Publicamos este artículo como respuesta a una solicitud de asesoramiento de Silvio, que nos visita desde Cali - Valle del Cauca (Colombia).

Silvio nos comenta las dificultades que está enlocontrando en la puesta en marcha de un "receptor de cristal" o "radio galena", cuyo circuito ha sido adaptado con la intención de recibir las señales de la banda de FM comercial (88-108 MHz). Dicho receptor lo ha construido en base a la información extraida de cierta página web.

Con este artículo queremos arrojar un poco de luz sobre como llevar a la práctica con éxito la construcción de este tipo de receptores de onda corta y VHF, con demodulación de FM incluida, en base a nuestra experiencia y a la información que tenemos de aquellos fabricantes que en su dia los comercializaron.

Aunque para muchos, el hecho de poder oir señales de frecuencia modulada (FM) usando un receptor de galena con detección a diodo de cristal es imposible, desde aquí queremos hacer ver que SI se puede y en este artículo vamos a explicar las razones que existen para ello.

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A lo largo de la historia de la radio se han ideado multitud de maneras para conseguir la demodulación de una señal de frecuencia modulada (FM). Una de las primeras fué mediante un circuito conocido como "discriminador".

Más adelante, en uno de los subtemas de este artículo, vamos a describir el "discriminador" más elemental que existe, de manera que llegaremos a entender perfectamente lo que hemos indicado en la introducción. No obstante, es obligado que veamos primero que es lo que hace este dispositivo.

EL DISCRIMINADOR CLÁSICO
Así se llama el circuito que es capaz de detectar las variaciones de frecuencia de una señal de RF modulada en FM aplicada a su entrada y entregar a su salida una señal de RF cuya amplitud se modificará proporcionalmente a los cambios de frecuencia de la señal original.

Podríamos decir que se trata de un "amplificador" cuya ganancia (factor de amplificación) depende de la frecuencia de la señal aplicada. Quizás lo entiendas mejor con unas imágenes.

Fíjate que hemos aplicado a la entrada del discriminador una señal modulada en frecuencia (FM) de amplitud fija. Basicamente esta señal se compone de tres valores de frecuencia distintos; una que podemos calificar como "frecuencia central" con un valor medio y que representamos por "Fc", otra de frecuencia más baja a la que llamamos "F-" y otra de frecuencia más alta que llamamos "F+".

A la salida del discriminador aparece la misma señal que a la entrada, modulada en frecuencia, con la particularidad de que además está modulada en amplitud. Efectivamente su amplitud es mayor cuanto mayor es la frecuencia de la señal de RF aplicada. Ese es justo el trabajo que realiza el discriminador.

Si ahora añadimos a la salida del discriminador un detector de AM con un diodo de germanio, exactamente igual que se hace en un radio galena normal, obtendremos la señal de audio de B.F. original que se utilizó en la emisora, ya que previamente habremos convertido la señal de frecuencia modulada (FM) en una señal de amplitud modulada (AM) a la que trataremos como tal. Mira la siguiente ilustración.

La pregunta que surge ahora es... ¿como hace su trabajo el discriminador?...

Tenemos que aclarar que las expresiones "discriminador" y "detector de FM" se solían usar indistintamente por el personal técnico, llegando a ser expresiones sinónimas. En su momento se usaron diferentes circuitos para este menester, siempre formados por un discriminador y un detector de AM trabajando conjuntamente. Los más importantes son el "discriminador de Travis" también conocido como "detector de sintonía escalonada", el "detector de fase" también conocido como "discriminador de Fooster-Seely" y el "detector de relación" que básicamente es un discriminador de Fooster-Seely mejorado con capacidades limitadoras.

En la actualidad, sobre todo en receptores de cierta calidad, se suelen usar detectores de FM basados en circuitos "PLL" (Phase Locked Loop), conocidos en nuestro idioma como "lazo o bucle de enganche de fase", obteniendose la señal de BF (Baja Frecuencia) original directamente de la "tensión de control" aplicada al "VCO" del circuito (ya hablaremos de esto).

Pero este artículo no es para adentrarnos en este asunto, sino para entender por qué con un simple receptor de cristal podemos oir perfectamente señales moduladas en frecuencia (FM). ¡Vamos a verlo!.

UN DISCRIMINADOR ELEMENTAL
Ya sabemos que para poder oir una señal de FM primero hay que discriminarla y después aplicarla a un detector de AM. De esa manera podemos obtener la señal de audio o BF. Sabemos además que en un "receptor de galena" ya tenemos el detector de AM (diodo de germanio), pero... ¿donde rayos está el discriminador?... ¡Recordemos el esquema básico de un "radio galena"!.

¡Ahí tienes el "discriminador"!. Está delante de ti... ¿que no lo ves?. Te lo muestro en la siguiente imagen con más detalle.

Puede que te preguntes... ¿Pero eso no es un circuito resonante LC, o circuito tanque?. ¿Como discrimina la señal de FM un circuito tanque, que en principio solo sirve para "seleccionar" la frecuencia de la señal de radio de AM?.

Efectivamente, en un receptor de cristal clásico de AM, para poder elegir la frecuencia de la señal que queremos sintonizar y obtener los mejores resultados de selectividad y sensibilidad hay que situar el centro de la curva respuesta del circuito tanque justo en el valor de la frecuencia de la portadora que queramos recibir. La siguiente figura aclara esto.

Sin embargo, cuando queremos que un circuito resonante LC haga las veces de "discriminador" deberemos ajustar su curva respuesta de manera que la frecuencia central de la emisora a sintonizar, es decir su portadora sin modular, se sitúe justo en la mitad de uno de los flancos, eligiendo una zona lo más lineal posible de dicho flanco. La imagen siguiente aclarará este punto.

De esta manera, conseguiremos que la señal de amplitud constante pero modulada en frecuencia recibida por la antena se convierta en una señal modulada en amplitud, ya que las excursiones de frecuencia debidas a la modulación de audio introducida en la emisora provocarán diferentes tensiones en bornas del circuito tanque LC. Esto último te lo mostramos en la próxima ilustración.

Así es como, eligiendo cuidadosamente los valores LC del circuito tanque para que resuene en la banda de FM de 88 a 108 MHz y llevando a la práctica el montaje con las debidas precauciones, podremos llegar a recibir, discriminar y detectar las emisoras comerciales cercanas a nuestra ubicación.

Pero... ¿y si una vez que hemos acabado el montaje, nuestro "receptor de galena" de FM no funciona?. ¿Como podemos saber donde está el fallo?. Por más tiempo que le hemos dedicado, intentándolo por activa y por pasiva, no logramos oir absolutamente nada en el auricular. Nuestro gozo se convierte en tristeza y desesperación.

Para evitar esta situación, daremos unos consejos y alguna información interesante mediante los cuales se nos hará más fácil la puesta en marcha del dispositivo.

COSAS A TENER EN CUENTA

Puede parecer que llevar a cabo con éxito el montaje de un receptor de galena para ondas cortas (6 a 30 MHz) o FM (88 a 108 MHz) es comparativamente más complicado que hacerlo para ondas medias (525 a 1605 KHz), ya que estas últimas son más "manejables" y menos dadas a "desaparecer" por pérdidas de señal al tratarse de frecuencias sensiblemente menores.

No obstante, vamos a recopilar una serie de consejos e ideas, extraidas en parte de notas técnicas de fabricantes que, en su momento, comercializaron este tipo de receptores. De seguro que esto nos ayudará para llevar a buen término nuestro receptor.

Por ejemplo, la firma alemana Siemens comercializó en su dia un excelente receptor de cristal para la gama de ondas cortas. Su esquema eléctrico era tan sencillo como el que presentamos a continuación.

De seguro que te parecerá algo muy simple. Sin embargo, fue uno de los receptores de más éxito de su tiempo y el que mejor rendimiento tenía. ¿Su secreto?... componentes de primera calidad y una exquisita y estudiada colocación de los mismos en la caja que le servía de soporte.

Quizás eches de menos en este esquema la toma de tierra. El fabricante alemán renunció deliberadamente a la misma ya que, debido a la longitud de la conexión necesaria y a la alta atenuación que producen a estas frecuencias, las tomas de tierra fracasan estrepitosamente con ondas cortas en este tipo de receptores. Además, la capacidad de la masa del aparato y hasta el propio auricular hacen perfectamente las veces de "tierra auxiliar".

Para aquellos que deseen llevar a la práctica este receptor, la bobina se construye con 14 espiras de hilo de cobre de 0,8mm de diámetro devanadas sobre un tubo de cartón de 22mm de diámetro. Como condensador variable de sintonía se usaba uno de 20-160 pF (era el único disponible en el mercado en aquellas fechas). Recomendamos usar un diodo de germanio de calidad, que cumpla perfectamente su cometido en frecuencias de al menos hasta 30 MHz (cuidado con este componente). Los auriculares han de ser obligatoriamente de alta impedancia, preferiblemente de cristal o cerámicos. No sirven los auriculares de baja impedancia, habituales para los equipos Hi-Fi. Usar como mínimo unos auriculares de 2000 o 3000 Ohmios en adelante. Es importantísimo reducir las pérdidas al máximo posible mediante la aplicación de los consejos anteriores.

En su dia, otra famosa marca alemana lanzó al mercado un receptor de cristal para frecuencia modulada (FM). Disponía de una entrada para conectarle una antena dipolo.

Si te decides a construirlo puedes usar como antena una de las que aún hoy dia se venden fabricadas con cable tipo "cinta amphenol", muy sencillas y baratas, aunque debido precisamente a esto muchos aficionados optan por elaborarlas ellos mismos.

Con una impedancia de 300 ohmios, el tipo de antena mencionado es ideal para este último receptor, sobre todo si tienes la posibilidad de colocarla al aire libre, en el exterior, con lo cual se mejorará bastante la recepción de emisoras débiles. El esquema del mencionado receptor lo tienes a continuación.

Las particularidades constructivas de las bobinas L1 y L2 son las siguientes, según la nota técnica del fabricante. L1 se construye devanando al aire 3,5 espiras con hilo de cobre de 1mm de diámetro, con toma intermedia y un diámetro del devanado de 19mm. Para L2 se utilizan 4,5 espiras de hilo de cobre de 1,5mm de diámetro con el mismo diámetro del devanado de 19mm. El paso entre espiras de ambas bobinas se especifica de entre 2,5 y 3mm.

Para este tipo de receptores es esencial la buena calidad de los componentes. Hay que asegurarse muy mucho de que el diodo detector de germanio pueda trabajar sin problemas con frecuencias de más de 100MHz. ¡Mucho ojo con esto!... La mayoría de los diodos procedentes de china no van a dar resultado, aunque si funcionen correctamente en receptores para ondas medias.

También la calidad del condensador variable influirá decisivamente en el resultado. Un condensador con pérdidas, sea por un dieléctrico de mala calidad o por una construcción descuidada y mediocre hará fracasar el proyecto.

Insistimos en la impedancia de los auriculares. Hay que usar preferiblemente auriculares de cristal o cerámicos, los cuales tienen una elevada impedancia, detalle imprescindible para que el receptor funcione. No use un transformador para adaptar la impedancia de unos auriculares Hi-Fi normales como se recomienda en otros sitios. Eso no hará más que aumentar las pérdidas y el fracaso estará más cerca.

Con frecuencias del orden de los 100MHz que son las que manejaremos con este receptor, el valor, posición y acoplamiento de las bobinas es muy crítico. Para el tipo de antena indicado anteriormente, el fabricante recomienda una separación entre las dos bobinas lo más estrecha posible. Si no se dispone del instrumental adecuado habrá que ir tanteando el paso entre espiras más adecuado. Una diferencia de varias décimas de milímetro puede significar que nos salgamos fuera de la banda de FM y, sin saberlo, intentemos infructuosamente sintonizar alguna emisora inexistente.

Por otra parte debemos de ser conscientes de que la sensibilidad de nuestro receptor es muy limitada. Por ello, lo mejor será asegurarse que en nuestra localidad exista al menos una emisora que transmita con potencia suficiente para que llegue sin problemas a nuestra ubicación con una señal elevada.

Otra posibilidad es acercar nuestro receptor a un micrófono inalámbrico de los que trabajan dentro de la banda de FM comercial y, a partir de ahí, ajustar sus bobinas.

La mayoría de estos consejos son aplicables a todos los circuitos que manejen altas frecuencias, por lo que creemos que pueden serle de ayuda tanto a Silvio, como a todo aquel que se decida a afrontar este tipo de montajes.

Apreciaremos mucho vuestros comentarios. Es posible que puedan ayudar a otras personas.