EMISIÓN Y RECEPCIÓN DE RADIO

EMISIÓN Y RECEPCIÓN
DE RADIO
1.- EMISIÓN Y RECEPCIÓN DE RADIO
2.- EQUIPO TRANSMISOR
3.- PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS DE RADIOFRECUENCIA
4.- EQUIPO RECEPTOR
5.- SISTEMAS DE RADIO DIGITAL
6.- RECEPTORES DE LOS SISTEMAS DE RADIO DIGITAL
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1.- EMISIÓN Y RECEPCIÓN DE RADIO
Todas las emisoras poseen la base de un equipamiento técnico común, entre los
que distinguíamos dos grupos:

El de baja frecuencia, básicamente todos los equipos que tienen la función de
generar, captar y manejar la señal de audio, que ha de ser transmitida. Son los
que crean la señal moduladora, es decir, la información. Los micrófonos,
magnetófonos o reproductores digitales, son de este tipo de equipos.

El de alta frecuencia que son los transmisores de la señal, es decir, los que
modulan y transmiten la señal de baja frecuencia en ondas electromagnéticas
que viajan libremente por el espacio.
Una vez que la señal de audio sale del mezclador de la sala de control de la emisora,
comienzan a actuar los equipos de alta frecuencia. Al tratarse de potencias elevadas, es
aconsejable separar físicamente la alta frecuencia de los equipos de baja frecuencia, al
objeto de que no produzcan interferencias y realimentaciones que distorsionarían la
señal entregada por el mezclador.
En ocasiones esto viene ya dado por la separación física de la emisora y la antena
transmisora, dada por diferentes motivos, como son evitar el enclavamiento de la antena
en el casco urbano, lo que podría producir interferencias en otras instalaciones próximas
o alejar la misma a cotas elevadas para conseguir un mayor alcance o cobertura.
En estos casos debe preverse algún medio de unión de la señal entre los estudios (baja
frecuencia) y el transmisor (alta frecuencia), básicamente pueden utilizarse tres tipos de
enlaces:

Por enlace telefónico, que es el menos aconsejable debido a su pobre respuesta
en frecuencia que limitaría la calidad sonora, ya que no sobrepasa los 4 kHz y en
retransmisiones de alta fidelidad en FM necesitamos que sobrepasen los 15kHz.

Por enlace de cable coaxial o de fibra óptica, el cual puede se de fácil solución,
pero también fácil de sabotear o de sufrir averías por cortes.
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
La solución idónea, por tanto, es el uso de radioenlace o unión inalámbrica
entre dos puntos. Se recurre al uso de antenas muy directivas que son más
seguras contra las interferencias, además de radiarse en frecuencias que sean
captadas únicamente por el equipo de la emisora y con una potencia que asegure
la calidad deseada. Estos equipos modulan la señal en frecuencia lo que
garantiza una elevada calidad en la transmisión. En el otro extremo, el receptor
extrae la señal de audio, que es la misma que existía a la salida del mezclador.
2.- EQUIPO TRANSMISOR
Cuando la señal de audio llega al transmisor, directamente o mediante radioenlace,
en primer lugar se introduce en el limitador, equipo que tiene por misión la adecuación
del nivel y banda de paso de frecuencias de audio a unos niveles permitidos para evitar
distorsiones e interferencias.
En el caso de las emisiones estereofónicas en FM es preciso aplicar un limitador por
cada canal. Las señales posteriormente se aplican a un codificador que transforma los
dos canales en una sola señal (la señal multiplex), que será la transmitida por la antena.
La señal multiplex es necesaria para mantener la compatibilidad con los receptores
monofónicos, y consta de información monofónica, de una señal piloto y de la
información estereofónica.
A continuación, tiene lugar la modulación, paso intermedio sin el que sería posible
radiar la señal radiofónica, ya que la señal de baja frecuencia no es factible de ser
transmitida a largas distancias, así la existente entre la antena emisora y la receptora
serían insalvables.
La modulación se puede definir como la modificación de una magnitud física de una
onda (frecuencia, amplitud o fase) mediante una información contenida en una señal
moduladora de baja frecuencia que es, información a transmitir. Esta magnitud física
que debe modularse se denomina señal portadora, y su misión es transportar la
información de la señal moduladora de baja frecuencia.
Las formas típicas de codificar o modular una onda de una emisión son para la
retransmisión anlógica:

Modulación en Amplitud (AM), que consiste en la variación instantánea de la
amplitud de la onda portadora con una profundidad proporcional a la señal
moduladora.
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Siempre que se recurre a una modulación se produce la aparición de dos bandas
laterales, una superior y otra inferior, que contienen idéntica información, es
decir, la propia de la onda moduladora. Para los efectos de la recepción basta
con descodificar sólo una de las bandas laterales para recomponer la señal
emitida, por lo que se opta por la transmisión de una sola de las bandas laterales,
reduciendo a la mitad el ancho de banda empleado, dejando así espacio a un
mayor número de emisoras en un mismo margen de frecuencias. Es lo que se
llama transmisión de Banda Lateral Única (BLU). La aplicación de este
sistema no es extendida en la radiodifusión comercial, que sigue empleando el
tradicional sistema de portadora y dos bandas laterales, al que están adaptados la
gran mayoría de receptores del mercado.
Los sistemas de radiodifusión en AM se limitan a unos canales de 9kHz por
emisora, lo que los imposibilita para su aplicación en alta fidelidad; limitación
impuesta con el objeto de permitir mayor número de emisoras.
Una de las desventajas que tiene este tipo de modulación es su propensión a ser
interferidos en la recepción por fenómenos atmosféricos o de electricidad
estáticas, entre otras.

Modulación en Frecuencia (FM), que consiste en la variación de la frecuencia
central de la onda portadora en más o menos según la intensidad o amplitud de
la señal moduladora. Esta variación es la profundidad de modulación. Y además
la velocidad con la que se efectúan esta variación es directamente proporcional a
la frecuencia moduladora.
Al producirse estas dos operaciones, la portadora modulada en frecuencia,
aunque con una amplitud constante, posee dos informaciones de la señal
moduladora: su amplitud y su frecuencia.
De tal forma que las bandas laterales que se forman son múltiplos enteros de la
frecuencia moduladora y están situados a cada lado. El número de ella depende
del índice de modulación entre la desviación de la frecuencia central de la
portadora y la frecuencia de modulación. Así aparecen infinitas bandas laterales,
por lo que si tomamos un número relativamente pequeño de ellas, puede
recuperarse suficiente información como para poder recomponer la señal. Así da
una gran calidad en las transmisiones, pues permite la recomposición de la señal
moduladora con muchísimos más puntos de referencia.
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Las emisoras comerciales de FM ocupan un espectro de frecuencias considerable
puesto que a cada emisión se le asigna una frecuencia portadora y un espectro,
en el dial, para evitar las interferencias de unas con otras. El espectro es aún
mayor en las emisiones estereofónicas donde se envía la suma de los dos
canales, la diferencia entre ambos y, entre estos dos subespectros, una portadora
piloto para que los receptores monofónicos puedan recibirlo en monotonía.
Además no se ven afectadas por los fenómenos atmosféricos, pero por el
contrario su alcance es menor, que el AM.
Una vez modulada, la portadora se amplifica hasta un cierto nivel por un excitador que
entrega la señal al amplificador final, quien suministra la potencia de radiofrecuencia
que irá a la antena. Según los alcances deseados, se necesitarán distintas potencias
amplificadas.
La antena transmisora está sintonizada con la frecuencia de trabajo elegida, que se
calcula previamente según la longitud de onda, para obtener el mejor rendimiento. Así,
mientras la emisora suministre energía de alta frecuencia a la antena, los electrones que
circulan por ésta se desplazarán de forma periódica de un extremo al otro de la antena,
tantas veces por segundo como valor tenga la frecuencia de corriente alterna aplicada a
la misma. Como consecuencia de este movimiento de electrones, se producirá la
creación de un campo electromagnético, que formará la onda móvil que se desplazará
por el espacio.
3.- PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS DE RADIOFRECUENCIA
La propagación viene dada por las ondas electromagnéticas, que están
compuestas por un campo eléctrico y otro magnético que determinan su naturaleza y, en
cuyo espectro, encontramos las ondas radioeléctricas, que pueden dividirse en grupos
atendiendo a su frecuencia o longitud de onda.
Las bandas de radiodifusión hacen uso de un espectro de frecuencias reducido respecto
a las que se pueden utilizar. En estas bandas se incluyen tanto a las emisoras de radio
como de televisión, y sus frecuencias se extienden desde los 150kHz de onda larga,
hasta los 862 MHz. Las frecuencias que acapara la televisión ocupan el 95%, de tal
forma que una emisora de televisión necesita un ancho de banda veinte veces mayor al
que necesita una emisora de FM y seiscientas veces mayor de una emisora de AM.
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Las bandas de AM trabajan entre 525 KHz y 1605 KHz y la de FM entre 87 MHz y 110
MHz.
Las ondas radioeléctricas que se desplazan por la superficie de la tierra y se alejan de la
antena emisora reciben el nombre de ondas terrestres, que se ven afectadas por las
características que presenta la orografía de la superficie del terreno y por la frecuencia
de la onda, de forma que disminuyen a medida que aumenta la frecuencia y según las
condiciones en que se encuentre la baja atmósfera.
Las ondas terrestres se dividen en:

La onda terrestre de superficie, que se caracteriza por seguir una trayectoria a
lo largo del contorno de la orografía terrestre, sufriendo una atenuación en su
desplazamiento debido a las variaciones climáticas extremas, que influyen sobre
el grado de conductividad del medio, y siendo afectada también por la
frecuencia de la onda y por la orografía del terreno, por lo que su alcance es
limitado.

La onda aérea, que se propaga por el espacio inmediatamente por encima de las
anteriores y que se caracteriza porque sigue dos trayectorias. Una de ellas es la
onda directa o visual que sigue una trayectoria óptica imaginaria relativamente
recta desde la antena emisora hasta la receptora. La otra trayectoria es la onda
reflejada, que llega al receptor después de sufrir una o varias reflexiones sobre la
superficie de la tierra, presentando el inconveniente de que se retrasa con
respecto a la onda directa, puesto que recorre una mayor distancia, pudiendo
llegara incluso a estar en fase o desfasada 180º con respecto a la onda directa.
Por otro lado están las ondas emitidas al espacio, que llegan al receptor viajando por la
atmósfera, que constituyen la base de las comunicaciones. La atenuación sufrida por
estas ondas es relativamente pequeña, por lo que su alcance es muy grande. Sin
embargo, se ven afectadas por la composición de los gases de la ionosfera o atmósfera
superior, de forma que son reflejadas por ésta, pudiendo curvar su recorrido y
devolverla a la tierra y así sucesivamente. Las condiciones de propagación dependen de
las condiciones de la ionosfera, de la latitud del lugar, de la hora del día, de la estación
del año, de la mayor o menor actividad del sol.
4.- EQUIPO RECEPTOR
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Para la recepción de las señales tenemos tanto al sintonizador es el aparato que
recoge las señales de radio del espacio libre y las trata de forma adecuada para extraer
toda la información contenida en ellas mediante la demodulación, como al receptor,
que además de lo anterior incluye un amplificador.
Todo sintonizador de alta fidelidad funciona conforme al principio heterodino, que se
basa en la utilización de un oscilador local combinado con el circuito de sintonía a
través de una etapa mezcladora para mejorar la selección de emisoras del sintonizador.
La unidad de sintonía permite el paso de una sola de las señales portadoras moduladas
(seleccionada en el dial), la cual es conducida a una etapa mezcladora o restadora,
donde el oscilador local o generador local de portadora envía una señal de 10,7 MHz
por encima de la señal captada. Así en la etapa restadora, ésta proporciona la señal
diferencia entre ambas.
A partir de aquí, la señal sigue una serie de etapas amplificadoras hasta llegar al
limitador (sólo en el caso de de sintonizadores FM), que recorta la amplitud de la señal
al objeto de eliminar cualquier variación en la amplitud que originaría distorsiones en
los pasos siguientes.
En el demodulador se extrae la modulación contenida en la señal, es decir, la
moduladora. En transmisiones estereofónicas obtendremos la señal multiplex (señal
MPX), que está compuesto por la señal suma de los canales izquierdo y derecho, la
portadora piloto de 19 MHz y la señal de diferencia izquierdo-derecho. La señal de
salida pasa por el filtro multiplex que desmembra este espectro de canales, detectando la
frecuencia piloto de la transmisión estereofónica y proporcionando una etapa sumadora
y una etapa restadora, de las que saldrán el canal derecho e izquierdo. Obteniendo así la
señal de origen.
5.- SISTEMAS DE RADIO DIGITAL
DAB (Digital Audio Broadcasting, Emisones Digitales de Sonido) apareció en
1994 y fue inventado por La Unión Europea de Radiodifusión y la Unión Europea a
través del proyecto Eureka 147. Por lo tanto es un proyecto europeo.
Los servicios de radiodifusión digital (sonora y de televisión), en su vertiente terrenal,
se caracterizan por una elevada calidad técnica de imagen y sonido, por una gran
inmunidad frente al ruido y a las interferencias, por su facilidad de reconfiguración
dinámica y por su flexibilidad para la recepción tanto con aparatos domésticos fijos
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como con receptores a bordo de vehículos o portátiles pero, también, se caracteriza por
el aprovechamiento eficaz de un recurso limitado y escaso como es el espectro
radioeléctrico y por el incremento sustancial de la capacidad para disponer de un mayor
número de programas.
La introducción en España de la radiodifusión digital tiene su origen en una disposición
adicional de la Ley de Medidas Fiscales, Administrativas y del Orden Social de 1997,
también conocida como Ley de Acompañamiento a los Presupuestos Generales del
Estado para 1998, que proporciona la base jurídica para el desarrollo reglamentario de
la radiodifusión sonora digital terrenal, pero no contiene referencias a la tecnología
empleada para realizar las emisiones ya que, en aquel momento, por el estado en el que
se encontraba la técnica sólo podía ser analógica.
La nueva tecnología digital de la radio consiste en un uso más eficaz del espectro
radioeléctrico, permitiendo incrementar la capacidad para un mayor número de
programas y reduciendo las distancias de reutilización de las frecuencias, puede
dedicarse un máximo del 20% de la capacidad total de transmisión digital.
Según establece el correspondiente Plan Técnico Nacional (Plan RD), la radio digital se
introducirá en los canales 8 a 11 de las bandas de frecuencias de VHF, ocupada todavía
por algunas estaciones de televisión analógica que disponen de canales reservados en
las bandas de UHF para continuar con sus emisiones. Además, también se ha previsto
una futura ampliación de espectro a la banda L (1,5GHz). Por lo tanto, no se considera
que la radio digital sea una tecnología sustitutiva de la radiodifusión sonora en onda
media (OM) o en frecuencia modulada (FM). Sin perjuicio de que, con el paso de los
años, estas últimas tecnologías puedan quedarse obsoletas y sean sustituidas por otras.
Para favorecer la implantación de la radio y televisión digitales se aprovechará gran
parte de las infraestructuras existentes para la radio y la televisión, tanto en transmisión
(instalaciones y antenas de emisión) como en recepción (antenas colectivas); no
obstante, la captación de los programas emitidos con tecnología digital requerirá un
nuevo equipamiento para el usuario (receptores digitales, con o sin monitor, en el caso
de la radio digital).
La necesidad de adquirir este equipamiento en un mercado emergente es el obstáculo
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más importante para la implantación y desarrollo de la nueva tecnología, pero la
digitalización de los servicios de radiodifusión, sonora y de televisión, no tiene vuelta
atrás.
El DAB (Digital Audio Broadcasting), a diferencia del sonido analógico, organiza los
datos transmitidos mediante tramas digitales, las cuales pueden ser configurables
según los deseos del emisor, de forma que se pueden emitir programas multicanal 5.1, o
bien varios programas estereofónicos simultáneos con información independiente.
Tras la codificación de esta información, se pasa a un proceso de compresión digital,
que reduce la cantidad de información efectiva que será transmitida. El método de
compresión utilizado es el Musicam o MPEG capa I, que divide la banda audible en 32
subbandas, aplicando a cada una de ellas los algoritmos necesarios para detectar
aquellas partes del sonido original que el usuario no será capaz de percibir, eliminando
la información correspondiente. El bit rate o volumen de bits por segundo transmitidos
es de 192 kbps, que proporciona una calidad similar a un cd, aunque no exactamente la
misma, al oído le suene prácticamente igual.
Así hemos dicho que junto a la información del sonido que configura nuestra emisión
radiofónica, les acompaña otro tipo de información o servicios, como los de la
identificación de la emisora, o información metereológica o del tráfico. Todo ello se
introduce en la trama analizada, haciéndose acompañar de una cabecera, que servirá
para identificar los datos que contiene y configurar al receptor para interpretarlos
correctamente. Así se crea un canal múltiplex, es decir, aquel que transporta varios
servicios sin que existan diferentes modos de modulación para cada uno de ellos,
recurriéndose para ello al sistema de modulación QPSK, combinado con el principio de
transmisión por portadora múltiple COFDM.
El sistema de modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Key), consiste en modular la
señal analógica ni en amplitud, ni en frecuencia, sino en su fase, que consiste en la
determinada posición que tiene la onda sonora en un momento preciso, dentro de un eje
de coordinadas.
De esta forma las variaciones de amplitud de la onda moduladora provocarán
desplazamientos en la fase de la portadora, desviándose de la que tendría en su posición
de reposo. Resultando esto imposible en la transmisión de una señal analógica, cuyos
infinitas variables, provocarían desplazamiento de fase de tan pequeñas dimensiones,
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que serían imposible identificar, pero muy sencillo y práctico en las transmisiones
digitales, al poseer dos niveles de tensión posibles (0 y 1), lo que provocaría cambios
bruscos en la amplitud de la moduladora, y, por lo tanto, desplazamientos evidentes en
la fase, que serían muy fácil de detectar por el receptor, ya que se traduciría en
solamente dos posibles fases: 0 y 180º.
Para agilizar el proceso, en cambio, se hace uso de las cuatro fases posible, (de ahí el
nombre de cuadratura), las cuales coinciden con los ejes de coordinadas, así la
transmisión no se realiza bit a bit, sino por parejas de estos, asignándoles 0º, 90º, -90º y
180º.
Por otra parte el COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex), consiste
en un método de gestión del modo de transmisión, que opera tras la modulación de la
señal.
En este método, por lo tanto, la trama digital se divide en pequeños grupos,
modulándose cada grupo por separado con portadoras de frecuencias diferentes, muy
próximas entre sí, pero evitando que se interfieran sus armónicos al estar situadas
ortogonalmente.
De esta forma a cada pareja de bits se le asigna una fase y una frecuencia de portadora
diferente, una vez terminado el proceso de asignación de frecuencias portadoras, el
sistema iniciará un nuevo ciclo de transmisión en la primera de las portadoras, lo que
permite una baja velocidad de transmisión en cada una de las frecuencias portadoras,
con un bajo número de símbolos de transmisión por segundo y con largos períodos de
tiempo entre cada señal transmitida, denominado período de símbolo, permitiendo
difundir la radio digital incluso en entornos urbanos, al resultar altamente inmunes a
posibles desplazamientos de fase causados por rebotes de la señal durante la
propagación y presentar, además, una notable inmunidad ante interferencias de canales
adyacentes, lo que permite a usar el espectro sin necesidad de mantener canales vacíos,
como se hace en transmisiones analógicas para evitar intermodulaciones.
En lo referente a poder convertir la radio en un medio multimedia se ha tomado como
punto de referencia el Multimedia Object Transfer Protocol (MOT). Este sistema
permite la emisión de datos generales (MIME/http), imágenes (JPG, GIF, JFIF y BMP),
texto (txt, html), multimedia (MPEG o Java) así como numerosos archivos generales. A
parte, en los receptores DAB se puede ofrecer software (programas), juegos, guía
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electrónica...
Según la norma ETS 300 401 se definen tres mecanismos para transmitir datos, que a la
postre son los que diferencia la radio digital de la tradicional frecuencia modulada, y
son:

PAD, (datos asociados al programa). Se extraen de la trama Musicam en el
decodificador.

DSL, Dinamic Label Segment. Se utiliza para la información anexa al audio
que irá en formato ASCCI, que es el sistema de codificación habitual que se
utiliza para los textos escritos en los ordenadores.

N-PAD; datos no asociados al programa. Se pueden enviar como un paquete de
información independiente.
6.- RECEPTORES DE LOS SISTEMAS DE RADIO DIGITAL
Como es de suponer la radio digital no podremos sintonizarla en los aparatos que
tenemos en la actualidad., ya que deberá tener las siguientes características:

Deberá contar con una salida de audio y según los modelos y necesidades con
salida para datos.

Deberá ser capaz de detectar el modo de transmisión y conmutar al modo de
recepción correspondiente. El codificador utilizará una frecuencia de muestreo
de 24 a 48 Khz y tendrá que ser capaz de conmutar entre las distintas tramas de
datos cuando sea necesario (según los datos que se quieran recibir o si nos
estamos desplazando).

Debe ser capaz de decodificar un programa de audio estéreo con una tasa binaria
de 256Kbit/seg. En caso de servicio cifrado (de pago) el receptor deberá
informar al usuario-usuaria de este servicio.

Es recomendable que tenga un display de 8 caracteres alfanuméricos (letras y
cifras) como mínimo, que informen del servicio prestado, tipo de programa,
trama y segmento seleccionado.
En la actualidad hay tres tipos de receptores, clasificados según el tipo de recepción
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para la cual se han diseñado:

Fija, receptores HI-FI, con un display en el que manejemos los datos asociados a
la emisión que hemos visto.

La portátil, que por ahora sólo transmiten audio, aunque ya están empezando a
aparecer algunos multimedia.

Los móviles, que son empleados en los coches
Como estos receptores son bastante caros una empresa inglesa (Radioscope) ya ha
preparado un sistemas de recepción a través del ordenador por medio de un programa
decodificador de la señal DAB procedente de una antena normal VHF; pudiendo
obtener sonido, texto e imágenes cada diez segundos y todo ello a tiempo real.
Por último repasaremos algunas de las ventajas de la radio digital son:

Señal sin distorsiones

Gran calidad de sonido (comparable a un cd)

Mejor aprovechamiento del espectro radio-eléctrico

Nuevos servicios multimedia interactivos: texto, imágenes, mapas, juegos...

La posibilidad de obtener en la misma frecuencia la misma emisora sin cambiar
de dial viajando desde Bilbo a Tarifa, ya que el receptor se encargará de
encontrar el repetidor más cercano o eligiendo una opción (deportes, radios
libres) el receptor te busca las emisoras locales que emitan ese tipo de programas

Servicios de valor añadido: música, mapas de ruta de viaje... Combinando el
DAB con el GSM (sistema de comunicaciones móviles) y GSP (sistema de
posicionamiento global) se pueden mandar información de mapas, rutas de
viajes a los coches.

Por medio del sistema de transmisión se pueden emitir programas específicos
por barrios, ciudades o regiones
Bibliografía:
Félix Molero, Emilio (2006). Sistemas de Radio y Televisión. Madrid: McGrawHill.
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