Vyladěný vysokofrekvenční přijímač - Tuned radio frequency receiver

Toto rádio TRF z roku 1920 vyráběné společností Signal je postaveno na a prkénko na prkénko
Naladění přijímače TRF, jako je tato pětitrubková sada Neutrodyne z roku 1924 se dvěma stupni RF zesílení, byl komplikovaný proces. Tři vyladěné obvody, ovládané 3 velkými knoflíky, musely být naladěny unisono na novou stanici. Naladění stanice tedy bylo procesem postupné aproximace. Jakmile byla nalezena stanice, byla čísla na číselnících zapsána, takže ji bylo možné znovu najít.
Souladné ladění všech 3 stupňů TRF. Tento přijímač 1925 Grebe Synchrophase má kolečka místo knoflíků, které lze otáčet prstem, není tedy zapotřebí třetí ruka.

A vyladěný vysokofrekvenční přijímač (nebo Přijímač TRF) je typ rádiový přijímač který se skládá z jedné nebo více vyladěných rádiových frekvencí (RF) zesilovač fáze následované a detektor (demodulátor ) obvod k extrakci zvukový signál a obvykle audiofrekvenční zesilovač. Tento typ přijímače byl populární ve 20. letech 20. století. První příklady mohly být zdlouhavé, protože při ladění stanice bylo nutné každý stupeň individuálně přizpůsobit stanici frekvence, ale pozdější modely měly laděné ladění, ladicí mechanismy všech stupňů byly spojeny dohromady a byly ovládány pouze jedním ovládacím knoflíkem. V polovině třicátých let byl nahrazen superheterodynový přijímač patentováno Edwin Armstrong.

Pozadí

Přijímač TRF byl patentován v roce 1916 společností Ernst Alexanderson. Jeho koncept spočíval v tom, že každý stupeň zesílí požadovaný signál a zároveň sníží rušivé. Několik stupňů RF zesílení by způsobilo, že rádio bude citlivější na slabé stanice a více vyladěných obvodů by mu dalo užší šířka pásma a více selektivita než v té době běžné jednostupňové přijímače. Všechny naladěné stupně rádia musí sledovat a naladit požadovanou frekvenci příjmu. To je v rozporu s moderním superheterodynový přijímač to musí vyladit pouze přijímač RF přední část a místní oscilátor na požadované frekvence; všechny následující fáze pracují na pevné frekvenci a nezávisí na požadované frekvenci příjmu.

Starožitné přijímače TRF lze často identifikovat podle jejich skříněk. Obvykle mají dlouhý, nízký vzhled s výklopným víkem pro přístup k vakuové trubky a vyladěné obvody. Na jejich předních panelech jsou obvykle dva nebo tři velké číselníky, každý ovládající ladění pro jeden stupeň. Uvnitř spolu s několika vakuovými trubicemi bude řada velkých cívek. Ty budou obvykle s osami ve vzájemném pravém úhlu, aby se snížila magnetická vazba mezi nimi.

Problém s přijímačem TRF zabudovaným do trioda vakuové trubice je kapacita elektrody triody. Interelektrodová kapacita umožňuje energii ve výstupním obvodu zpětná vazba do vstupu. Tato zpětná vazba může způsobit nestabilitu a kmitání které narušují příjem a vytvářejí v reproduktoru skřípavé nebo vytí zvuky. V roce 1922 Louis Alan Hazeltine vynalezl techniku neutralizace který používá další obvody k částečnému zrušení účinku kapacity interelektrody.[1] Neutralizace byla použita v populární Neutrodyn řada přijímačů TRF. Za určitých podmínek „je neutralizace v podstatě nezávislá na frekvenci v širokém frekvenčním pásmu.“[2] „Dokonalá neutralizace nemůže být v praxi udržována v širokém pásmu frekvencí, protože únikové indukčnosti a zbloudilé kapacity“ nejsou zcela zrušeny.[3] Pozdější vývoj tetroda a pentoda vakuové trubice minimalizovaly účinek kapacit interelektrod a mohly by učinit neutralizaci zbytečnou; další elektrody v těchto trubkách stíní desku a mřížku a minimalizují zpětnou vazbu.[4]

Typické uspořádání trubice rádia TRF Typické rozložení vytáčení naladěného vysokofrekvenčního přijímače Typické rozložení komponentu vyladěného vysokofrekvenčního přijímače

Jak to funguje

Blokové schéma přijímače TRF

Klasické přijímače TRF 20. a 30. let se obvykle skládaly ze tří sekcí:

  • jeden nebo více vyladěných stupňů RF zesilovače. Ty zesilují signál požadované stanice na úroveň dostatečnou k řízení detektoru, zatímco odmítají všechny ostatní signály zachycené anténou.
  • A detektor, který extrahuje Zvuk (modulace ) signál z rádia nosný signál podle opravný to.
  • volitelně, ale téměř vždy v ceně, jeden nebo více audio zesilovač stupně, které zvyšují výkon zvukového signálu.
9-trubicový přijímač Leutz z roku 1927 jasně ukazuje součásti TRF sady. Každý vysokofrekvenční stupeň je v samostatném oddělení. V každém oddíle je vidět (shora): triodová trubice, mezistupňová spojovací cívka a kondenzátor připojený k ladicímu knoflíku na předním panelu. Přihrádky obsahují (zleva): 4 RF stupně, stupeň detektoru a 4 trubkový audio zesilovač. Kondenzátory by mohly být připojeny ke společnému hřídeli a naladěny společně nebo naladěny samostatně.

Každý vyladěný RF stupeň se skládá ze zesilovacího zařízení, a trioda (nebo v pozdějších sadách a tetroda ) elektronka a vyladěný obvod který provádí filtrační funkci. Vyladěný obvod sestával z vysokofrekvenční vazby vzduch-jádro transformátor který také sloužil k párování signálu z talíř obvod jedné trubice na vstup mřížka obvod další trubice. Jedno z vinutí transformátoru mělo proměnnou kondenzátor připojen přes to, aby se vyladěný obvod. Proměnný kondenzátor (nebo někdy proměnná vazební cívka zvaná a variometr) bylo použito s knoflíkem na předním panelu pro vyladění přijímače. Stupně RF měly pro zjednodušení konstrukce obvykle stejné obvody.

Každý vysokofrekvenční stupeň musel být naladěn na stejnou frekvenci, takže kondenzátory musely být naladěny v tandemu, když přivedly novou stanici. V některých pozdějších sadách byly kondenzátory „ganged“, namontovány na stejné hřídeli nebo jinak mechanicky spojeny, takže rádio bylo možné vyladit jediným knoflíkem, ale ve většině sad rezonanční frekvence naladěných obvodů nebylo možné dostatečně dobře „sledovat“, aby to bylo možné, a každý stupeň měl svůj vlastní ladicí knoflík.[5]

Detektor byl obvykle a detektor úniku mřížky. Některé sady používaly a detektor krystalů (polovodičová dioda ) namísto. Občas, a regenerativní detektor byl použit ke zvýšení selektivity.

Některé soubory TRF, které byly poslouchány sluchátka nepotřeboval zvukový zesilovač, ale většina sad měla jeden až tři stupně zesilovače s transformátorovým nebo RC spojením, aby poskytovaly dostatek energie pro řízení reproduktor.

Schéma designu šesti trubic využívajících triodové trubice - dva vysokofrekvenční zesilovače, jeden detektor úniku mřížky, tři zvukové zesilovače třídy „A“

Schematický diagram ukazuje typický přijímač TRF. Tento konkrétní příklad používá šest triod. Má dva vysokofrekvenční stupně zesilovače, jeden detektor / zesilovač úniku mřížky a tři stupně zesilovače zvuku „A“. K dispozici jsou 3 vyladěné obvody T1-C1, T2-C2 a T3-C3. Druhý a třetí ladicí kondenzátory, C2 a C3, jsou spojeny dohromady (označeno řádkem spojujícím je) a ovládané jediným knoflíkem, což zjednodušuje ladění. Obecně byly pro filtrování a zesílení přijímaného signálu dostatečné pro dobrý příjem dva nebo tři RF zesilovače.

Výhody a nevýhody

Terman charakterizuje nevýhody TRF jako „špatnou selektivitu a nízkou citlivost v poměru k počtu použitých zkumavek. Jsou tedy prakticky zastaralé.“[6] Selektivita vyžaduje úzkou šířku pásma, ale šířku pásma filtru s danou hodnotou Q faktor se zvyšuje s frekvencí. Abychom tedy dosáhli úzké šířky pásma při vysoké rádiové frekvenci, vyžadovali jsme filtry s vysokým Q nebo mnoho sekcí filtrů. Dosažení konstantní citlivosti a šířky pásma v celém vysílacím pásmu bylo dosaženo jen zřídka. Naproti tomu superheterodynový přijímač převádí příchozí vysokou rádiovou frekvenci na nižší střední frekvenci, která se nemění. Problém dosažení konstantní citlivosti a šířky pásma v rozsahu frekvencí nastává pouze v jednom obvodu (první fáze), a je proto značně zjednodušený.

Hlavním problémem přijímače TRF, zejména jako spotřebního zboží, bylo jeho komplikované ladění. Všechny vyladěné obvody je třeba sledovat, aby se udržovalo ladění úzké šířky pásma. Je obtížné udržovat více laděných obvodů při ladění v širokém frekvenčním rozsahu. V raných sadách TRF musel operátor provést tento úkol, jak je popsáno výše. Přijímač superheterodynu potřebuje pouze sledovat fáze RF a LO; obtížné požadavky na selektivitu jsou omezeny na IF zesilovač, který je pevně vyladěn.

Během dvacátých let byla výhoda přijímače TRF oproti regenerační přijímač bylo to, že při správném nastavení nevyzařovalo rušení.[7][8] Populární regenerační přijímač používal zejména trubici s Pozitivní zpětná vazba fungoval velmi blízko svého bodu oscilace, takže často fungoval jako vysílač a vysílal signál na frekvenci blízké frekvenci stanice, na kterou byl naladěn.[7][8] Tím bylo slyšet heterodyny, výkřiky a vytí, v jiných blízkých přijímačích naladěných na stejnou frekvenci, což přináší kritiku sousedů.[7][8] V městském prostředí, kdy bylo několik regeneračních souprav ve stejném bloku nebo bytovém domě naladěno na populární stanici, by bylo prakticky nemožné to slyšet.[7][8] Británie,[9] a nakonec USA přijaly předpisy, které zakazovaly přijímačům vyzařovat rušivé signály, což upřednostňovalo TRF.

Moderní využití

Ačkoli design TRF byl do značné míry nahrazen superheterodynovým přijímačem, s příchodem polovodičové elektroniky v šedesátých letech byl design „vzkříšen“ a používán v některých jednoduchých integrovaných rádiových přijímačích pro amatérské rozhlasové projekty, soupravy a spotřební zboží nižší třídy. Jedním z příkladů je ZN414 Rádio TRF integrovaný obvod z Ferranti v roce 1972 uvedeno níže

ZN414; téměř celé rádio TRF na jednom čipu

Viz také

Reference

  1. ^ Lee, Thomas H. (2004). Návrh vysokofrekvenčních integrovaných obvodů CMOS (2. vyd.). UK: Cambridge University Press. p. 16. ISBN  0521835399.
  2. ^ Terman, Frederick E. (1943), Příručka rádiových inženýrů, McGraw-Hill, s. 469
  3. ^ Terman, Frederick Emmons (1937), Radiotechnika (druhé vydání), New York: McGraw-Hill, str. 236
  4. ^ Terman (1937, str. 238) uvádí: „Neutralizace je u laděných triodových zesilovačů vždy nutná, jinak bude vstupní odpor tak nízký, že lze očekávat oscilace. U zesilovačů s pentodou a mřížkou na obrazovce se však nepoužívá, protože vazba přímé kapacity mezi mřížkou a deska v takových trubkách je velmi malá. “
  5. ^ Felix, Edgar H. (červenec 1927). „Něco o jediné kontrole“ (PDF). Rozhlasové vysílání. New York: Doubleday, Page and Co. 11 (3): 151–152. Citováno 10. ledna 2015.
  6. ^ Terman 1943, str. 658
  7. ^ A b C d Glasgow, R. S. (červen 1924). „Vyzařující přijímače“ (PDF). Rádio v domácnosti. Philadelphia, PA: Henry M. Neely Publishing Co. 3 (1): 16, 28. Citováno 14. března 2014. Ale interference způsobená regeneračními přijímači, když jsou v oscilačním stavu, nelze eliminovat ničím, co může přijímající operátor udělat. ... Všechny typy regeneračních soustav způsobí, že připojená anténa bude vyzařovat energii, pokud bude mít možnost oscilovat.
  8. ^ A b C d Ringel, Abraham (listopad 1922). „Problém s přijímáním záření a některá řešení“. Radio Age. 10 (2): 67–69. Citováno 22. srpna 2014.
  9. ^ „How the Motor Patrol Wars with Crashers“ (PDF). Rozhlasové zprávy. New York: Experimenter Publishing Co. 9 (1): 37. července 1927. Citováno 23. srpna 2014.

Další čtení

externí odkazy