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Receptor superheterodino de FM. (I) El oscilador local.

 

 

Comienzo aquí una serie de artículos destinados a explicar de una forma práctica el funcionamiento del receptor superheterodino a transistores con componentes discretos, que era popularmente usado hace unos años, cuando aún no se implementaba la filosofía actual (consistente en dejar todas los procesados de la señal de radiofrecuencia necesarios para obtener la señal de audio a uno o varios circuitos integrados especializados con su circuitería subsidiaria).

Para demostrar de una manera ilustrada estos procesados me ceñiré a un receptor superheterodino de AM y de FM didáctico obtenido del mercado.

 

 

En este primer artículo de la serie describiré a grandes rasgos el receptor FM superheterodino clásico a transistores. Para ello me centraré primeramente en el diagrama de bloques de dicho receptor, representado en la parte superior de la imagen de más arriba. El primer procesado que se le hace a la señal recibida en la antena es pasarla por un amplificador de RF, que sirve para aumentar el nivel de potencia de la señal, sin hacerlo de una manera muy selectiva. Se trata de que mediante el condensador variable que lleva implícito en sí mismo el mecanismo de arrastre de la frecuencia del oscilador local y la frecuencia de sintonía de dicho amplificador de RF, se disponga de una carga resonante en el colector del transistor del amplificador de RF a la frecuencia dentro del espectro de FM que queremos escuchar, entregando esta señal (que incluye varios canales) amplificada a la etapa mezcladora. El mecanismo de arrastre del condensador variable sirve para que ambas frecuencias (frecuencia resonante del amplificador de RF y frecuencia del oscilador local) estén relacionadas entre sí de tal manera que su diferencia sea la frecuencia intermedia, que en FM es de 10,7 MHz. (En AM se usa de frecuencia intermedia el valor de 455 KHz).

El oscilador local, por su parte, es un bloque que genera una señal senoidal pura, que se emplea, junto con la señal de RF amplificada, como entradas del transistor que, funcionando en régimen no lineal, actúa como mezclador. Para ello este transistor está polarizado entre la región activa y la de saturación, en una región de su plano intensidad-tensión tal que la característica de transferencia admite aproximadamente un desarrollo en serie de Taylor de orden 2 (el amplificador de RF ideal habría de tener una característica de transferencia con desarrollo en serie de Taylor de orden 1). Esto significa que el transistor mezclador entrega en su colector un batido de las dos señales (RF y OL), y por lo tanto, con el espectro de la señal de RF centrado en (Fol+Frf) y (Fol-Frf), que son los dos productos de intermodulación de segundo orden de ambas señales (también aparecen los armónicos de segundo orden de Fol y de Frf). El objeto de mover el espectro a la frecuencia intermedia Ffi = Fol-Frf = 10,7 MHz es disponer de la señal centrada en una frecuencia donde sí podemos ser selectivos en el filtrado y amplificación, por trabajar a una frecuencia mucho más baja que la frecuencia de RF, Frf, que en la FM comercial oscila entre los 87,5 MHz y los 108 MHz. Nos quedamos con estrictamente el ancho de banda de la señal transmitida y centramos la resonancia de nuestro amplificador de frecuencia intermedia en los 10,7 Mhz. Cualquier amplificador sintonizado presenta uno o varios polos, en el plano complejo de la frecuencia generalizada s = sigma + j2pif, ubicados cerca de la frecuencia pura j2piFr de resonancia. Ello significa que si nos ceñimos al modulo de la función de transferencia en la parte imaginaria de la frecuencia generalizada, la respuesta en frecuencia del filtro es resonante a la frecuencia j2piFr, presentando dicha respuesta en frecuencia una subida o caida lineal en gráfica logarítmica de 20 decibelios por década y polo antes y después de los puntos de caida a 3 decibelios. Ahora bien, nosotros no podemos tener nunca un filtrado en el que haya calidad indefinida. La calidad está limitada por el cociente entre la frecuencia de resonancia y el ancho de banda, o rango de frecuencia en el que la respuesta del filtro es no inferior a 3 decibelios por debajo del valor de la transferencia máxima. Este número, denominado factor de calidad Q del filtro, nos indica cuál es el nivel de pérdidas resistivas que tiene el mismo, de modo que una Q mayor significa que nuestro resonador o filtro tiene bobinas y condensadores más parecidos a los ideales que no tienen pérdidas. Es decir, a mayor frecuencia de resonancia de un filtro podemos filtrar un mayor ancho de banda de señal, y lo opuesto para un valor menor de frecuencia de resonancia, para un factor de calidad Q dado en magnitud fija. De esta manera, al bajar la frecuencia de nuestra onda a un valor mucho menor, como es la frecuencia intermedia, podemos filtrar y amplificar ciñéndonos exclusivamente a lo que estrictamente ocupa la señal, bloqueando así el ruido térmico blanco gaussiano que se distribuye en la parte exterior de esta banda amplificada en torno a Ffi, y obteniendo calidad de señal, dejando sólo pasar el ruido de la banda. Es ésta la razón de que el uso de un receptor superheterodino de lugar a una mayor sensibilidad y a una mayor selectividad en frecuencia de las que obtenemos con un receptor regenerativo normal.

Después del primer amplificador de frecuencia intermedia hay otro amplificador de frecuencia intermedia, operando a la misma frecuencia de 10,7 MHz, y a la salida de éste tenemos el demodulador. En este caso, se usa un demodulador Foster-Seeley (indicado para FM) y que describiré con profundidad en artículos posteriores de la serie. La señal demodulada sirve de entrada para una realimentación de su nivel, de tal manera que este nivel promediado (el de la señal demodulada), para cuya obtención se emplea un filtro paso bajo RC, actúa sobre un diodo varicap incluido en la red de realimentación del oscilador local, dando así lugar a un oscilador controlado por tensión (controlado por la tensión demodulada, que es proporcional a la frecuencia instantánea de la señal FM). Así se implementa el control automático de frecuencia, que sirve para estabilizar la frecuencia del oscilador local en relación a las variaciones lentas de frecuencia de la señal FM, siguiéndolas para obtener una recepción perfectamente síncrona. Se han de seguir variaciones lentas de la frecuencia de la señal recibida parejas, por ejemplo, al desplazamiento Doppler que tenemos cuando nuestro receptor se mueve en relación al transmisor por hallarse a bordo de un vehículo. A la salida del demodulador Foster-Seeley sólo resta pasar la señal demodulada por un amplificador de audio, presentándose después en el altavoz.

En el video que incluyo más abajo presento dos señales del receptor de FM, más concretamente una de ellas es la señal senoidal pura que se obtiene del oscilador local y que se aplica en el emisor del transistor mezclador. La otra señal que presento es la señal que se pincha a la entrada del demodulador Foster-Seeley, después de las dos etapas amplificadoras de frecuencia intermedia. Se observa que es mucho mayor la frecuencia del oscilador que la frecuencia intermedia, y que la transformada FFT de la señal senoidal varía su raya espectral a medida que vamos moviendo la rosca del condensador de sintonía.

 



 

Ornithoptera tithonus y ornithoptera priamus urvillianus

 

 

Siguiendo con los lepidópteros del género ornithoptera, en esta entrada adjunto las fotografías de dos ejemplares macho de ornithoptera tithonus (arriba) y de ornithoptera priamus urvillianus (abajo). Poseen el tipo de morfología que caracteriza a las mariposas ornithoptera. La ornithoptera priamus urvillianus es una especie que habita de manera natural en la costa nordeste de Australia, muy cerca de la zona de distribución de ornithoptera priamus poseidon (ya vista en esta web), y de hecho los ejemplares de estas dos especies son capaces de hibridar, reproduciéndose entre sí. Más específicamente, ornithoptera priamus urvillianus se extiende de manera natural por las islas Moluccas central y sur, Nueva Guinea, archipiélago Bismarck, islas Salomón y Nordeste de Australia.

Ornithoptera tithonus se distribuye por las islas de Papúa Nueva Guinea y sus islas vecinas.

 

 

Saturno hoy, día 11/08/2021.

 

Con el mismo equipo que suelo utilizar, en este caso con Nikon D7200, y con una ISO de 20000, muy forzada, dada la magnitud más positiva de Saturno en relación a Júpiter por tener menor brillo, y no pudiendo compensar la variación de AR con servomotor y montura ecuatorial, para poder disminuir la ISO y aumentar el tiempo de exposición (por carencia de ella), situación en la que lograría captar mejor los detalles, comparto aquí la fotografía que he obtenido de Saturno hoy, día 11/08/2021. Abajo a la derecha del astro se puede apreciar el mayor satélite de Saturno, Titán.

 

 

Dos lepidópteros americanos: Danais plexippus y Dyaethria lidwina.

 

 

Incluyo en esta entrada dos nuevos lepidópteros que he conseguido, más concretamente representando a dos especies oriundas del continente americano, si bien la primera ha extendido su distribución a las Islas Canarias, Andalucía y algunas regiones de Australia.

La primera de ellas es la muy conocida mariposa monarca, Danais plexippus para los hombres de ciencia, perteneciente a la familia Nymphalidae, a la que también pertenecen especies europeas como Aglais urticae, Aglais io, Nymphalis antiopa, Vanessa atalanta o Cynthia cardui. El aspecto por el que más se conoce la mariposa monarca es su migración desde Canadá a los cuarteles invernales del sur de Estados Unidos y México, a finales del verano o principios del otoño del hemisferio boreal. Los individuos viajan para hallar el clima propicio para la hibernación, y se acumulan en grandes cantidades en determinados lugares, siendo fieles a las rutas trazadas por generaciones anteriores. Participan cuatro generaciones en el proceso de ‘memorización’ de la ruta, la última de las cuales, que es la más longeva y vive durante 8 meses, retorna de nuevo a Canadá, completando el ciclo.

Por su parte el lepidóptero de la imagen inferior es un especimen de Dyaethria lidwina, o mariposa 88. La partícula de especie es una referencia a santa Liduvina, canonizada santa por aparentes poderes curativos, patrona de los patinadores y de las enfermedades crónicas, y que según se cuenta, pudo ser un caso de esclerosis lateral amiotrófica de la Edad Media, dado que su enfermedad comenzó con una caida sucedida en una sesión de patinaje. Fueron grandes las limitaciones en su cotidianidad. Se alimentaba solamente con el pan y el vino de la eucaristía, y murió a los 53 años por su enfermedad.

Más concretamente, esta especie es oriunda de los Neotrópicos americanos, desde México hasta Paraguay, y pertenece también a la familia Nymphalidae. Lo que la caracteriza es el número 88 cincelado en las alas inferiores, producto de la presión selectiva destinada a la reproducción. Algunas veces, como es el caso del especimen cuya fotografía presento, el 88 es un 89, se trata de una exaptación producida por una mutación genética.

 

 

Víctor López Seoane, un excepcional humanista decimonónico.

 

El ferrolano Víctor López Seoane y Pardo Montenegro, nacido en Ferrol en el año 1832 y fallecido en A Coruña en 1900, fue uno de los naturalistas gallegos más importantes del siglo XIX, así como un verdadero humanista en el sentido estricto de la palabra. Sus contribuciones taxonómicas más importantes correspondieron a la flora, la herpetología, la entomología y la ornitología. Durante toda su vida acumuló una enorme cantidad de animales y plantas disecados hasta poseer una inmensa colección, probablemente una de las mayores que existieron en España en ese siglo, y cuyos especímenes se hallan en la actualidad distribuidos por distintos museos de historia natural europeos. En particular, en la Casa de las Ciencias de la Coruña, se encuentra una pequeña parte de este material.

Sus primeros estudios universitarios, llevados a cabo en Madrid, estuvieron enfocados en las carreras de medicina y ciencias naturales, las cuales comenzó de manera simultánea. Realizó las primeras investigaciones originales en Andalucía, adonde acudió para continuar sus estudios de medicina, publicando el Catálogo de las aves observadas en Andalucía, del cual se sacó una posterior revisión.

 

 

Así que terminó la carrera de Medicina, ocupó en el Instituto de la Coruña las cátedras de ‘Elementos de Física y Química’ y ‘Nociones de Historia Natural’, donde creó un gabinete de historia natural. Posteriormente se mudó a Ferrol, para trabajar como médico en distintas instituciones.

Más tarde se casó, y pasó a tener una dedicación como empresario agrícola, dejando de ejercer la medicina, momento en el que pudo concentrarse en sus observaciones naturalistas, publicando en 1870 un catálogo sobre Aves nuevas en Galicia, en el que se citó por primera vez el pito real. En 1891, caracterizó de manera definitiva las dos subespecies de perdiz que hay en Galicia. Toda esta ingente actividad no le impidió licenciarse en la carrera de Derecho y proseguir su actividad investigadora.

 

 

Víctor López Seoane fue una personalidad de renombre en Europa, aunque actualmente sea poco conocido, motivo suficiente para ensalzar y reivindicar su figura, lo que tomo como objeto de este artículo. En su tiempo no existía Internet, pero aún así, sí existía el correo ordinario, y rondando el cambio de siglo el telégrafo, con lo que los científicos y sabios de entonces se comunicaban entre sí para obtener opiniones de otros colegas acerca de los descubrimientos e investigaciones que realizaban. Seoane colaboró con personas de la talla de Charles Darwin y de Alexander von Humboldt, dado que atesoraba un objetivo conocimiento de la zoología y flora ibéricas de aquel entonces. Otros importantes sabios con los que entabló contacto fueron Jacques von Bedriaga, Raphael Blanchard, Ignacio Bolívar y Urrutia, Odón de Buen, George Albert Boulenger, Lorenzo Camerano, Mariano de la Paz Graells, Anton Dohrn, Ernst Haeckel, Ragnar Hult, Albert Günter, Juan Lembeye, Fernand Lataste, o Heinritch Moritz Willkomm, entre otros.
También obtuvo reconocimiento, y lo que es más importante quizás, lo obtuvo en vida. Fue elegido como uno de los secretarios del primer Congreso Internacional de zoología, celebrado en la Exposición Universal de París de 1889. En la Exposición Universal de la misma ciudad del año 1878 había participado como concurrente, siendo la persona que obtuvo más galardones. El ferrolano acudió con siete colecciones: granitos, maderas, materiales de construcción, legumbres, cereales, reptiles y bebidas fermentadas. Todas estas colecciones resultaron premiadas.

 

 

A lo largo de toda su vida, Víctor López Seoane reunió una inmensa colección sobre la naturaleza, superando las 10000 piezas, abarcando animales, plantas, fósiles y minerales, y siendo la parte dedicada a los insectos la de mayor peso. Esta herencia de incalculable valor permaneció olvidada en la casa del naturalista tras su muerte en el año 1900. Su colección fue cedida al Ayuntamiento de la Coruña por la heredera, en el año 1972. Con la creación de la Casa de las Ciencias de A Coruña en el año 1985 se logró hallar un cauce donde exhibir este importantísimo capital, legado de este excepcional humanista decimonónico, en general poco conocido hoy en día a pesar de los medios digitales que existen, por haber ejercido su influencia hace casi dos siglos.

Dos especies animales tienen hoy su apellido como partícula de especie. La víbora de Seoane, en sus dos subespecies reconocidas: Vipera seoanei seoanei, y Vipera seoanei cantabrica, que son las subespecies de víbora endémicas de la cornisa cantábrica española.

Tal y como es mi costumbre, no voy a entrar en los litigios en vida de esta persona, existen pruebas documentadas por parte de publicaciones del CSIC, (véase ‘Naturalistas en debate’, V.V.A.A., editado por Emilio Cervantes Ruiz de la Torre), de que Víctor López Seoane no fue todo lo honesto que debería haber sido en algunas ocasiones, (aunque tampoco se quedaban mancos sus litigantes). Pero, aunque las palabras de tal institución suelen sentar cátedra, no voy a desglosar aquí las acusaciones que se le vierten, sus faltas para con otros científicos, ni su afán de destacar, porque en la ciencia como en todo, el hombre al final es siempre un hombre, y su buscada perfección como ser siempre revienta por algún lado. En cualquier caso, sí tenemos una prueba palpable y visible de su buen hacer, que son las piezas de su inmensa colección, y por supuesto, no me parece justo destapar los defectos ahora, ciento veinte años después de su muerte, cuando él no puede defenderse, y sabiendo que su material está dando su servicio a instituciones españolas y extranjeras que promueven el conocimiento de la ciencia

 

 

 

Créditos de los datos históricos: biblioteca personal, Enciclopedia Espasa-Calpe; Wikipedia; artículo del periódico digital La opinión enlace al artículo

Créditos de las fotografías: Wikipedia, fotografía de Víctor Seoane; fotografía de víbora de Seoane Vipera seoanei seoanei; biblioteca personal, facsímil de separata del tomo VI de Anales de la sociedad española de historia natural, 1877.

 

Ornithoptera croesus y Ornithoptera priamus aruana.

 

El naturalista y viajero galés Alfred Russel Wallace, codescubridor junto con Charles Darwin de la idea de la selección natural aplicada a la evolución de las especies, realizó importantes viajes de exploración y descubrimiento, que dieron lugar a una fascinante vida. En la cuenca del Amazonas pasó algún tiempo, mientras germinaban las ideas en su mente, y fue particularmente fecundo su viaje al archipiélago malayo. Allí observó que se podía trazar una línea imaginaria divisoria entre la parte de Indonesia que tenía especies relacionadas con las propias de Australia y la parte de Indonesia que tenía especies emparentadas con las de origen asiático. A esta línea se llamó en su honor ‘línea de Wallace’.

Wallace fijó mucho su atención en los insectos de Indonesia y Malasia, se hallaba en un verdadero paraíso perdido, y los especimenes estaban dotados de una belleza extraordinaria; en general eran mucho más llamativos que los de Occidente. Como fruto de sus hallazgos y descubrimientos, el lepidóptero del género Ornithoptera de nombre científico Ornithoptera croesus, tiene como nombre común y es conocido por ‘alas de pájaro doradas de Wallace‘ (Wallace’s golden birdwings). Se trata de un lepidóptero pariente cercano de la especie Ornithoptera priamus. En particular, se distribuye geográficamente al Este de la línea de Wallace, y llamó tanto la atención del naturalista su captura, que la describió en estos maravillosos términos: «The beauty and brilliancy of this insect are indescribable, and none but a naturalist can understand the intense excitement I experienced when I at length captured it. On taking it out of my net and opening the glorious wings, my heart began to beat violently, the blood rushed to my head, and I felt much more like fainting than I have done when in apprehension of immediate death. I had a headache the rest of the day, so great was the excitement produced by what will appear to most people a very inadequate cause.«, (The malay archipielago, 1869).

En general las especies del género Ornithoptera presentan un notable dimorfismo sexual, la hembra suele ser oscura y mucho mayor, mientras que el macho es muy llamativo. Presento a continuación una fotografía de dos especimenes, macho y hembra, de la especie Ornithoptera croesus.

 

 

Para ver las diferencias y similitudes de esta especie con respecto a la especie priamus, incluyo además dos especimenes, macho y hembra, de la especie Ornithoptera priamus aruana.

 

 

Ornithoptera priamus poseidon y Ornithoptera goliath samson.

 

Incluyo aquí las fotografías de dos lepidópteros recientemente añadidos a mi colección, más concretamente del género Ornithoptera, mariposas que se suelen conocer coloquialmente en inglés como Birdwings, o sea, alas de pájaro.

Se trata de lepidópteros de gran envergadura, entre los que se hallan las dos especies mayores conocidas por la ciencia, concretamente la mariposa Ornithoptera alexandra (la mayor que existe), y la mariposa Ornithoptera goliath (la que ostenta el segundo lugar en tamaño).

La primera que presento es la Ornithoptera priamus de la subespecie poseidon, en particular el macho.

 

 

La segunda es la Ornithoptera goliath de la subespecie samson, también el macho.

 

 

Ambas especies habitan de manera natural en los bosques tropicales de Papúa Nueva Guinea.

 

Réplica de radio catedral de los años 20.

 

 

En los locos años 20 del siglo pasado, estaba recién inventado el receptor superheterodino a válvulas (su creador fue el ingeniero Edwing Armstrong), con el que se conseguía una mucho mayor calidad en el audio en relación a las radios regenerativas que previamente se comercializaban. Los receptores ganaban así en selectividad en frecuencia, en sensibilidad, y en eliminación del ruido. La moda para quien podía permitírselo era adquirir una de aquellas preciosas radios, que recibían el nombre de radio catedral o radio capilla, dado el carácter gótico que tenían en su apariencia. Eran populares los modelos de las marcas Philco y Crosley en América, y aquí en Europa Philips, que ya había sido fundada en el año 1891. Por su cuidada estética se usaban tanto de objeto decorativo, como de elemento de entretenimiento, dado que estaban concebidas como verdaderas preciosidades, hoy en día muy cotizadas si están en buen estado. Es muy difícil, por no decir casi imposible, encontrar hoy una radio catedral de aquellos tiempos (¡¡¡han pasado más de 100 años!!!) a válvulas y con el mueble intacto (que además no estaba hecho de baquelita sino de madera).

Yo me he conformado con esta chulísima radio capilla superheterodina a transistores (tecnología de estado sólido, más moderna que la tecnología a válvulas de vacío), de la casa Philips, de los años 80, que se hizo como réplica de aquellas preciosas radios y que es decorativa como ella sola. Pero, ay, no tiene el chisporroteo de las válvulas, la parte romántica del asunto se diluye un poco, en fin, siempre nos quedará París….