Receptores de galena o de mineral

Actualizado a marzo de 2024

Karl Ferdinand Braun en 1874 descubrió las propiedades rectificadoras (deja pasar la corriente eléctrica en un sentido, y no en el contrario por lo que convierte una corriente alterna en corriente continua) de la unión de un metal con un mineral como los cristales de galena (sulfuro de plomo), con el tiempo se desarrollaron diodos en estado sólido de germanio, selenio y silicio que realizaban esta función.

Braun también desarrolló el osciloscopio y en 1909 recibió el Premio Nobel de Física por las mejoras técnicas (circuitos resonantes magnéticamente acoplados).


Esquema-1

 

Receptor de galena marca "GOOD-AS" correspondiente al Esquema-1 (España, 1920)


Esquema-2





Esquema-3

 





Esquema-4



Curioso circuito con un zumbador de pruebas para comprobar el funcionamiento. Fuente: Radio Telefhony for Amateurs Stuart Ballantine, 1922




Radio de galena Fuente: Agromuseo de Vera , UPV, Valencia


Caja metálica de"Pastillas Juanola contra la TOS" para guardar la galena del receptor de radio. Fuente: Agromuseo de Vera , UPV, Valencia


Las modas vintage

Me ha sorprendido encontrar modernas radios de galena que con nombres muy variopintos como  el de "Máquina de mineral de radio de cristal"  "maquina de cantera de metro" "cristal set" ... (Cosas de las traducciones automáticas que no tienen contexto) se venden a precio de oro (Entre 35 y los 100 €)

Modelo vendido en  aliexpress por cerca de 40€

Curioso modelo que incorpora antena de ferrita en lugar de la tradicional bobina al aire y un transformador de impedancias para usar auriculares normales de baja impedancia (8 ohmios) vendido en aliexpress en lugar de los auriculares de alta impedancia que son necesarios en los circuitos tradicionales.

Modelo de radio de galena con medidor de intensidad de señal, vendido  por Aliexpress por unos 35€




Modelo con ala de pollo (supongo que es el condensador variable de aire) y bobina de flores vendido en Aliexpress por unos 60€


Modelo de OM y OC modelo vendido en Aliexpress por unos 70€

Otro curioso modelo con diodos vendido en Aliexpress


El modelo mas alto de la gama Yamei530 Coil - Active ore3DQexchange vendido en aliexpress



Modelo HG-770 de www.aviosys.com  Lo vende Amazon por unos 30€ 

NO son radio de galena todo lo que parece





Auriculares de alta impedancia, basados en un electroiman que actuaba sobre una lámina metálica todo ello encapsulado en baquelita con flejes de aceropara ajustarlos a la cabeza.






A tener en cuenta:
  • Algunos modelos que se comercializan no llevan el "cristal" que hay que comprar por separado por ejemplo aquí
  • En general y salvo que se diga lo contrario las radios de galena o de cristal necesitan auriculares de alta impedancia mal llamada "resistencia"   (los que antiguamente usaban los teléfonos cuya tecnología era un electroiman y una membrana metálica). También podría usar un amplificador de audio externo pero entonces pierde la gracia de escuchar la radio sin usar ni pilas, ni corriente eléctrica.
  • Las unicas emisoras que podrá sintonizar son las emisoras que transmitan  en la banda de onda media OM/MW  en modulación de amplitud AM, que aunque pocas todavía existen pues dan cobertura a todo el pais.




"Ya tenemos en funcionamiento la soberbia superemisora que levanta sus esbeltas torres en Moscu; es la más potente del mundo y trabaja con onda de 1.450 metros  (Parte alta de la actual banda de radiodifusión de Onda Media - MWy potencia de 40 kilovatios en toda Rusia se puede oir con galera". El Pueblo 27-4-1927


Para leer más:



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SDR - Software Defined Radio - VI: Software para receptores SDR (SDR++, CubicSDR, GQRX, AirSpy, SDR#, HDSDR, SDRUNO)

Viene de: SDR - Software Defined Radio - V : Múltiples SDR

Para configurar un receptor SDR necesitamos: 

A continuación un cuadro con  algunos de los programas disponibles, he remarcado los que he probado de los cuales después comento algo:

DISPOSITIVO SDR

SOFTWARE SDR

S.O.

Precio

RTL-SDR

SDR#


Windows


Gratuito    

RTL-SDR

HDSDR (Ex-WinRAD)


Windows

Gratuito

RTL-SDR

RSP1A

SDRAngel

Android, Windows y OSX

Gratuito

RTL-SDR

SDR++


Windows, Linux, OSX, BSD


Gratuito


RTL-SDR

Linrad


Windows/Linux


Gratuito

RTL-SDR

GQRX (similar a SDR#)

Linux, OSX

Gratuito

RTL-SDR (V3: Generic RTL2832U OEM :: 00000001)

RSP1A (SDRplay Dev0 RSP1 B0020P0002)

CubicSDR


Linux/Windows, OSX

Gratuito

RTL-SDR

Studio1


Windows


Pago

RSP1A

SDRUno 


Windows

Gratuito

RTL-SDR

SigDigger


Linux

Gratuito

RTL-SDR

ShinySDR


GNU Radio

Gratuito                                            

Existe un gran número de programas que trabajan sobre Android o diseñados para trabajar como servidores web, etc.

Experiencia con el SW para RTL-SDR y RSP1A:

  • OSX (Big Sur 11.7.4
    • GQRX v2.14.5  con RTL-SDR Finalmente lo he podido poner en marcha, tras  actualizar todo el software que solicita. Es una aplicación muy sencilla de usar. Demodula AM, FM (N, W, W-Estereo), BLU (USB y LSB) y CW (CW-U y CW-L)
GQRX 2,14,5 en OSX 11.7.4
    • SDR++ v 1.0.4 con RTL-SDR El panel es más completo que el de GQRX y más sencillo que el de Cubic SDR, la calidad de sonido muy buena similar a GQRX, es mi preferido. Un manual de uso lo puede consultar aquí.
SDR++ v1.0.4 en OSX 11.7.4


    • SDRAngel  V 7.17.2 con SDR-RTL , con RSP1A no funciona. Tiene una gan cantidad de complemento que lo hace muy util para explorar nuevos servicios (VOR, etc.) lo uso para cuando quiero decodificar emisoras no comerciales o demodular mas emisiones
SDRAngel 7.17.2 en OSX 11.7.4


    • CUBIC SDR V 0.2.4 con SDR-RTL Tuve que descargar bastante software y actualizaciones pero al final funcionó. El interface es el mas complejo que los instalados sobre Windows y que el GQRX. Me gusta como se puede cambian el ancho de banda y la presentación gráfica, no me gusta el poco control sobre los filtros de ruido y el sistema de almacenamiento de frecuencias (Bookmark)
CubicSDR 0.2.4 en CSX 11.7.4

  • Windows (Windows 10, 64 bits) 
    • AIRSPY SDR#  v1.0.0.1913 v. 1913; 8-6-2023 :
      • Seguramente el mas popular de los programas para SDR, con muchos plug-in de terceras partes
      • Tiene una instalación portable sin afectar al registro por lo que se puede instalar en cualquier directorio incluido una memoria USB externa. 
      • Hay que:
        • Ejecutar primeramente el archivo "install-rtlsdr.bat"
        • Después ejecutar ZADIG para instalar el dispositivo "RTL2838UHIDIR / Bulk-IN Interface(Interface 0)" o "Bulk-IN Interface(Interface 0)" de la lista de dispositivos o con eEDIT. si falla siempre se puede reinstalar, ojo no instalar el ratón o cualquier otro dispositivo USB que esté conectado. Si dice "The installadion drived failled" reinicie el ordenador. Si dice "The driver is installation sucefully" todo es correcto
        • Por último ejecutar SDRSharp para arrancar el programa. La primera vez hay que configurar el dispositivo SDR que usamos en este caso RTL-SDR desde el menu de inicio (rayas horizontales) antes de darle a PLAY (El triangulito), en caso contrario dira "Device not available". Si todo ha ido bien oiremos el típico ruido blanco que suena como una fritura.
        • Se puede instalar SDRSharp-Installer desde  SDR# with Community Plugins, que precisa del Runtime de .NET que se descarga automáticamente y hay que instalarlo si no está ya descargado.
      • Sobre windows 10 las versiones 1913 y 1914 nos resultaron inestables y se cierran cuando se intenta cambiar la frecuencia, siguiendo las recomendaciones del desarrollador se instaló la versión anterior 5.X. con la que se ha trabajado
    • SDR# SDR-RADIO  V3.2 64bits 2022-09-18_1224. Se trata de un .exe que realiza una instalación tradicional, cuando se arranca hay que configurar el dispositivo en SDR-CONSOLE. Funciona sin problemas


    • SDRAngel  con SDR-RTL y  con RSP1A . Tiene una gran cantidad de complemento que lo hace muy util para explorar nuevos servicios (VOR, etc.)
    • HDSDR  (Sucesor de WinRaD) v2.81 beta6 installer. (June 15, 2022). 
      • En una instalación tradicional descargando un EXE, no necesita ninguna configuración a diferencia de las dos anteriores, es muy sencillo de utilizar
      • No he conseguido que reciba nada ¿?
    • SDRUNO con RSP1A. Es el desarrollado por el fabricante y el que obtiene mayores prestaciones.

Mencion a parte es GNURadio cuyo fin es el de ayudar a desarrolladores y estudiantes y en el cual hay que configurar previamente los bloques o módulos para que funciona

Referencias





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SDR - Software Defined Radio - V : Múltiples SDR

Viene de : SDR - Software Defined Radio - IV: webSDR o como utilizar un SDR sin tin tener un SDR

El pequeño tamaño y coste de los receptores SDR permite disponer de varios de ellos agrupados, por ejemplo 2 ó 5 que nos permite configurarlos junto a un array de antenas adecuados para la localización de emisoras, como radar pasivo, interferómetro de radioastronomía, etc.

No hay que confundir estos dispositivos de múltiples SDR con aquellos receptores SDR que disponen de varias entradas de la señal de antena para discriminar las distintas bandas de trabajo como por ejemplo el yosoo®  que dispone de una para la banda de 100Hz-30MHZ y otra para 25 MHz a 1,7 GHz. Entradas distintas permiten antenas y filtros distintos, con lo que se consigue una mayor potencia de señal frente a interferencias y ruido.

Por ejemplo KrakenSDR es un receptor coherente de 5 canales con un rango de frecuencias de 24 MHz a 1766 MHz por un precio de 400 $




Continua en: SDR - Software Defined Radio - VI: Software para receptores SDR


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SDR - Software Defined Radio - IV: webSDR o como utilizar un SDR sin tin tener un SDR

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En el primer capítulo sobre SDR hemos comentado que una de sus ventajas es que el flujo IQ  que sale del dispositivo SINTONIZADOR+DEMODULADOR puede ser compartido con varios usuarios. 

Mediante un servidor WEB  un usuario con un programa cliente en un navegador o app, puede acceder por Internet a un receptor físico SDR situado en otro lugar. 

A un sistema como el descrito se denomina WebSDR aunque también es el nombre de un software que realiza esta función y hay mas softwares que permiten compartir la señal captada por un SDR

Para ello es necesario:

  • un sistema de antenas
  • un receptor SDR
  • un procesador (Raspberry Pi, BeagleBone, etc.)
  • un software como
  • una conexión a Internet con un ancho de banda acorde con los usuarios previstos (unos 200kbps o por usuario activo).

Existen varias webs que permiten descubrir servidores SDR

Página con la que accedemos receptor del amateur radio club ETGD de la universidad de  Twente en los Paises Bajos. Podemos seleccionar la frecuencia, el modo de demodulacion (CW, LSB, USB,AM, FM y AMsync) el ancho de banda, etc.
En concreto en la imagen habíamos seleccionamos la banda de radioaficionados de 20m y sintonizamos una transmisión en morse (CW)  http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/


Sintonización de una emisora de Onda Media de Brrasil, concretamente de Butacatu a través de la webSDR http://appr.org.br:8905/


En Barcelona tenemos http://sdrbcn.duckdns.org:8073 

No todos los webSDR son de propósito general, hay alguno especifico para sintonizar una emisora o red de emisoras concretas:


Observe que no es lo mismo que una emisora de radio transmita por Internet a que un receptor SDR reciba todas las transmisiones de radio y ponga dicho flujo  recibido en Internet para que los usuarios sintonicen la señal que deseen. En otras palabras mediante webSDR podemos sintonizar via Internet emisoras que NO transmiten en Internet.

Mediante una red de estaciones webSDR una emisora de radio podría comprobar de forma centralizada la calidad de sus emisiones en tiempo real.

Por otra parte mediante la webSDR usted puede probar la experiencia de un receptor SDR sin hacer ningún desembolso y valorar si le merece la pena la inversión.

Software como SDR Console permite arrancar un servidor para poder conectarse clientes por Internet

Esta idea de compartir una señal no es nueva:
  • skyviewcgi es un observatorio virtual accesible por Internet desde el espectro de radio a los rayos-Gamma 





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SDR - Software Defined Radio - III: Modelos de receptores SDR


Después de ver los conceptos generales de un receptor SDR y sus bloques, vamos a a analizar los dispositivos comerciales existentes.

Hay muchos modelos, unos son originales, otros copias, y los hay desde los 20€ hasta los 1.000€ así que debe fijar el presupuesto y despues elegir.

Hay tres grandes grupos de receptores:
  • RTL o RTL-SDR basados en los circuitos R820T2 y RTL2832U
  • MSI o RSP de SDRPlay basados en los circuitos  MSi001 y el MSi2500 de Mirics
  • PlutoSDR o el Ettus Research B210 que se basan en el AD936x 
Los RRL-SDR y RSP1 tienen dos componentes que desempeñan las funciones casi idénticas, con idéntica separación de la recepción de la señal de radiofrecuencia y transposición a banda base por parte del primero, y conversión desde la transmisión IQ de banda base a una transmisión digital en el bus USB por el segundo. Entre las ventajas del receptor de radio por software RSP1, la cobertura de bandas de frecuencia inferiores a las accesibles por RTL-SDR o incluso el AD936x que equipan el PlutoSDR o el Ettus Research B210 para bajar por debajo de los MHz, para el mayor placer de los radioaficionados que aún lo utilizan. las bandas de Alta Frecuencia (HF, de frecuencias menores a 30 MHz), pero sobre todo un ancho de banda de hasta 8 MHz o aproximadamente 4 veces más que el RTL-SDR que motiva este estudio.

Aquí una pequeña relación de los receptores SDR disponibles en el mercado:

Cuadro comparativo de RTL-SDR.COM en el que destaca los precios de los distintos dispositivos SDR


Accesorios para los receptores SDR

  • Antenas
  • Filtros para anular una banda de frecuencias, los mas usados son los que eliminan por denajod e los 2,6 MHz y los que suprimen la banda de 88-108MHz
  • LNA son amplificadores de bajo ruido para instalar entre la antena y el SDR. Asegurese que la alimentacion del LNA es mediante BIAS TEE (a través del coaxial) y que es posible son su SDR (HW + SW)
  • Todos los dispositivos vistos precisan de un ordenador (windows / iOS) o teléfono móvil (Android / iOS) para su funcionamiento, con los drivers y programas correspondientes.

Antes de comprar un dispositivo SDR tenga en cuenta varias cosas:

  • Necesita disponer de un lugar alto y despejado (ático, adosado, ático, etc.) para recibir las señales de un nivel suficiente para poder ser detectadas correctamente, en caso contrario solamente recibirá las emisoras de FM. Si vive  cerca de un aeropuerto y/o puerto su experiencia será mejor.
  • No es un electrodomestico, por lo que necesitará tiempo y trabajo para obtener resultados más allá de recibir emisoras de FM, y un espíritu de investigador e ingeniero
  • Si no está seguro de lo anterior compre un dispositivo barato, antes de decidir una inversión mayor. Para recibir solamente emisoras de FM no merece la pena hacer la inversión

Vocabulario:
  • Ancho de banda - bandwidth IF: nos indica el ancho de banda de la IF, en definitiva el que podremos visualizar en pantalla de forma simultanea
  • Caja metálica: cualquier dispositivo de radio frecuencia debe estar dentro de una caja metálica para evitar la emisión y recepción de interferencias y ruido radioeléctrico.
  • Chips: son los dispositivos básicos del receptores SDR y nos indica la arquitectura de los mismos y tambien las caracteristicas generales que pueden tener
  • Conexiones RF: se suele especificar el tipo (pe.e SMA) y el número (dado que pueden unirse a filtros pasabanda/pasa altos o pasa bajos)
  • Fuente de alimentación: en general les basta la alimentación que proporciona el USB pero para receptores SDR de altas prestaciones pueden necesitar una FA específica
  • IF o FI (frecuencia intermedia):  de trabajo en un receptor superheterodino
  • LNA ( Low-noise amplifier): Amplificado de bajo ruido, se usa en la etapa de RF. Neceesita alimentación  traves del cable de antena
  • PPM (partes por millón): es la unidad de estabilidad de frecuencia de un oscilador 1ppm es que varia +/- 1 Hz para 1MHz de resonancia, debe darse junto a la frecuencia de resonancia del oscilador. Cuanto menor sea este valor mejor.
  • Rango de frecuencias: nos indica el intervalo de frecuencias que puede sintonizar
  • Rango dinámico: el margen de potencia dentro del cual puede captar una señal (potencia máxima/potencia mínima) expresado en dB
  • Sensibilidad: potencia mínima detectable por el receptor, se suele dar el valor  junto al nivel de S/N y para una frecuencia determinada. Cuanto menor sea este valor mejor
  • S/N: relación entre la señal y el ruido, cuanto mayor sea este valor mejor calidad de la señal recibida
  • TXCO (oscilador de cristal con compensación de temperatura). Los cambios de temperatura hacen que varíe la frecuencia de resonancia del cristal del oscilador, suele darse la frecuencia de trabajo y la precisión del mismo.




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SDR - Software Defined Radio - II: Los dispositivos

Viene de : SDR - Software Defined Radio - I 


En esta entrada vamos a analizar un poco más los elementos que integran el hardware de un dispositivo SDR del tipo RTL que son:

  • Sintonizador
  • Demodulador

SINTONIZADOR

    Los sintonizadores más populares es:

  • El R860 (Anteriormente llamado R820   y R820T2) fabricado por Rafael Micro cuyo rango de frecuencias que puede sintonizar va de 24 MHz -1.700 MHz. La impedancia de entrada del dispositivo es de 75 Ohm que es la usada en TV, sin embargo antenas, conectores y cables suelen usr 52 Ohm lo que puede generar unas pequeñas pérdidas que se estiman 0,1777 dB  ( Los cables, conectores y filtros también provocan pérdidas en la señal recibida). En la práctica trabaja bien para frecuencias superiores a los 450 MHz, Hoja de características.
    También fue popular el E4000 pero su fabricante cerró en 2013.
  • E4000 fabricado Elonics por cuyo rango de frecuencias que puede sintonizar va de 65 MHz hasta los 2,300 MHz. Comportándose mejor por debajo que el anterior en la sintonía de señales con frecucia por debajo de los 450 MHZ.

Diagrama de bloques de un sintonizador E4000 de Elonics. Amplificador de RF, mezcla y sucesivos pasos de amplificación y filtrado de la banda base

    Sintonizador

    Rango de frecuencias

    Elonics E4000

    52 – 2.200 MHz con un salto desde  1.100 MHz a 1.250 MHz (aprox.)

    Rafael Micro R820T/2/R860

    24 – 1.766 MHz (puede mejorarse de  ~13 - 1864 MHz con drivers experimentales

    Fitipower FC0013

    22 – 1.100 MHz

    Fitipower FC0012

    22 – 948.6 MHz

    FCI FC2580

    146 – 308 MHz y 438 – 924 MHz (salto entre ambas bandas)

    Fuente: Osmocom


DEMODULADOR


El demodulador más popular es el RTL2832U de Realtek que es un potente  demodulador de DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial,)  COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing es el tipo de modulación usada por la TDT) que soporta un interface USB 2.0
Trabaja con un ancho de banda variable de 6, 7 y 8 MHz
Permite obtener señales con IF de 36,125 MHz, 4,57 MHZ o 0-IF
La conversión de señal Analógica a Digital SDC se codifica on 7 bits y usa un reloj interno de 18,8 mHz




Diagrama de bloques del demodulador RTL2523



Nuestra primera elección ha sido  RTL-SDR por su bajo precio y por poderse trabajar con casi todo el software gratuito existente





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WSPR para el estudio de los efectos de las tormentas solares en la propagación ionosférica

 (En construcción) Referencias What 7 Geomagnetic Storms Taught Me About HF Propagation