¿Hay alguna manera de cambiar entre los modos de radio sin que la radio del teléfono se apague por completo?

Tienes razón en que teóricamente debería ser posible hacer el cambio sin que se caiga la señal, pero lamentablemente los usuarios e incluso los desarrolladores de CM podemos hacer muy poco para cambiar eso. Lo único que hace la ROM es decirle a la radio que cambie de un modo a otro, es el firmware de la radio el que decide cómo hacer el cambio. Estos firmwares no son algo que se pueda cambiar, ya que dar a los usuarios el poder de cambiar el funcionamiento de la radio es sólo pedir problemas.

La razón por la que los firmwares pierden la señal probablemente tiene que ver con el hecho de que cuando se cambia el modo, en realidad se apaga parte de la radio que maneja el modo de red ahora no utilizado. Pero cuando el cambio se produce debido a una mala recepción, la radio que perdió la señal permanece encendida y continúa buscando una señal (para que puedas volver a tener 3G cuando vuelvas a la civilización).