thumb|Radio de galena con dos contactos de sintonización deslizantes, y con sus auriculares. En la parte delantera aparece el detector de bigotes de gato. thumb|Detector de bigotes de gato (detalle), también llamado Detector de cristal a galena. La pieza de galena es el objeto plateado irregular (segunda posición desde la izquierda de la fila superior), y el bigote de gato es el fino alambre retorcido que sirve para ajustar sobre la galena el punto de cierre del circuito detector. Una radio de galena es un receptor de radio AM que empleaba un cristal semiconductor de sulfuro de plomo (llamado como el correspondiente mineral de plomo, galena, del que el dispositivo recibe el nombre), para «detectar» (rectificar) las señales de radio en amplitud modulada (AM) en la banda de onda media (530 a 1700 kHz) u onda corta (diferentes bandas entre 2 y 26 MHz).
Descripción Se trata de un dispositivo de fabricación extremadamente simple, hasta el punto de que se ha convertido en un ejemplo muy conocido de iniciación a la electrónica tanto en el campo de la educación como entre los radioaficionados.
Componentes thumb|Circuito de una radio de galena Existen distintos montajes de circuitos de radios de galena, pero en líneas generales todos comparten como mínimo los componentes siguientes: Receptor: Compuesto por la antena [Ant.] (un simple cable de cobre aislado de una determinada longitud); y una toma de tierra. Circuito Sintonizador/Detector: El sintonizador está integrado por una bobina de cobre [T1] (en algunos diseños caseros basta un cilindro de un material aislante de unos 8 cm de diámetro y unos 10 cm de altura, al que se arrollan unas 160 vueltas de cable de cobre lacado) conectada por un extremo a la antena y por el otro a una toma de tierra (esto último no es imprescindible). Los modelos más evolucionados incluyen también una segunda bobina y un condensador variable [CV] para mejorar la recepción (aunque algunos diseños simplificados prescinden de estos dos elementos, sustituyéndolos por un cursor que permite conectar en distintos puntos de la bobina [T1]; o por un núcleo de ferrita que se puede introducir más o menos en la bobina [T1]) y seleccionar la frecuencia de la emisora deseada. El papel de "detector" lo hace un diodo [D1] (un semiconductor que elimina una de las polaridades de los impulsos eléctricos), constituido tradicionalmente por una pequeña piedra de galena sobre la que hacía contacto un fino hilo metálico a manera de aguja punzante, al que se denominaba "barba de gato" o "bigote de gato" (catwhisker). La función del bigote de gato era permitir elegir manualmente un punto de la superficie de la piedra de galena (a estima, por prueba y error; mediante intentos sucesivos comprobando si llegaba el sonido) de forma que fuese capaz de filtrar la señal eléctrica, corrigiendo su fácil desajuste. Este componente es el antecesor inmediato de los diodos de germanio o silicio utilizados actualmente. Auriculares: En los modelos tradicionales se utilizaban auriculares de núcleo y membrana de hierro de alta impedancia (2000 Ω), capaces de convertir directamente en sonido impulsos de muy bajo voltaje. Para poder utilizar auriculares modernos (normalmente de 8 Ω), se necesita intercalar un transformador para elevar la tensión (basta utilizar la relación 6V/220V).
Funcionamiento La radio de galena recibe la energía necesaria para la demodulación de las propias ondas de radio, por lo que no requiere una fuente adicional de energía para alimentarla. Este hecho conlleva una baja intensidad de la señal auditiva, ya que carece de amplificación. El proceso que se sigue desde que se recibe la señal hasta que se convierte en ondas sonoras, implica los siguientes pasos: Recepción Las ondas de radio que llegan a la antena generan en esta (mediante el fenómeno de la inducción electromagnética) una tensión que recorre el devanado primario del transformador [T1], y que induce en el devanado secundario otra tensión con la misma forma de onda. Dicho transformador está conectado en paralelo al condensador variable [CV]. Sintonización A causa del fenómeno de resonancia, se produce un máximo de tensión para la frecuencia de resonancia del circuito paralelo formado por el devanado secundario y el condensador variable. Precisamente por el hecho de ser variable este condensador, es posible variar la frecuencia de resonancia del conjunto, haciéndola coincidir con la de las distintas emisoras que en cada momento se desea recibir. El circuito de resonancia paralelo debe estar diseñado para que abarque la gama existente de señales de radiodifusión de amplitud modulada. En los diseños que carecen de esta segunda bobina y de condensador variable, la sintonización se consigue utilizando la propia bobina [T1] como resonador. Para ello, se modifica la longitud del segundo circuito, variando el punto de la bobina [T1] en el que se conecta. Detección La onda electromagnética modulada que se recibe necesita ser detectada (es decir, como en todos los aparatos receptores, para transformar las ondas electromagnéticas en ondas sonoras, es necesario eliminar de la señal alterna las semi-ondas de un signo dado, ya que en caso contrario las oscilaciones de distinto signo se neutralizan entre sí al intentar mover la membrana del auricular, y no se genera sonido alguno). Mediante la detección, el semiconductor (galena o diodo) transforma la onda en continua pulsante. Filtro paso bajo A la salida del diodo aparece la señal de alta frecuencia de la portadora. Esta señal hay que eliminala simplemente conectando un condensador en paralelo. Dicho condensador (no aparece en el esquema) es de muy baja capacidad, unos 680 pf, ya que la señal portadora tiene una frecuencia relativamente elevada de 500 kHz a 1.7 MHz, bastante más elevada que la señal de audio que va desde 20 a 20 kHz. La conexión en paralelo consiste en conectar un terminal del condensador a la salida (cátodo del diodo), y el otro terminal del condensador a masa. Escucha Esta nueva disposición de la energía de las ondas electromagnéticas es capaz de reproducir en la membrana del auricular los mismos movimientos del micrófono emisor que lleva la onda portadora, y así se reproduce idénticamente lo emitido, que se escucha mediante auriculares de alta impedancia (de 2000 ohmios aproximadamente) dinámicos o piezoeléctricos, a diferencia de los auriculares estándar (de 8 a 32 ohmios).
Evolución del diseño
En un principio una bobina constituía el circuito resonante, que se hacía coincidir proporcionalmente con la longitud de onda deseada por medio de distintas conexiones en diferentes puntos de su devanado, eligiendo el punto de toma adecuado según la frecuencia que se desease captar, para conducir a continuación las ondas eléctricas al detector.
Se descubrió más tarde que colocando un condensador variable en paralelo con la bobina, se conseguía acoplar la frecuencia sin necesidad de utilizar las diferentes salidas de la bobina. Por lo tanto, en los diseños más evolucionados, el circuito resonante queda formado por la bobina más el condensador variable en paralelo. Para mejorar la selectividad (es decir, la capacidad de distinguir frecuencias muy próximas) del circuito resonador, es posible añadir una segunda bobina (ligada por inducción a la primera) en paralelo al condensador.
Con el descubrimiento de la ferrita, se comprobó posteriormente que poniendo este material de núcleo variable de la bobina (lo que también permite regular la frecuencia de la onda recibida), se consiguen mejores resultados.
Así mismo, el uso de una pequeña pieza de galena como semiconductor ha sido reemplazado por la utilización de diodos de silicio o germanio, que evitan tener que ajustar manualmente los puntos de conexión del circuito sobre la pieza de galena.
Generalidades miniaturadeimagen|derecha|300px|Radio de galena, con el detector de bigotes de gato en la parte superior Una radio a galena es un radio receptor muy simple, popular en los primeros días de la radiodifusión. No necesita ninguna otra fuente de energía, sino que trabaja utilizando únicamente la propia potencia de las ondas de radio recibidas por un alambre que sirve de antena. Como ya se ha señalado, recibe su nombre de su componente más importante, hecho originalmente a partir de un trozo de mineral cristalino como la galena. Actualmente este componente se suele sustituir por un diodo.
Las radios de galena son el tipo más simple de radio receptor y se pueden fabricar con un reducido número de elementos de bajo coste, tales como un alambre para la antena, una bobina de alambre de cobre como sintonizador, un condensador, un detector de galena, y unos auriculares piezoeléctricos. Estos receptores son distintos de los receptores de radio ordinarios, ya que son sistemas pasivos, mientras que otras radios utilizan una fuente separada de potencia eléctrica como una batería o la electricidad doméstica para amplificar la débil señal de radio con el fin de hacer que sea más fuerte. Por lo tanto, los sistemas de radio de galena producen un sonido más bien débil, por lo que deben escucharse con cascos muy sensibles, y solo pueden recibir estaciones dentro de un rango limitado.
La propiedad rectificadora de algunos cristales minerales fue descubierta en 1874 por Karl Ferdinand Braun. El uso de los cristales de galena y su aplicación a los receptores de radio se desarrolló a partir de 1904 gracias a los trabajos de Jagadish Chandra Bose,Bose fue el primero en utilizar un cristal como detector de ondas de radio. El uso de detectores de galena comenzó hacia 1894 y se patentó en 1904. Sarkar (2006) History of wireless, p.94, 291-308 G. W. Pickard on Stay Tuned website y otros.
Las radios de galena fueron el primer tipo ampliamente empleado de receptor de radio, y el principal dispositivo utilizado durante la era de la radiotelegrafía.Los detectores de galena se utilizaron en los receptores en mayor número que cualquier otro tipo de detector desde aproximadamente después de 1907. Vendidos y fabricados de forma casera por millones, el receptor de galena barato y fiable era una fuerza impulsora de la introducción de la radio entre el gran público, contribuyendo a su desarrollo como medio de entretenimiento con el inicio de la radiodifusión alrededor de 1920.
Tras 1920 aproximadamente, los sistemas de galena fueron progresivamente reemplazados por los primeros receptores de amplificación, que utilizaban válvulas de vacío (denominadas Audiones), convirtiéndose la galena en un sistema de uso comercial obsoleto. Sin embargo, estos sencillos receptores continuaron siendo construidos por numerosos aficionados, grupos de jóvenes, e incluso por los Boy Scouts en Estados Unidos, como una forma de aprender acerca de la tecnología de la radio. Hoy en día todavía se venden como dispositivos educativos, y hay grupos de entusiastas dedicados a su construcción caseraJack Bryant (2009) Birmingham Crystal Radio Group, Birmingham, Alabama, US. Retrieved 2010-01-18.The Xtal Set Society midnightscience.com . Retrieved 2010-01-18.Darryl Boyd (2006) Stay Tuned Crystal Radio website . Retrieved 2010-01-18.Al Klase Crystal Radios, Klase's SkyWaves website . Retrieved 2010-01-18.Mike Tuggle (2003) Designing a DX crystal set Antique Wireless Association journal . Retrieved 2010-01-18.Rainer Steinfuehr (2009) Gollum´s Crystal Receiver World Wumpus's Old Radio World website, Berlin, Germany. Retrieved 2010-01-18. que organizan competiciones en las que comparan las prestaciones de sus diseños.Elmer Memorial Crystal Radio DX Contest, patrocinado por Birmingham Crystal Radio Group, Birmingham, Alabama, US. Retrieved 2010-01-18.Crystal Radio Building Contest, by The Xtal Set Society midnightscience.com . Retrieved 2010-01-18.