Las bases teóricas de la propagación de ondas
electromagnéticas fueron descritas por primera vez por James Clerk Maxwell en un
documento dirigido a la
Royal Society (1873) titulado “Una teoría dinámica del campo electromagnético”, que describía sus
trabajos entre los años 1861 y 1865. Su teoría era, básicamente, que los campos
eléctricos variables crean campos magnéticos variables y viceversa, que los
campos magnéticos variables crean campos eléctricos variables con lo que unos u
otros crearán a su vez nuevos campos eléctricos o magnéticos variables que se
propagarán por el espacio en forma de campos electromagnéticos variables sucesivos,
los cuales se alejarán en forma de ondas electromagnéticas de la fuente donde
se originaron.
Reinrich Rudolf Hertz, en 1888, fue en primero en validar
experimentalmente la teoría de Maxwell, al idear cómo “crear” artificialmente
tales ondas electromagnéticas y cómo detectarlas y, a continuación, llevar a la
práctica emisiones y recepciones de estas ondas y analizar sus características
físicas demostrando que las ondas creadas artificialmente tenían todas las
propiedades de las ondas electromagnéticas “teóricas” y descubriendo que las
ecuaciones de las ondas electromagnéticas podían ser reformuladas en una
ecuación diferencial parcial denominada ecuación de onda.
El dispositivo que diseñó para producir ondas
electromagnéticas consistía en dos barras metálicas del mismo tamaño alineadas
y muy próximas por uno de sus extremos y que terminaban en una bola metálica
por el otro; sobre una de estas barras eran inyectados “paquetes de electrones”
a muy alta tensión, que a su vez eran extraídos de la otra barra. Los intensos
cambios en el número de electrones que esto provocaba en las barras daba origen
a descargas de electrones de una a otra barra en forma de chispas a través del
estrecho espacio que las separaba, descargas que se producían de una forma que se
podría calificar de elástica u oscilante ya que tras una “inyección” de
electrones en una barra se producían descargas alternadas de electrones de una
u otra barra cada vez de menor intensidad hasta desaparecer al fin por las
resistencias eléctricas.
Estos cambios alternantes en el número de electrones que
tenía cada barra hacía que a lo largo de ellas se propagaran variaciones de la
carga eléctrica, lo que originaba campos eléctricos variables de signo opuesto
en torno de ellas. Tales campos eléctricos variables daban origen a campos
magnéticos variables y éstos a nuevos campos eléctricos variables con lo que se
producían ondas electromagnéticas que se difundían desde esas barras.
Las “inyecciones” y “sustracciones” de “paquetes de
electrones” se conseguían mediante intensos impulsos eléctricos provocados por
una bobina de un gran número de espiras que tenía sus extremos unidos cada uno
a una de las dos barras y que tenía otra bobina de un pequeño número de espiras
concéntrica a ella. Esta segunda bobina recibía breves impulsos eléctricos en
baja tensión que inducía a la bobina de gran número de espiras la cual los
transformaba en impulsos de muy alta tensión.
El receptor era una barra metálica de forma circular y con
sus dos extremos muy próximos uno de otro; la longitud de esta barra estaba
calculada para que fuera resonante a los campos magnéticos variables originados
en las barras emisoras; las corrientes de electrones provocadas en tal barra
receptora por los campos magnéticos variables que captaba causaban pequeñas
descargas de electrones entre sus extremos, descargas que eran visibles en
forma de chispas.
Hertz dio un paso de gigante al afirmar y probar que las
ondas electromagnéticas se propagan a una velocidad similar a la velocidad de
la luz y que tenían las mismas características físicas que las ondas de luz,
como las de reflejarse en superficies metálicas, desviarse por prismas, estar
polarizadas, etc…sentando así las bases para el envío de señales de radio.
Como homenaje a Hertz por este descubrimiento, las ondas
electromagnéticas pasaron a denominarse ondas hertzianas.
1.1.1. Primeros desarrollos
Es difícil atribuir la invención de la radio a una única
persona, En diferentes países se reconoce la paternidad en clave local:
Aleksandr Stepánovich Popov hizo sus primeras demostraciones en San
Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luís (Misuri) y Guillermo Marconi en el
Reino Unido.
En 1895, en Italia, un joven de apenas 20 años, Guillermo
Marconi, recibía a través del diario la noticia de los efectos de las ondas
electromagnéticas engendradas por un oscilador eléctrico inventado por Hertz.
En 1896, Marconi obtuvo la primera patente del mundo sobre las transmisiones de
radio, la patente británica 12039: “Mejoras
en la transmisión de impulsos y señales eléctricas y un aparato para ello. Los
equipos que empleaba eras: como emisor un generador de chispas de muy alta
tensión, similar al empleado por Hertz, que conectaba por un extremo a una gran
antena no sintonizada y por el otro a tierra, con lo que producía algo que se
podría definir como “ruido electromagnético” en un amplio margen de
frecuencias, más que ondas de radio de una frecuencia concreta. Como receptor
usaba un cohesor o coherer, tampoco de su invención, que consistía en un pequeño recipiente de vidrio lleno de
limaduras de metal ideado inicialmente para proteger de los rayos las
instalaciones telegráficas, ya que en condiciones normales tal dispositivo
tenía alta resistencia eléctrica pero ésta disminuía intensamente al llegar a
él una descarga eléctrica de un rayo; se había encontrado que también los
campos eléctricos intensos producidos por los rayos disminuían asimismo su
resistencia eléctrica. Países como Francia o Rusia rechazaron se patente por
dicha invención, refiriéndose a las publicaciones de Popov, previas en el
tiempo.
El 7 de mayo de 1895, el profesor e ingeniero ruso Aleksander
Stepánovich Popov había presentado un receptor capaz de detectar ondas
electromagnéticas. Diez meses después, el 24 de marzo de 1896, ya con un
sistema completo de recepción-emisión de mensajes telegráficos, transmitió el
primer mensaje telegráfico entre dos edificios de la Universidad de San
Petersburgo situados a una distancia de 250 m . El texto de este primer mensaje
telegráfico fue: “HEINRICH HERTZ”.
En 1897 Marconi montó la primera estación de radio del mundo
en la isla de Wight, al sur de Inglaterra y en 1898 abrió la primera factoría
del mundo de equipos de transmisión sin
hilos en Hall Street (Chelmsford, Reino Unido) empleando en ella alrededor
de 50 personas. En 1899 Marconi consiguió establecer una comunicación de
carácter telegráfico entre Gran Bretaña y Francia. Tan sólo dos años después,
en 1901, esto quedaría como una minucia al conseguirse por primera vez
transmitir señales de lado a lado del Océano Atlántico.
Nikola Tesla que, por un camino diferente al de Hertz había
llegado también a producir y detectar ondas de radio (generando mediante
alternadores corrientes eléctricas alternas de muy alta frecuencia que eran
aplicadas a una gran antena y a tierra con lo que se originaban ondas
electromagnéticas que se transmitían a larga distancia y que eran captadas
aprovechando las corrientes alternas que inducían en otras antenas unidas a
tierra a través de circuitos resonantes, formados por inductancias y
condensadores, que también había ideado), buscando, más que transmitir señales,
transmitir energía eléctrica a larga distancia sin necesidad de usar
conductores metálicos. Hizo su primera demostración pública de
radiocomunicación en San Luís (Misuri, Estados Unidos), en 1893. Dirigiéndose
al Franklin Institute de Filadelfia y
a la National Electric Light Association describió y demostró
en detalle los principios de la radiocomunicación. Sus aparatos contenían ya
todos los elementos que fueron utilizados en los sistemas de radio hasta el
desarrollo de los tubos de vacío. En Estados Unidos, algunos desarrollos clave
en los comienzos de la historia de la radio fueron creados y patentados en 1897
por Tesla. Sin embargo, la
Oficina de Patentes de Estados Unidos revocó su decisión en
1904 y adjudicó a Marconi una patente por la invención de la radio,
posiblemente influenciada por los patrocinadores financieros de Marconi en
Estados Unidos, entre los que se encontraban Thomas Alva Edison y Andrew
Carnegie. Años después, en la década de los sesenta, el Tribunal Supremo de los
Estados Unidos dictaminó que la patente relativa a la radio era legítimamente
propiedad de Tesla, reconociéndolo de forma legal, como inventor de ésta; si
bien, este hecho no transcendió a la opinión pública, que sigue considerando a
Marconi como su inventor. El 12 de diciembre de 1901, Marconi transmitió, por
primera vez, señales de código Morse por ondas electromagnéticas.
El investigador Ángel Faus Belau ha descubierto que la
primera patente sobre la aplicación de la voz en la telegrafía sin hilos la
registró el comandante español Julio Cervera Baviera en 1899. Basándose en este
descubrimiento Jorge Álvarez sostiene que “Cervera es el verdadero inventor de
la radio tal y como la entendemos hoy”.
Sin embargo, la patente de Tesla número 645576 fue
restablecida en 1943 por la
Corte Suprema de Estados Unidos, poco tiempo después de su
muerte a causa de una trombosis coronaria. La decisión estaña basada en el
hecho de que había un trabajo preexistente antes del establecimiento de la
patente de Marconi. Existe la creencia de que esto se hizo, aparentemente, por
razones financieras, para permitir al Gobierno estadounidense eludir el pago de
los daños que estaban siendo reclamados por la compañía Marconi por el uso de
sus patentes durante la primera Guerra Mundial.
También se habían hecho reclamos en el sentido de que Nathan
Stubblefield inventó la radio antes de Tesla y Marconi, pero su dispositivo, al
parecer, funcionaba mediante transmisión por inducción más que por
radiotransmisión.
Ese mismo año, la radio llega a Chile, con la primera
transmisión radial que la
Universidad de Chile realizó desde el Diario El Mercurio de
Santiago.
1.1.2. Desarrollos durante el siglo XX
En 1906 Alexander Lee de Forest modificó el diodo inventado
en 1903 por John Fleming añadiéndole un tercer electrodo, con la intención de
que detectase las ondas de radio sin violar la patente del diodo, creando así
el tríodo. Posteriormente se encontró que el tríodo tenía la capacidad de amplificar
las señales radioeléctricas y también generarlas, especialmente cuando se le
hacía trabajar en alto vacío, algo que fue descubierto, analizado y
perfeccionado por técnicos de AT&T y de General Electric, lo que permitió
la proliferación de las emisiones de radio. El científico austriaco de origen
judío Von Lieben en un proceso totalmente independiente pero paralelo al
seguido en Estados Unidos también inventó el tríodo.
En 1907, inventaba la válvula que modula las ondas de radio
que se emiten y de esta manera creó ondas de alta potencia en la transmisión.
En 1909, Marconi con Karl Ferdinand Braun, fue también
premiado con el Premio Nobel de Física por sus “contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin hilos”.
La nueva gran invención fue la válvula termiónica detectora,
inventada por un equipo de ingenieros de Westinghouse.
Un gran paso en la calidad de los receptores, se produce en
1918 cuando Edwin Armstrong inventa el superheterodino.
En los primeros tiempos de la radio toda la potencia
generada por el transmisor pasaba a través de un micrófono de carbón. En los años 20 la amplificación mediante válvula termoiónica
revolucionó tanto los radiorreceptores como los radiotransmisores. Philips, Bell,
Radiola y Telefunken consiguieron, a través de la comercialización de
receptores de válvulas que se conectaban a la red eléctrica, la audición
colectiva de la radio en 1928. No obstante, fueron los laboratorios
Bell los responsables del transistor y, con ello, del aumento de la comunicación
radiofónica.
En los años cincuenta la tecnología radiofónica experimentó
un gran número de mejoras que se tradujeron en la generalización del uso del
transistor.
Uno de los receptores utilizados por Marconi, podemos
apreciar la
"antena", el "cohesor", los "audífonos" y las pilas.
"antena", el "cohesor", los "audífonos" y las pilas.
Normalmente, las aeronaves utilizaban las estaciones
comerciales de radio de modulación de amplitud (AM) para la navegación. Esto continuó así hasta principios de los años sesenta en que
finalmente se extendió el uso de los sistemas VOR.
A principios de los años treinta radio-operadores aficionados inventaron la transmisión en banda lateral
única (BLU).
En 1933 Edwin
Armstrong describe un sistema de radio de
alta calidad, menos sensible a los parásitos radioeléctricos que la AM , utilizando la modulación de frecuencia (FM). A finales de la década este procedimiento se
establece de forma comercial, al montar a su cargo el propio Armstrong una emisora
con este sistema.
En 1952, se transmite televisión comercial
en color sistema NTSC, en EE.UU. El primer programa en ser transmitido en color
fue Meet the Press (Encuentro con la Prensa ) de la cadena NBC, un ciclo periodístico que sigue emitiéndose hasta
nuestros días.
En 1956 se desarrolla el primer sistema de
televisión europeo, que basándose en él mejora el NTSC de Estados Unidos. El
sistema es el llamado SECAM. En España durante varios meses TVE transmitió en pruebas en SECAM, aunque
finalmente la norma que adoptó fue PAL.
En 1957, la firma Regency introduce el
primer receptor transistorizado, lo suficientemente pequeño para ser llevado en un bolsillo y alimentado
por una pequeña batería. Era fiable porque al no tener válvulas no se
calentaba. Durante los siguientes veinte años los transistores desplazaron a las
válvulas casi por completo, excepto para muy altas potencias o frecuencias.
En 1963, se establece la primera
comunicación radio vía satélite. Se desarrolla el sistema de televisión en color PAL que mejora el NTSC. La norma que se utiliza en España
es PAL. La ventaja del PAL sobre el SECAM es que su circuitería es más
sencilla.
A finales de los años sesenta la red
telefónica de larga distancia en EE.UU. comienza su conversión a red digital, empleando
radio digital para muchos de sus enlaces.
En los años setenta comienza a
utilizarse el LORAN, primer
sistema de radionavegación. Pronto, la Marina de EE.UU. experimentó con la navegación
satélite, culminando con la invención y lanzamiento de la constelación de
satélites GPS en 1987.
Entre las décadas de los años 1960 y 1980 la radio entra en una época de
declive debido a la competencia de la televisión y el hecho que las emisoras
dejaron de emitir en onda corta (de alcance global) por VHF (el cual solo tiene
un alcance de cientos de kilómetros).
En los años 1990 las nuevas tecnologías digitales comienzan a
aplicarse al mundo de la radio. Aumenta la calidad del sonido y se hacen
pruebas con la radio satelital (también llamada radio HD), esta tecnología
permite el resurgimiento en el interés por la radio.
A finales del siglo XX, experimentadores radioaficionados comienzan a
utilizar ordenadores personales para procesar señales de radio mediante distintas
interfaces (Radio Packet).
1.1.3. Fechas destacables
·
1873. El
físico escocés James Clerk Maxwell
obtiene las ecuaciones generales de la propagación de las ondas electromagnéticas.
·
1887. El
físico alemán Heinrich Rudolf Hertz
consigue demostrar la existencia de las ondas electromagnéticas. Además,
descubre el efecto fotoeléctrico por medio de un descargador o resonador.
·
1890. El
físico francés Edouard Branly inventa un aparato que recibe las señales de la
telegrafía sin utilizar hilos.
·
1896. El
ingeniero ruso Alexander Popov inventa la primera antena radioeléctrica. También
construye el primer receptor de ondas electromagnéticas.
·
1897. El
italiano Guillermo Marconi realiza la primera transmisión radial.
·
1900. Se
inventa la radio en amplitud de modulación.
·
1900. La
grabación magnética de la voz en un hilo de acero se introduce por V. Poulsem y
se le da el nombre de telegrafono.
·
1900. La Wireless Telegraph
Trading Signal Co. Ltd cambia
su nombre a Marconi Telegraph Co.
El
detector de cristal de galena, permite el paso de la corriente en una
dirección, precursora de los semiconductores.
·
1900. Emile
Berliner introduce la superficie de disco tipo plano para la grabación del
sonido.
·
1900.
Guillermo Marconi recibe en Inglaterra la patente por su equipo de sintonía.
·
1901. El 12
de Diciembre, Guillermo Marconi en colaboración con el inglés John A. Fleming,
recibe en San Juan de Terranova la primera señal telegráfica sin hilos, una
"S" en código Morse, enviada desde Poldhu, en Cornuelles,
estableciendo una distancia de 2.400
km .
·
1901. El 12
de Diciembre. Se transmite la letra S en código Morse desde Poldhu, Cornwal en
Inglaterra, 2170 millas
a través del Atlántico hasta un dispositivo aéreo suspendido en un papalote
(Cometa) en St. John's, Newfoundland, Canadá.
·
1901. En
diciembre de 1901, Marconi acometió la gran empresa que marcaría un hito
histórico, al intentar transmitir señales desde la estación de Poldhu a otra
estación erigida en Terranova, a 3.500 km . de distancia. Marconi lo consiguió el
12 de diciembre de 1901, fecha que pasaría a la historia por ser la primera
comunicación transatlántica, sin el uso de cables de ningún tipo, por ondas de
radio. A finales de 1903, la compañía Marconi tenía montadas más de 40
estaciones sobre las costas de Inglaterra, sus colonias, Estados Unidos, Italia
y otros países. Prestaba los servicios semafóricos del Lloyd y su sistema se
empleaba en las escuadras inglesa, italiana y norteamericana.
·
1908. En
California tiene lugar la primera emisión radiofónica de carácter privado de la
mano de Charles Herrold.
·
1914-1918.
El uso de la radio como elemento comunicativo empieza a utilizarse entre los
ejércitos durante la Primera Guerra Mundial. La
utilidad de este medio radica en su valor estratégico de la comunicación sin
hilos y sirve para mantener el carácter reservado de las comunicaciones.
·
1920.
primeras transmisiones radiodifundidas para entretenimiento. Esto ocurre el 27
de agosto desde la terraza del Teatro Coliseo de la Ciudad de Buenos Aires. El
proyecto fue encabezado por el Dr. Enrique Telémaco Susini y sus tres
colaboradores: César Guerrico, Luis Romero Carranza y Miguel Mujica, luego
llamados «Los locos de la azotea».
·
Ese mismo
año empieza a funcionar en la ciudad Norteamericana de Pittsburg la KDKA , conocida por ser la
primera estación que emite una programación regular y continuada.
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