En electrónica y telecomunicaciones , un transmisor de radio o simplemente transmisor es un dispositivo electrónico que produce ondas de radio con una antena . El propio transmisor genera una corriente alterna de radiofrecuencia , que se aplica a la antena . Cuando es excitada por esta corriente alterna, la antena irradia ondas de radio.
Los transmisores son componentes necesarios de todos los dispositivos electrónicos que se comunican por radio , como estaciones de transmisión de radio y televisión , teléfonos celulares , walkie-talkies , redes informáticas inalámbricas , dispositivos con Bluetooth , abridores de puertas de garaje , radios bidireccionales en aviones, barcos, naves espaciales, equipos de radar y balizas de navegación. El término transmisor suele limitarse a equipos que generan ondas de radio con fines de comunicación ; o radiolocalización , como radares y transmisores de navegación. Los generadores de ondas de radio para fines industriales o de calefacción, como hornos microondas o equipos de diatermia , no suelen denominarse transmisores, aunque suelen tener circuitos similares.
El término se utiliza popularmente de forma más específica para referirse a un transmisor de radiodifusión , un transmisor utilizado en radiodifusión , como en transmisor de radio FM o transmisor de televisión . Este uso normalmente incluye tanto el transmisor propiamente dicho, la antena y, a menudo, el edificio en el que se encuentra.
Un transmisor puede ser una pieza separada de equipo electrónico o un circuito eléctrico dentro de otro dispositivo electrónico. Un transmisor y un receptor combinados en una unidad se llama transceptor . El término transmisor suele abreviarse como "XMTR" o "TX" en los documentos técnicos. El propósito de la mayoría de los transmisores es la comunicación por radio de información a distancia. La información se proporciona al transmisor en forma de una señal electrónica llamada señal de modulación, como una señal de audio (sonido) de un micrófono, una señal de video (TV) de una cámara de video o, en dispositivos de red inalámbricos , una señal digital. señal de una computadora. El transmisor genera una señal de radiofrecuencia que, cuando se aplica a la antena, produce ondas de radio, denominada señal portadora . Combina la portadora con la señal de modulación, proceso llamado modulación . La información se puede agregar al portador de varias maneras diferentes, en diferentes tipos de transmisores. En un transmisor de modulación de amplitud (AM), la información se agrega a la señal de radio variando su amplitud . En un transmisor de modulación de frecuencia (FM), se agrega variando ligeramente la frecuencia de la señal de radio . También se utilizan muchos otros tipos de modulación.
La señal de radio del transmisor se aplica a la antena , que irradia la energía en forma de ondas de radio. La antena puede estar encerrada dentro del estuche o unida al exterior del transmisor, como en dispositivos portátiles como teléfonos celulares, walkie-talkies y abridores de puertas de garaje . En transmisores más potentes, la antena puede estar ubicada en lo alto de un edificio o en una torre separada, y conectada al transmisor mediante una línea de alimentación , es decir, una línea de transmisión .
Las ondas electromagnéticas son irradiadas por cargas eléctricas cuando se aceleran . [1] [2] Las ondas de radio , ondas electromagnéticas de radiofrecuencia , son generadas por corrientes eléctricas que varían en el tiempo , y consisten en electrones que fluyen a través de un conductor metálico llamado antena y que van cambiando su velocidad y, por tanto, acelerándose. [3] [2] Una corriente alterna que fluye hacia adelante y hacia atrás en una antena creará un campo magnético oscilante alrededor del conductor. El voltaje alterno también cargará los extremos del conductor alternativamente positivo y negativo, creando un campo eléctrico oscilante alrededor del conductor. Si la frecuencia de las oscilaciones es lo suficientemente alta, en el rango de radiofrecuencia por encima de aproximadamente 20 kHz, los campos eléctricos y magnéticos oscilantes acoplados irradiarán desde la antena hacia el espacio como una onda electromagnética, una onda de radio.
Un transmisor de radio es un circuito electrónico que transforma la energía eléctrica de una fuente de energía, una batería o red eléctrica, en una corriente alterna de radiofrecuencia para aplicarla a la antena, y la antena irradia la energía de esta corriente en forma de ondas de radio. [4] El transmisor también codifica información como una señal de audio o video en la corriente de radiofrecuencia que será transportada por las ondas de radio. Cuando golpean la antena de un receptor de radio , las ondas excitan en ella corrientes de radiofrecuencia similares (pero menos potentes). El receptor de radio extrae la información de las ondas recibidas.
Un práctico transmisor de radio consta principalmente de las siguientes partes:
En transmisores de frecuencia más alta, en el rango UHF y microondas , los osciladores de funcionamiento libre son inestables en la frecuencia de salida. Los diseños más antiguos utilizaban un oscilador de frecuencia más baja, que se multiplicaba por multiplicadores de frecuencia para obtener una señal en la frecuencia deseada. Los diseños modernos suelen utilizar un oscilador a la frecuencia de funcionamiento que se estabiliza mediante bloqueo de fase a una referencia de frecuencia más baja muy estable, normalmente un oscilador de cristal.
Dos transmisores de radio en la misma área que intenten transmitir en la misma frecuencia interferirán entre sí, lo que provocará una recepción confusa, por lo que ninguna de las transmisiones podrá recibirse con claridad. Las interferencias en las transmisiones de radio no sólo pueden tener un gran coste económico, sino que también pueden poner en peligro la vida (por ejemplo, en el caso de interferencias en las comunicaciones de emergencia o en el control del tráfico aéreo ).
Por este motivo, en la mayoría de los países el uso de transmisores está estrictamente controlado por ley. Los transmisores deben tener licencia de los gobiernos, bajo una variedad de clases de licencia según el uso, como transmisión , radio marina , Airband , Amateur y están restringidos a ciertas frecuencias y niveles de potencia. Un organismo llamado Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) asigna las bandas de frecuencia del espectro radioeléctrico a diversas clases de usuarios. En algunas clases, a cada transmisor se le asigna un distintivo de llamada único que consta de una cadena de letras y números que debe usarse como identificador en las transmisiones. El operador del transmisor generalmente debe poseer una licencia gubernamental, como una licencia general de operador de radioteléfono , que se obtiene al aprobar una prueba que demuestra conocimientos técnicos y legales adecuados sobre el funcionamiento seguro de la radio.
Las excepciones a las regulaciones anteriores permiten el uso sin licencia de transmisores de corto alcance y baja potencia en productos de consumo como teléfonos celulares , teléfonos inalámbricos , micrófonos inalámbricos , walkie-talkies , dispositivos Wi-Fi y Bluetooth , abridores de puertas de garaje y monitores para bebés . En los EE. UU., estos se rigen por la Parte 15 de las regulaciones de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC). Aunque se pueden utilizar sin licencia, estos dispositivos generalmente deben ser homologados antes de su venta.
Los primeros transmisores de radio primitivos (llamados transmisores de chispa ) fueron construidos por el físico alemán Heinrich Hertz en 1887 durante sus investigaciones pioneras sobre las ondas de radio. Estos generaron ondas de radio mediante una chispa de alto voltaje entre dos conductores. A partir de 1895, Guglielmo Marconi desarrolló los primeros sistemas prácticos de comunicación por radio utilizando estos transmisores, y la radio comenzó a utilizarse comercialmente alrededor de 1900. Los transmisores Spark no podían transmitir audio (sonido) sino que transmitían información por radiotelegrafía : el operador pulsaba una tecla de telégrafo. que encendía y apagaba el transmisor para producir pulsos de ondas de radio que deletreaban mensajes de texto en código telegráfico, generalmente código Morse . En el receptor, estos pulsos a veces se grababan directamente en cintas de papel, pero lo más común era la recepción audible. Los pulsos eran audibles como pitidos en los auriculares del receptor, que eran traducidos a texto por un operador que conocía el código Morse. Estos transmisores de chispa se utilizaron durante las tres primeras décadas de la radio (1887-1917), llamada era de la telegrafía inalámbrica o de la "chispa". Debido a que generaban ondas amortiguadas , los transmisores de chispas eran eléctricamente "ruidosos". Su energía se distribuía en una amplia banda de frecuencias , creando ruido de radio que interfería con otros transmisores. Las emisiones de olas amortiguadas fueron prohibidas por el derecho internacional en 1934.
Después del cambio de siglo, se empezaron a utilizar dos tecnologías de transmisores competidoras de corta duración, que fueron los primeros transmisores de onda continua : el convertidor de arco ( arco de Poulsen ) en 1904 y el alternador Alexanderson alrededor de 1910, que se utilizaron hasta la década de 1920.
Todas estas primeras tecnologías fueron reemplazadas por transmisores de válvulas de vacío en la década de 1920, que utilizaban el oscilador de retroalimentación inventado por Edwin Armstrong y Alexander Meissner alrededor de 1912, basado en el tubo de vacío Audion ( triodo ) inventado por Lee De Forest en 1906. Los transmisores de válvulas de vacío fueron económicas y producían ondas continuas , y podían modularse fácilmente para transmitir audio (sonido) mediante modulación de amplitud (AM). Esto hizo posible la transmisión de radio AM , que comenzó aproximadamente en 1920. La transmisión práctica de modulación de frecuencia (FM) fue inventada por Edwin Armstrong en 1933, quien demostró que era menos vulnerable al ruido y la estática que la AM. La primera estación de radio FM obtuvo la licencia en 1937. Las estaciones de radio habían realizado transmisiones de televisión experimentales desde finales de la década de 1920, pero la transmisión de televisión práctica no comenzó hasta finales de la década de 1930. El desarrollo del radar durante la Segunda Guerra Mundial motivó la evolución de los transmisores de alta frecuencia en el rango UHF y microondas , utilizando nuevos dispositivos activos como el magnetrón , el klistrón y el tubo de ondas viajeras .
La invención del transistor permitió el desarrollo en la década de 1960 de pequeños transmisores portátiles como micrófonos inalámbricos , abridores de puertas de garaje y walkie-talkies . El desarrollo del circuito integrado (CI) en la década de 1970 hizo posible la proliferación actual de dispositivos inalámbricos , como teléfonos móviles y redes Wi-Fi , en los que transmisores y receptores digitales integrados ( módems inalámbricos ) en dispositivos portátiles funcionan automáticamente, en el en segundo plano, para intercambiar datos con redes inalámbricas .
La necesidad de conservar el ancho de banda en el espectro radioeléctrico cada vez más congestionado está impulsando el desarrollo de nuevos tipos de transmisores, como los de espectro ensanchado , los sistemas de radio troncalizados y la radio cognitiva . Una tendencia relacionada ha sido la transición continua de métodos de transmisión de radio analógicos a digitales . La modulación digital puede tener mayor eficiencia espectral que la modulación analógica ; es decir, a menudo puede transmitir más información ( velocidad de datos ) en un ancho de banda determinado que el analógico, utilizando algoritmos de compresión de datos . Otras ventajas de la transmisión digital son una mayor inmunidad al ruido y una mayor flexibilidad y potencia de procesamiento de los circuitos integrados de procesamiento de señales digitales .
