


Cada uno de estos sistemas tenía ventajas e inconvenientes. El detector de mercurio de Bose, a igual que su variante de Marconi, era autoreactivable, pero su ajuste era extremadamente crítico, y presentaba un funcionamiento bastante irregular, con una sensibilidad no demasiado superior que los de Branly. El rectificador "catwiskle" de galena tenía en cambio un umbral de activación mucho menor, pero la sensibilidad era muy variable según las características mineralográficas de los cristales y el punto concreto donde eran "pinchados" por la aguja metálica, además, dichos puntos tendían a agotarse al poco tiempo y era necesario ir probando otros nuevos para mantener la recepción. Naturalmente, al no disponer de un sistema de recepción continua que indicara con su desvanecimiento el estado del contacto, un operador de radio podía estar durante horas "escuchando" un receptor sordo sin recibir mensaje alguno ni darse cuenta de la existencia del problema.

Para evitar todos estos inconvenientes, Reginald A. Fessenden desarrolló un nuevo detector "químico" basado en un principio totalmente nuevo.
Este detector fue llamado "barretter", algo así como "intercambiador" por su inventor, ya que "cambiaba" la corriente alterna de la onda de radio, en una continua que podía excitar un auricular. Fessenden creó su primer modelo en 1901, aunque no lo patentaría hasta el año siguiente.
En sus distintas versiones, costaba de un pequeño recipiente de platino o en otro mayor de cristal con un electrodo interno de plomo, que era rellenado de un electrolito compuesto por ácido sulfúrico diluido.
El segundo electrodo, colocado en la parte central del recipiente, era un tubo de cristal del que sobresalía la punta de un delgado hilo resistivo de wollaston, una aleación de platino con una pequeña cantidad de rodio.
Este detector estaba conectado en serie con una fuente variable de baja tensión y con un auricular de alta impedancia.
Para activarlo, el operador debía actuar sobre el ajuste del electrodo central hasta que tocara el electrolito. Después iba subiendo lentamente la tensión del divisor hasta que comenzaba a escucharse un fuerte ruido aleatorio en el auricular. Lo bajaba de nuevo hasta el punto en que desaparecía el ruido, y en este momento el detector estaba ajustado en su punto de mejor recepción.
El detector electrolítico de Fessenden se mostró como un sistema estable y de buena sensibilidad (sobre los 160 milivoltios), siendo incluso utilizado como patrón de ajuste de receptores durante muchos años.

Detector electrolítico "barretter" de R. A. Fessenden, con el circuitos asociado y dos modelos prácticos


La idea del ingeniero canadiense, que además de trabajar en el campo de la radio lo había hecho también en la química y la mecánica, fue tan original, que vale la pena detenerse un instante en comprender su funcionamiento:

1) Al conectar la batería, la corriente que circulaba a través del electrolito producía una capa de finísimas burbujas de hidrógeno que aislaban el propio filamento, con lo que aumentaba la resistencia y disminuía la intensidad a través de la propia célula y naturalmente en el auricular.
2) Al llegar una señal de radio, la alternancia de su fase producía una despolarización momentánea del filamento, con una brusca subida de la corriente, proporcional al impulso de antena, y que repercutía con un sonido en el auricular.
3) Al cesar o variar la intensidad de la señal, el filamento se "repolarizaba" rápidamente, siguiendo por tanto la corriente interna la evolución de la señal de entrada.

De esta manera, el "barretter" podía reproducir perfectamente los sonidos "musicales" de la modulación de la onda de radio, aunque las señales muy fuertes, así como las descargas atmosféricas podían dejarlo inoperante por unos segundos, y la propia naturaleza líquida del contacto dificultaba su uso en receptores móviles.


** EL PROBLEMA DE LA SINTONIA **

En esta descripción de los receptores operativos en 1900-1901, no podemos olvidar la creciente importancia que estaba adquiriendo el sistema de sintonía, como elemento diferenciador de estaciones que trabajaran a frecuencias próximas.

Hasta entonces, el emisor no sintonizado distribuía la energía electromagnética en un amplio espectro de frecuencias, determinado muy pobremente por la longitud de la antena, espectro que era de nuevo aprovechado por un receptor, igualmente de banda ancha, para activar el cohesor.
En esta configuración, ambos elementos parecían entenderse a la perfección. Aunque había un pequeño problema en el que nadie había reparado; un emisor de chispas y un receptor a cohesor, con antenas iguales, en realidad no estaban ajustados a la misma frecuencia. La explicación es la siguiente:
Las dos partes de la antena del emisor, bien fuera un dipolo abierto o un monoplo vertical con toma de tierra, al oscilar se encontraban eléctricamente unidas a través del arco de la chispa, con lo que la frecuencia natural de resonancia de cada brazo era la correspondiente al cuarto de onda de su longitud física.
En el receptor, en cambio, al tener el cohesor una altísima resistencia en reposo, las dos partes de la antena estaban de hecho separadas por un elemento aislante, con lo que su frecuencia natural de oscilación era entonces de media onda. Es decir, con antenas aparentemente iguales el receptor estaba sintonizado a una frecuencia doble que el emisor.

Receptor no sintonizado Marconi


Entonces, deberíamos preguntarnos ¿Porqué funcionaban las comunicaciones entre equipos que estaban realmente "desintonizados"?. La respuesta tiene que ver con las propias características de los mismos.
Funcionaban porque el emisor de chispas no sintonizado trasmitía energía en un espectro que se extendía a cientos de armónicos superiores de la frecuencia de resonancia natural de su antena. Y el receptor, que en teoría podía captar desde el segundo armónico hacia arriba, (frecuencia que para él era la fundamental), aún podía captar un buen porcentaje de potencia emitida para activar el cohesor.
Este "desajuste" se solucionaría por sí solo al incorporar los primeros sistemas de sintonía en los receptores, ya que con ellos la antena se independizaba del cohesor y quedaba permanentemente unida a su "espejo eléctrico", es decir, al otro brazo del dipolo o a tierra a través de la bobina, resonando entonces a la misma frecuencia que en el emisor.

Por otra parte, con la creciente potencia de las estaciones que surgían en Europa y América, un amplísimo espacio radioeléctrico de muchas millas alrededor de las mismas resultaba inutilizable. El sistema de sintonía variando la longitud de antena se demostró muy poco eficaz. Durante la trasmisión de la Copa América de Vela llevada a cabo en Nueva York por los equipos de Marconi, Lee de Forest y Pickard, las interferencias mutuas eran tan graves que la organización de la regata decidió prescindir de este sistema y seguir trasmitiendo las órdenes y resultados con los viejos sistemas de banderas de señales y telégrafos de cable.
Por ello, muchos investigadores que hasta entonces se mostraban reacios comenzaron a aceptar la necesidad de la "sintonía" en la trasmisión inalámbrica. Pero, para llegar a este punto, desde que Nikola Tesla descubriera su importancia en 1891, durante la construcción de su famosa bobina, tuvieron que pasar casi diez años en que los pioneros prácticos de la radio y los teóricos del electromagnetismo enfrentaron sus puntos de vista en más de una ocasión.
Como fuera, a finales de 1901, Guillermo Marconi parecía haberse convertido en el apóstol de la sintonización, presentándose en sus declaraciones casi como el descubridor y promotor de esta técnica. Pero si echamos un rápido repaso a la cronología, podemos ver que, una vez más, la imagen que el italiano vendía de sí mismo difería algo de la realidad.

- En 1891, Tesla creó su famosa bobina generadora de ondas de radio, utilizando para ello dos circuitos sintonizados en configuración de transformador de impedancia de altísima relación.
- En 1892, Crookes y de nuevo Tesla propusieron utilizar los circuitos sintonizados para separar señales procedentes de estaciones distintas.
- En 1897, Sir Oliver Lodge, inventó un sistema de sintonía, que permitía captar distintas emisiones con un mismo receptor.
- En 1897, Tesla patentó el doble circuito sintonizado que mejoraba la selectividad.
- En 1898, Ferdinand Braun diseñó sistemas de sintonía avanzados que utilizó en sus emisores y receptores.
- En 1898, Oliver Lodge inventó un segundo sistema de sintonía.
- En 1898, Marconi patentó un sistema llamado "sintónico".
- En 1899, en su etapa de Colorado Springs, Nikola Tesla construyó receptores de doble sintonía y de altísima selectividad que adelantaron el principio regenerativo de Amstrong y la multiplicación del Factor de Calidad de las bobinas.
- En 1900, Marconi patentó un sistema doble sintonizado que era prácticamente una copia del de Tesla de 1897, siendo denunciado por éste ante los tribunales.
- En 1901, Ferdinand Braun publicó los resultados de sus experiencias, incluyendo una descripción de los sistemas de sintonía, bajo el título de "Telegrafía sin Hilos a través del agua y el aire".

Diagrama del receptor "sintónico" de Marconi


Diagrama del receptor completo de Julio Cervera


A grandes rasgos, este era el estado de la técnica de la radio a finales del año 1901, en que uno de sus más avispados protagonistas, Guillermo Marconi, estaba a punto de embarcarse para Nueva York para conseguir lo que hasta entonces sólo había sido una quimera: lograr que las ondas que en 1888 a duras penas cruzaron el espacio de la mesa de Heinrich Hertz, extendieran ahora su mensaje sobre el Atlántico.

Continuará...

[Anilandro]

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LOS ORIGENES DE LA RADIO - CAPITULO VII - EL RETO DEL ATLÁNTICO


En 1900, en las cátedras de física más importantes, estaba científicamente aceptado que las ondas hertzianas viajaban en línea recta, y que por tanto, para que pudieran efectuarse contactos entre dos estaciones, la suma de alturas de sus antenas deberían al menos superar la depresión causada por la curvatura terrestre.
En otras palabras, tal postulado no negaba la posibilidad de utilizar los sistemas inalámbricos para distancias cortas y medias, pero establecía unos límites teóricos no demasiado optimistas para quienes veían en esta tecnología el futuro de las comunicaciones a larga distancia.

Y sin embargo, algunos investigadores menos doctos no estaban de acuerdo. Los resultados de sus pruebas sugerían la existencia de algún fenómeno muy variable que a veces permitía establecer contactos entre puntos que se encontraban en esa teórica zona de sombra detrás del horizonte.
La conjetura más común era que bajo ciertas circunstancias las ondas podían "doblarse" y seguir la curvatura terrestre, aunque naturalmente, esto implicara contradecir la teoría de Maxwell sobre el comportamiento de los campos electromagnéticos. En todo caso, la curvatura impondría una fuerte atenuación que dificultaría poder superar de manera significativa las marcas de 300 km. obtenidas hasta entonces.

Guillermo Marconi había cambiado varias veces de idea. En un principio matizó que el alcance máximo de dos estaciones en realidad tenía relación con el cuadrado de la suma de alturas de las antenas, lo que "suavizaba" bastante el máximo teórico establecido por los académicos del electromagnetismo. Pero después se sumó al grupo de los más optimistas. Tal vez porque para llevar a cabo su mayor reto necesitaba creer en la ausencia de barreras físicas que limitaran la comunicación hertziana.

En realidad, el italiano se encontraba en una difícil encrucijada empresarial y precisaba urgentemente dar un golpe de efecto. En Inglaterra, el servicio telegráfico era estatal, ejercido por empresas privadas concesionarias, las cuales se revolvieron furiosas y amenazaron con acciones legales cuando Marconi habló de la posibilidad de enviar mensajes a una fracción del precio que ellas cobraban.
Marconi estaba convencido que, si llegaba a conseguir aquello calificado de "imposible" por los académicos, obtendría el prestigio suficiente para que se le abrieran muchas puertas. Su compañía conseguiría no sólo monopolizar las comunicaciones marítimas, aún no controladas por el estado por ser hasta entonces una posibilidad inexistente, sino también forzar un cambio de legislación que permitiera a los sistemas inalámbricos, mucho más económicos de instalación y mantenimiento, competir con ventaja con la telegrafía por cable convencional.

Esta hazaña, en que muchos soñaban en privado pero en la que sólo él creía en público, era ni más ni menos que enlazar el continente europeo y americano mediante las ondas de radio.

Para llevar a cabo esta idea invirtió la importante cantidad de 50.000 libras esterlinas, y las primeras disposiciones fueron el encontrar los lugares donde instalar sus estaciones. En Inglaterra se eligió la bahía de Poldhu, en Cornwall, y en Estados Unidos un pequeño pueblo llamado South Wellfleet, en Cabo Cod, al este del estado de Massachussets, que disponía de un puerto pesquero suficientemente grande para el atraque de un buque que pudiera descargar las piezas de la estación. Aunque, a tenor de los vaticinios de los expertos académicos, la distancia de 4.900 km. existente entre ambos puntos, más que un desafío, era la quimera de alguien que había perdido la razón.

En la parte inglesa, el equipo emisor fue montado en octubre de 1900, y cuatro meses después quedaban instaladas las imponentes antenas que formaban un círculo de 60 metros de diámetro y 60 de altura, sostenido por 20 mástiles de madera. La parte activa del radiante estaba constituida por un cono invertido de 400 hilos de cobre, colgados mediante aisladores del círculo superior, y cuyos extremos bajos convergían en el vértice, en una conexión única, sobre la propia caseta del trasmisor, situada en el centro de círculo.

Antena de Poldhu, y mapa de la situación de las nuevas estaciones Marconi a ambos lados del Atlántico


El trasmisor era un sistema de chispa de 25 kilowatios con una disposición bastante curiosa, que podemos extraer de un dibujo original de uno de los diseñadores a sueldo de Marconi, el profesor J.A. Fleming:
1) La tensión primaria era suministrada por un considerable grupo de baterías, las cuales alimentaban un dinamotor, es decir, un conjunto mecánico formado por una dinamo, actuando como motor de corriente continua, que a su vez hacía girar un alternador de media tensión.
2) La corriente de salida del alternador era controlada, posiblemente a través de relés intermedios, por los manipuladores telegráficos, y seguidamente era enviada a dos trasformadores de alta tensión, colocados en paralelo para aumentar su potencia.
3) La salida de alta tensión, sobre los 15 Kvolts, pasaba entonces a través de los choques de radiofrecuencia y excitaba un circuito resonador convencional ya utilizado por Tesla y Ferdinand Braun, formado por un explosor de bolas colocado en paralelo con el condensador y la bobina osciladora.
4) Sin embargo, las similitudes se acababan en este punto, ya que lejos de conectar la antena en el secundario de esta bobina, la radiofrecuencia producida atacaba a un nuevo explosor en paralelo con un otro circuito LC, a cuya salida, ahora sí, estaba acoplada inductivamente a la antena y la toma de tierra.

Emisor de Poldhu, esquema eléctrico y esquema original dibujado por el profesor J.A. Fleming


El sistema de dos generadores de radiofrecuencia conectados en serie era cuanto menos extraño. El motivo de tal disposición se debía sin duda el intento de lograr una tensión mucho más alta en el condensador del segundo estadio, consiguiendo una potencia de pico que, aunque brevísima, alcanzaría los 40 megavatios. El propio Fleming ya vaticinó que la cadencia de repetición de chispas sería baja y muy variable, por las interacciones de ambos circuitos con la resistencia interna del alternador y la carga de la antena.
Estudios actuales basados en los valores conocidos de los componentes estiman que esta cadencia oscilaría entre 7,5 y 12 Hz. para el explosor primario y de sólo 2 o 3 trenes de oscilaciones amortiguadas por segundo en el secundario.

En cuanto a la frecuencia de funcionamiento, existen grandes divergencias según las fuentes disponibles. Por entonces, Marconi guardaba celosamente los datos de sus equipos, como si estos fueran la llave del éxito o del fracaso en un tiempo en que la base tecnológica de los sistemas hertzianos seguía siendo extremadamente simple. En el momento de la prueba se habló de 166 Khz, pero análisis posteriores basados en el tamaño de las inductancias y las longitudes de antena estiman este valor en unos más realistas 850 Khz.

En marzo del 1901, una vez acabada Poldhu, Marconi y su ingeniero jefe Richard Vyvyan viajaron a Estados Unidos para instalar otra estación casi idéntica en el lugar elegido de Cabo Cod.
En sólo dos meses, sobre unas dunas a las afueras de South Wellfleet se levantó un edificio de madera donde se instalaron los equipos, y a su alrededor comenzó la construcción del círculo de antenas. Mientras tanto, Marconi regresaba a Europa, dejando a su ingeniero al cuidado de los trabajos.

En junio Vyvyan había completado la tarea, pero en su opinión, la solidez del conjunto de antenas dejaba mucho que desear, y cada día que pasaba se sentía más intranquilo. South Wellfleet estaba totalmente abierto a los vientos del Atlántico y los mástiles se doblaban visiblemente cada vez que la brisa superaba en poco el valor habitual. En agosto, el ingeniero expresó telegráficamente sus temores a Marconi, citando la conveniencia de reducir la altura para aumentar la rigidez... Marconi dudaba, ya que ello afectaría al alcance de la señal, y Vyvyan no tuvo tiempo de insistir; el 17 de septiembre, un vendaval derribaba la estructura de Poldhu, en Inglaterra, y a finales de noviembre caía la de Cabo Cod.

La antena de Poldhu derribada por el vendaval de 17 de septiembre, y la misma reconstruída parcialmente


Guillermo Marconi estaba seriamente preocupado, la inversión efectuada en este proyecto era considerable y su empresa no podía permitirse más desembolsos de dudosa rentabilidad, aunque, sobre todo, es posible que temiera más las consecuencias que un abandono podría causar en su propio prestigio empresarial.
Espoleado por las dificultades, envió a Cornwall a Georges Kemp, uno de sus principales ayudantes, para que instalara una nueva antena entre los dos únicos mástiles que aún seguían intactos. Después cablegrafió a Vyvyan para que buscara en la costa americana una ubicación más cercana a Poldhu, ya que con la nueva antena, cuya forma ya no sería circular, sino plana, temía que la potencia radiada fuera insuficiente para alcanzar la otra orilla.
Kemp cumplió la orden en apenas 10 días, colgando de los dos mástiles 54 hilos espaciados un metro en la parte más alta, y que se unían en forma de abanico sobre la salida del trasmisor.

En cuanto a la nueva estación americana, los mapas les dieron la pista que necesitaban. Aconsejado por Vyvyan, que había regresado a Europa, Marconi recorrió con el dedo el contorno de la costa hacia el norte, entró en Canadá y se detuvo en el punto más cercano a Europa que pudo encontrar. El lugar se llamaba Signal Hill, situado en el extremo más oriental de la isla de Terranova.
Los dos hombres calcularon que ahora la distancia a saltar sería casi 1.500 km. menor que con la anterior localización de Massachussets y por tanto aumentaban las posibilidades de éxito de la prueba, aunque, para este caso, Marconi desechó la idea de montar una estación trasmisora completa, contentándose en trasladar a esta nueva ubicación un equipo formado únicamente por dos receptores y tres tipos distintos de cohesor.

El viejo Hospital Militar de Signal Hill, y los ayudantes de Marconi a punto de elevar una de las antenas mediante una cometa.


El 26 de noviembre, Marconi, y sus ayudantes Georges Kemp y Percy Paget zarpaban de Liverpool en el trasatlántico S.S. Sardinian. Viajaron en tren a Canadá y el 6 de diciembre llegaron a San Juan de Terranova.
Los equipos fueron instalados finalmente en un viejo hospital militar situado en un acantilado sobre el mar. Y tres días después telegrafiaban a Poldhu para que, a partir del día 11, entre las 3 y las 6 de la tarde iniciaran la emisión continuada de la letra "S" del alfabeto Morse, constituida por tres puntos seguidos.

Para realizar la toma de tierra no tuvieron problema alguno, pero para las antenas ya era otro cantar. Antes de partir de Inglaterra sabían que en aquel remoto lugar no dispondrían de materiales ni de recursos para levantar mástiles de 60 metros, y por tanto optaron por utilizar el viejo método que ya usara Benjamín Franklin en sus experimentos sobre electricidad; una cometa de madera y tela, aunque en este caso sería del tipo Baden-Powell de 2,74 x 2,13 metros, de alta capacidad de elevación.
Por si este método no funcionara por falta de viento, disponían también de unos cuantos globos de hidrógeno de 4,2 metros de diámetro.
En cuanto a la parte "activa" del material, Marconi preparó para esta prueba un receptor primitivo, no sintonizado, semejante al modelo de Alexander Popoff de 1895 pero con algunos refinamientos, como el transformador de impedancia "jigger", del propio Marconi, y otro más moderno, del tipo "sintónico", patentado por el italiano en 1898. Los tres detectores, que podían adaptarse indistintamente a cualquiera de los dos aparatos receptores, eran diseños del propio Marconi; dos verdaderos cohesores de avalancha, uno de gránulos de carbón y otro de polvo de carbón y limaduras de cobalto, y el tercero era un detector-rectificador tipo Italian Navy, basado en el descubrimiento de J.C.Bose sobre la conducción asimétrica de una pequeña gota de mercurio presionada entre dos electrodos.

Esquemas de los receptores utilizados en Signal Hill: A no sintonizado de banda hancha y B “sintónico”


El día 10, en la primera prueba de elevación de la antena con uno de los globos, el cable no aguantó la tensión del viento, y al romperse se perdió en la distancia.

El día 11, a las once y media de la mañana, hora de Terranova, elevaron una de las cometas con una nueva antena que conectaron al receptor. En este preciso instante, en Inglaterra serían las 3 de la tarde, el operador habría arrancado el dinamotor de la estación de Poldhu y ajustado con la inductancia variable a que la lámpara de incandescencia conectada en serie con la antena brillara al máximo, después, habría cortocircuitado este elemento de control y comenzado pausadamente a emitir series de tres puntos seguidos, con la esperanza que las ondas invisibles saltaran mucho más allá del horizonte y llegaran hasta el comedor del viejo edificio perdido en una ensenada del otro lado del Atlántico.
Sin embargo, por mucho que insistieron, el contacto no tuvo lugar.

El día 12 era jueves, el viento arreciaba aún más en Signal Hill, y después de perder una primera cometa, elevaron otra hasta los 152 metros de altura. Pero, durante la primera hora, el receptor continuó tan mudo como el día anterior.
Hasta entonces habían utilizado el receptor "sintónico", que se suponía más sensible y capaz de separar mejor las señales de radio de las descargas atmosféricas. Entonces, frente a la falta de resultados, Marconi decidió cambiarlo por el modelo antiguo sin elementos de sintonía.
No se sabe cual de los dos verdaderos cohesores estaban usando en aquel instante, pero de pronto, justo pasado el mediodía, el relé descohesor dio un golpe sobre el tubo de cristal, la excitación cundió entre los tres hombres. Se supone que después conectaron el rectificador Italian Navy y tanto Marconi como Kemp pudieron escuchar en el auricular, destacándose débilmente sobre la estática, los tres puntos seguidos de la letra "S". El contacto se repitió el mismo día en dos ocasiones más. Así como una cuarta al día siguiente.
Sin embargo, a partir del sábado 14, fue imposible repetir la recepción.

Marconi en el comedor del viejo hospital de Signal Hill, y sus ayudantes Kemp y Paget atendiendo los receptores


Ellos no tenían duda que las señales captadas procedían de Poldhu. El mismo sábado se comunicó la buena noticia a la oficina de Londres, pero se esperó al lunes para anunciarlo a la prensa mundial.
Las reacciones fueron diversas. Los comentaristas de informaciones generales se mostraron encantados con la noticia, aunque los más entendidos, como Sir Oliver Lodge, no pudieron disimular su escepticismo frente unas evidencias que se resumían a las palabras de "entusiasmo y precipitación" de dos personajes implicados. Tampoco faltaron quienes dijeron que en realidad habrían captado la emisión de algún buque costero o los parásitos causados por una tormenta. En cuanto a la Compañía Anglo-Americana de telégrafos, que administraba el cable submarino tendido desde Inglaterra a Terranova, montó en cólera, y recordó que Canadá pertenecía al Imperio Británico y por lo tanto Marconi había violado los términos de su concesión.

Auriculares utilizados por Marconi en la experiencia, y una de las envolturas de sus globos de hidrógeno


Como fuera, el anuncio de esta gesta y de las inmensas posibilidades que brindaba, resquebrajaron la seguridad de quienes, desde las cátedras de física, afirmaban que las ondas hertzianas jamás podrían utilizarse a grandes distancias. El gobernador de Terranova ofreció a Marconi un gran banquete, en el que se escucharon de nuevo las palabras del italiano profetizando que las noticias y los mensajes personales podrían cruzar en breve el océano a una décima parte del precio ofrecido por las empresas de cable. Las amenazas legales contra el inventor nunca llegaron a materializarse, sin duda porque el propio Ministerio de Comunicaciones comprendió que sería una pérdida de tiempo y de dinero oponerse a un nuevo futuro del que ellos serían los primeros en beneficiarse.

Dos meses después, Marconi regresaba a Inglaterra a bordo del S.S. Philadelphia, y aprovechó el viaje para realizar una serie de experiencias con una antena de 45 metros tendida entre los mástiles del buque.
En esta ocasión, tanto su estrecho colaborador Richard Vyvyan, como un grupo de periodistas e ingenieros independientes que le acompañaban pudieron escuchar claramente las señales de Poldhu, desde 2.800 km. en la noche y 1.300 km. durante el día.

Estudios efectuados por Ratcliffe en 1974 ponen en duda que en aquellos 12 y 13 de diciembre de 1901 se escucharan realmente en Signal Hill las señales Morse emitidas desde Inglaterra. Teniendo en cuenta la distancia, la frecuencia utilizada, las malas condiciones de reflexión ionosférica por estar el sol en su mínimo período de 11 años, así como las peores horas del día en que se efectuaron las pruebas, calculó que Marconi hubiera necesitado mejores antenas, tomas de tierra más eficientes y unos receptores con una sensibilidad entre 10 y 100 veces mayor de los que disponía.
Es probable que las cuatro escasas series de puntos que captaron a lo largo de dos días, fueran en realidad señales aleatorias provocadas por las frecuentes tormentas invernales del Atlántico norte, moduladas por las mediocres características de unos cohesores que no permitían distinguirlas de la baja cadencia de impulsos emitidos por la estación inglesa. En todo caso, a falta de pruebas que desmintieran sus afirmaciones, Marconi dispuso de unos argumentos que le permitieron acallar a sus críticos y reunir más inversiones en torno a un sueño que a partir de entonces ya no tendría final.

En octubre de 1902, la estación de Poldhu, modificada con un sólo circuito oscilador de más potencia y la frecuencia rebajada a 272 khz. estableció contacto con el propio Guillermo Marconi, embarcado en el crucero de guerra Carlo Alberto que permanecía fondeado en el puerto de Sydney, a más de 16.000 km. En diciembre del mismo año se inauguraba el primer enlace permanente de 182 khz. con la nueva estación canadiense de Glace Bay, equipada con receptores de alta sensibilidad y una potencia media estimada entre los 100 y los 300 kw. Y seis meses después, desde la reconstruida estación de South Wellfleet, en Massachussets, el presidente americano Theodor Roosevelt enviaba un mensaje de saludo al rey Eduardo VII.

Crucero italiano Carlo Alberto, con la antena Marconi montada entre los mástiles


De esta forma, la chispa de interés que un artículo del catedrático Augustus Righi había prendido en un desmotivado adolescente de Bolonia, se había transformado en sólo siete años en la promesa de una red de comunicaciones que en poco tiempo uniría todos los rincones del globo.


Continuará...

[Anilandro]

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LOS ORIGENES DE LA RADIO - CAPITULO VIII - MADUREZ SIN FUTURO

A partir del instante en que Guillermo Marconi anunció que había conseguido establecer el primer contacto trasatlántico mediante ondas hertzianas, el 12 de diciembre de 1901, sus grandes proyectos comenzaron a convertirse en realidad.
Sólo un año después, enormes trasmisores, basados en su tecnología de chispa, se estaban construyendo en diversas partes del mundo. Las comunicaciones entre Europa y América se efectuaban ya sin problemas desde las nuevas estaciones de Poldhu y Clifden, en Inglaterra e Irlanda, con la canadiense de Glace Bay y la estadounidense de South Wellfleet. El tráfico de mensajes se realizaba igualmente con buques situados a cientos de millas de la costa, y sin embargo, para llegar a este punto en tan poco tiempo fueron necesarios algunos cambios importantes.

En primer lugar el aumento de la potencia de los emisores, que pasaron de los 25 kw, con explosores fijos, del primer equipo experimental de Poldhu (el que presuntamente fue captado en Terranova en diciembre del 1901), a los 200 o 300 kw de las estaciones antes citadas. En Clifden, por ejemplo, a partir de la energía mecánica proporcionada por una máquina de vapor, se hacían girar tres dinamos de 5.000 volts, conectadas en serie, las cuales a su vez cargaban un monumental conjunto de 6.000 baterías de 2 volts, 30 Ampers/hora, conectadas también en serie.
Los condensadores del circuito resonante, formados por cientos de enormes planchas de acero, que colgaban desde el techo hasta el suelo del edificio, eran cargados a 13 kilovolts con la corriente resultante, y seguidamente cortocircuitados a través de un explosor rotatorio de 1,65 metros de diámetro a una cadencia de 350 chispas por segundo. Dándose la anécdota de que quienes vivían en las cercanías de las estaciones, aseguraban poder escuchar sus descargas a más de una milla de distancia.
En cuanto a las frecuencias utilizadas, bajaron desde los 850 khz iniciales hasta los 182 khz, que demostraron tener mejores características de propagación a largas distancias.

Placas metálicas para la construcción del condensador de descarga de la estación de Clifden


Pero, sobre todo, el salto cualitativo en las comunicaciones tuvo que ver con la invención de receptores de mayor sensibilidad.

En efecto, a principios de 1902, estaba claro que los cohesores ya no podían mejorarse sustancialmente. El receptor basado en el efecto rectificador de la galena, descubierto por J.C. Bose, aún se encontraba sobre las mesas de los laboratorios, y el "barretter" electroquímico de R.A. Fessenden, de excelentes características, estaba protegido por patentes en los principales países. Marconi, después de probar durante un año con el inestable detector de mercurio Italian Navy, llegó a la conclusión que necesitaba urgentemente un nuevo sistema receptor más sensible y fiable con que equipar sus estaciones comerciales.

En un campo tan reñido y cambiante como el de la comunicación inalámbrica de principios de siglo, el éxito o el fracaso dependía no solamente de poseer ventaja tecnológica sobre los competidores, sino también de controlar la propiedad de dicha tecnología. Por este motivo, el italiano siempre había dado mucha importancia a mantener una agresiva política de patentes de dispositivos, procedimientos y sistemas que después pudiera utilizar en su provecho o impedir su uso a otros, llegando al caso que alguna vez registró como propias ideas lanzadas al aire en "un momento de euforia descubridora" por otros investigadores.

En este estado de cosas, el detector de radiofrecuencia era la clave del asunto. Con cohesores que a duras penas podían captar señales de valor inferior a los 10 volts, cualquier pequeña ganancia que se consiguiera podría causar el mismo efecto que multiplicar por cinco o diez la potencia del emisor. Por otra parte, solamente los detectores-rectificadores eran capaces de captar la modulación "musical" de las estaciones con explosor rotatorio. De ahí que muchos de los mejores investigadores, de ramas incluso ajenas a la física, se empeñaran en ser los primeros en conseguir elementos detectores adecuados.

Los técnicos en plantilla de la Marconi International Marine Comunication se pusieron manos a la obra. Revisaron minuciosamente los trabajos que trataban de electricidad o de ondas hertzianas para encontrar algún elemento que pudiera parecer prometedor. Sabían perfectamente que quienes trabajaban para dar una salida comercial a sus descubrimientos solían registrarlos y protegerlos a conciencia, pero que entre los académicos preocupados únicamente por la ciencia pura, era más fácil hallar ideas que pudieran ser aprovechadas. Y ésta la encontraron en una publicación de un joven físico llamado Ernest Rutherford, basada en la facultad de las corrientes alternas de anular la "histéresis" del hierro, es decir, el remanente magnético que le queda al material, una vez cesado el campo que lo provocó.

Gráfico de la histéresis del hierro


Después de estudiar el fenómeno, Marconi y su gente pensaron en la manera de utilizar esta característica no lineal del magnetismo para detectar la presencia de ondas de radio.
Para ello construyeron una banda sin fin devanando 70 vueltas de hilo de hierro del nº 40, cubierto de seda. Dicha banda estaba tensada entre dos poleas que se mantenían en rotación por un mecanismo de relojería.
En un cierto punto, la banda de hierro pasaba por dentro de un delgado tubo de cristal de dos centímetros de longitud. Y alrededor de este tubo, había dos bobinas de hilo de cobre del nº 36. La primera era de pocas espiras, extendidas en toda la longitud del tubo, y sus extremos estaban conectados a la fuente de radiofrecuencia, es decir, a la antena y la toma de tierra de un sistema no sintonizado, o a la salida del filtro "sintónico" de Marconi.
La otra bobina era de muchas más espiras, concentradas en múltiples capas sobre una forma estrecha colocada justo en el centro del tubo. Su resistencia era de unos 140 Ohmios, y sus extremos se conectaban directamente a unos auriculares telefónicos.

El dispositivo receptor, totalmente electromecánico y que no precisaba de ninguna fuente de corriente externa para funcionar, se completaba con dos imanes permanentes en forma de "U" invertida, colocados el la disposición de la siguiente figura:

Disposición de los elementos en el receptor magnético Marconi


En el momento en que se liberaba el freno del motor, las poleas comenzaban a girar en sentido de las agujas del reloj, y la porción de la banda de hierro comprendida entre los polos del primer imán era primero magnetizada en el sentido de éste, se desplazaba después al interior del tubo de cristal y al encontrarse en el centro, equidistante de los dos imanes, perdía la excitación magnética, manteniendo solamente por histéresis el campo remanente de la primera imantación.
A partir de este punto, comenzaba a cambiar su sentido magnético por efecto del segundo imán. Hasta que salía por el otro extremo del tubo hacia la otra polea.
En esta situación, las líneas de campo que atravesaban la bobina secundaria no cambiaban y, por tanto, no se inducía ninguna corriente eléctrica en el auricular.

Pero en el momento en que una onda de radio excitaba la bobina primaria, se anulaba la histéresis de la banda de hierro dulce, provocando una disminución brusca de imantación en el centro del tubo de cristal. La consecuencia era un cambio de las líneas de fuerza que pasaban por el interior de la bobina secundaria, por lo que ésta creaba una contracorriente que inducía un sonido en el auricular.

El ajuste de los imanes podía variar entre la posición simétrica A, de mayor sensibilidad, pero más inestable, ya la representada en la figura B, más adecuada para casos en que el ruido provocado por el movimiento de la propia banda magnetizada dificultaba la audición de las señales débiles.

Ajuste de sensibilidad mediante la posición de los imanes


En la práctica, el receptor magnético de Marconi se reveló como un dispositivo sensible y muy estable en el tiempo, precisando solamente de algún ocasional ajuste al tanteo de los imanes, y de dar cuerda al mecanismo de relojería cuando éste se agotaba.

La patente se presentó a mediados de 1902 y puede decirse que su vida operativa fue extraordinariamente larga, ya que salvo pocas excepciones constituyó el estándar de recepción en las estaciones de telegrafía sin hilos de su empresa durante once años, hasta que en 1913 fue sustituido por el tubo de vacío.

Receptor magnético normal y modelo sencillo con arrastre manual del hilo de hierro

Con el invento del receptor magnético Marconi solucionó una de sus mayores necesidades. Ahora podía dedicar su esfuerzo plenamente a la producción en serie y comercialización de sus estaciones, ya que pese a su tosquedad, el ancho de banda utilizado y las pocas posibilidades de evolución, la trasmisión por chispa funcionaba, aunque solo fuera porque en aquel momento, el limitado número de emisiones vecinas aún no había manifestado el problema insoluble de las interferencias entre equipos.
En el circo mediático de la época, Marconi parecía haberse convertido de la noche a la mañana en el mayor experto en ondas hertzianas. Su voz era escuchada con atención en los foros científicos. Sus conferencias en la Royal Intitution de Londres despertaban la admiración incluso de quienes lo habían ignorado en el pasado, y sin embargo, sin menospreciar su tesón inquebrantable y el espíritu emprendedor que había demostrado en los últimos siete años, sus aportaciones sólo representaba un peldaño en la larga escalera de la radio. Estableciendo una comparación, podríamos decir que, sus esfuerzos no pasaban de ser para este medio, lo que en instrumentos de música sinfónica representaban los platillos y el tambor.

La importancia que la telegrafía sin hilos estaba adquiriendo aconsejó a las principales universidades a incluir la tecnología de chispa en sus planes de estudio. La firma C.H. Stoelting Co. de Chicago vendía por 12 dólares unos módulos de enseñanza para que los estudiantes pudieran realizar sus prácticas. En el mercado aparecieron también kits totalmente operativos que contenían los módulos emisor y receptor, las baterías y hasta un registrador telegráfico de cinta de papel. En 1902, la revista "Experimentel Science" publicó un interesante artículo de A. Frederick Collins titulado "Cómo construir un eficiente telégrafo sin hilos de bajo costo", en que explicaba, paso a paso, la construcción de un emisor y un receptor a baterías, capaz de alcanzar las 4,5 millas. Su popularidad entre la gente corriente fue creciendo hasta que comenzaron a surgir grupos de entusiastas que se procuraban los elementos para montar una pequeña estación. De ellos nació la primera asociación de radioaficionados denominada Junior Wireless Club, que más tarde se convertiría en el Radio Club de América.

Módulos de enseñanza fabricados por Stoelting Co.


El kit George Carette de telegrafía sin hilos de 1897


Emisor y receptor de "Experimental Science"


Los detectores de rayos a cohesor se multiplicaron en los observatorios meteorológicos y en las centrales eléctricas, que de esta forma sabían cuando se acercaba una tormenta. Algunas empresas instalaron pequeños sistemas de telegrafía inalámbrica entre dependencias cercanas pero de difícil acceso mediante un teléfono de cable. En España, desde octubre de 1901, funcionaba regularmente un enlace semejante entre las oficinas de Cádiz de la Compañía Trasatlántica y su dique situado en Matagorda, a 5 km. Pero en cambio, las experiencias del comandante de Ingenieros D. Julio Cervera Baviera habían acabado en nada. Las pruebas entre la península y Baleares no dieron el resultado apetecido, y la ancestral ceguera de las autoridades ibéricas, en vez de invertir y apoyar a las mentes nacionales, se dedicó una vez más encontrar la solución fácil fuera del país. Para ello contactaron con una empresa francesa que utilizaban la tecnología de Branly-Popp, para sustituir con sus equipos las existentes estaciones de Cádiz, Ceuta, Tarifa, Cabo la Nao y Baleares, construidas por Cervera.

Foto de la estación emisora y receptora Rochefort, instaladas entre Cádiz y Matagorda

Sin embargo, no todos los investigadores deseaban aplicar las ondas hertzianas a la trasmisión de mensajes telegráficos. Las aplicaciones industriales y de telecomando comenzaban tímidamente a destacar.

En realidad, se podría decir que el primer control inalámbrico fue creado por Alexander Popoff, ya que su emisor y receptor telegráfico actuaba como un control a "todo o nada", haciendo sonar un timbre al activar el emisor, sin embargo, tanto este dispositivo como los posteriores de Marconi, Slaby y otros estaban destinados únicamente a la trasmisión de mensajes telegráficos mediante el código Morse, y no a la acción a distancia de máquinas o vehículos.

Las experiencias de control puro se iniciaron en 1898, cuando Nikola Tesla mostró en el Madison Square Garden una maqueta de un buque dirigido por radio. El mismo año, un electricista inglés llamado Cecil Varicas había construido un torpedo que podía controlarse por el mismo procedimiento, aunque en las pruebas efectuadas en Weymouth, su deficiente sistema de guiado sólo conseguía mantenerlo dando círculos, cuando no en un permanente zig-zag. En 1900, Edison anunció un sistema de control que manejaría un barco por el Sena durante la Exposición Universal de París, aunque finalmente no llegó a presentarlo, y el propio Edouard Branly dedicó una parte de su vida a diseñar controles a distancia para activar motores y provocar el encendido de explosivos.
Pero entre todos ellos, destacó el trabajo del ingeniero español Leonardo Torres Quevedo, que adelantó a todos los demás al construir su Telekino.

Torres Quevedo había nacido en el pequeño pueblo santanderino de Santa Cruz de Iguña. Estudió en Bilbao, París y Madrid, donde en 1872 se graduó como Ingeniero de Caminos, la misma carrera que ejercía su padre.
Sin embargo, su interés por los sistemas electromecánicos le llevó a rechazar una plaza de funcionario estatal, actividad cuya inactividad intrínseca, valga la paradoja, estaba seguro de no poder soportar, y después de trabajar un tiempo en tendidos de ferrocarriles, en 1901 se trasladó a Madrid, donde fue nombrado director del Laboratorio de Mecánica Aplicada. Allí inició una fructífera actividad investigadora, que le reportaría su pertenencia a once estamentos científicos, tanto nacionales como extranjeros, y recibir a lo largo de su vida numerosos galardones.

Torres Quevedo era una "rara avis" de la ciencia española en la transición al siglo XX. En un país donde Eduardo Dato, como jefe de Telégrafos, al ser preguntado en 1899 por las investigaciones y el apoyo a la telegrafía sin hilos, respondía:

"Como es la primera noticia que tenemos del asunto, nos congratulamos en darla a conocer; pero nos parece que dichos ensayos son puramente imaginativos por lo que al elemento civil se refiere, pues que sepamos, ni hay nadie ocupado en su realización, ni existen medios para efectuarlos..."

El asturiano, lejos del desinterés que existía en ambientes oficiales, no sólo por la comunicación sin hilos, sino por cualquier otra faceta de la tecnología de vanguardia, trabajó intensamente en campos tan distintos como la aeronáutica, las máquinas de cálculo númerico y la ingeniería civil.
En 1902 proyectó el dirigible semirígido "España", que fue construido con la colaboración del aviador Alfredo Kindelán. Mas tarde, la casa Astra compró la patente y produjo en serie los Astra-Torres, utilizados durante la I Guerra Mundial por los aliados para labores de vigilancia naval.
Trabajó también en ingeniosas máquinas de cálculo analógico, construyendo numerosos modelos que presentó en París y en Madrid, capaces de resolver complejas ecuaciones. Y en especial, concretó las especificaciones de una máquina de cálculo diferencial, que se adelantó en 30 años a la construida por primera vez en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
En el campo civil, diseñó y construyó varios teleféricos de gran seguridad, el más famoso de los cuales sigue hoy cruzando, con todas las piezas originales, las cataratas del Niágara. Y en 1912 asombró a la comunidad científica al presentar un autómata electromecánico capaz de jugar al ajedrez.

Por este orden: Leonardo Torres Quevedo, el dirigible Astra-Torres en vuelo, máquina de calcular y autómata jugador de ajedrez


El Telekino, su mecanismo de control mediante ondas hertzianas, fue patentado a mediados de 1903 y presentado posteriormente en la Academia de Ciencias de París, en donde se mostró el propio aparato y un añadido en forma de un motor con hélice y timón, destinado a controlar una embarcación.
La prueba pública más espectacular se realizó en la ría de Bilbao a finales de 1905, donde el ingeniero manejó desde tierra una embarcación con personas a bordo, la cual evolucionó a gran distancia de la orilla, arrancando, girando y ejecutando perfectamente todas las maniobras con extraordinaria precisión.
Torres Quevedo era también por entonces el director del Centro de Ensayos Aeronáuticos de Madrid, donde trabajó para acoplar dicho invento tanto a los dirigibles, como a torpedos y embarcaciones de rescate que operaran en condiciones de peligrosidad para las tripulaciones.

En realidad, la parte "inalámbrica" del invento español era lo menos novedoso, ya que se basaba en un sistema Telefunken de receptor no sintonizado que seguía funcionando con el típico cohesor de Branly. Pero el dispositivo de Torres Quevedo, a diferencia del de Tesla, o el de Varicas, actuaba de manera "casi proporcional", permitiendo que su buque pudiera evolucionar a distintas velocidades o corregir el rumbo con pequeñas o mayores desviaciones de timón. Trasmitiendo las señales con un procedimiento de modulación digital semejante al que setenta años más tarde se llamaría PCM.

El Telekino, prototipos guardados en el Museo de la Facultad de Ingeniería de Madrid, y esquema del receptor.


La idea del español, así como muchos de sus circuitos y soluciones inéditas, fueron copiadas al poco tiempo por en francés M. Devaux, con un sistema que llamó de "Maniobra eléctrica a distancia por ondas hertzianas para la dirección de un torpedero submarino". Así como por un tal Gabet, que realizó experiencias en Antibes para el control a distancia de embarcaciones.


Continuará...

[Anilandro]

En primer lugar, un saludo a todos

Después de un período vacacional en que el tiempo de descanso se hace siempre corto, reemprendo de nuevo la actividad en este sitio.

Para empezar, debo anunciar que he creado una web personal en donde reuno las pruebas que he efectuado sobre los emisores y receptores Marconi, así como los capítulos de "Los Orígenes de la Radio" que he escrito hasta ahora, y donde poco a poco iré colgando cualquier otra cosa interesante, personal o ajena, que pueda documentar.

La web está aún en pañales, el diseño está exento de florituras multimedia y es posible que en ciertos momentos no esté operativa, ya que trabajo en ella un buen rato cada día, pero espero que cumpla con la intención de divulgar los temas que me interesan y sobre todo evitará el problema principal del foro, que las cosas se hundan en sus profundidades y acaben perdiéndose.

Naturalmente, seguiré como hasta como ahora con mis posts en este foro y con el agradable contacto que mantengo con todos vosotros y vuestras iniciativas.

La dirección és:

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Repito los saludos

Anilandro