Настроенный радиочастотный приемник - Tuned radio frequency receiver

Радиоприемник TRF 1920-х годов производства Signal построен на макет
Настройка приемника TRF, такого как этот 5-ламповый Neutrodyne 1924 года, с двумя ступенями ВЧ-усиления, была сложным процессом. Три настроенных контура, управляемые 3 большими ручками, должны были быть настроены синхронно на новую станцию. Таким образом, настройка на станцию ​​была процессом последовательного приближения. После того, как станция была найдена, числа на циферблатах записывались, чтобы ее можно было найти снова.
Настройка всех 3 ступеней TRF в унисон. Приемник Grebe Synchrophase 1925 года колесики вместо ручек, которые можно поворачивать пальцем, поэтому третья рука не нужна.

А настроенный радиоприемник (или же Приемник TRF) является разновидностью радиоприемник который состоит из одной или нескольких настроенных радиочастот (RF) усилитель мощности этапы, за которыми следует детектор (демодулятор ) для извлечения звуковой сигнал и обычно усилитель звуковой частоты. Этот тип приемников был популярен в 1920-х годах. Ранние примеры могли быть утомительными в эксплуатации, потому что при настройке на станцию ​​каждую ступень нужно было индивидуально настраивать в соответствии с настройкой станции. частота, но более поздние модели имели групповую настройку, механизмы настройки всех ступеней были связаны вместе и управлялись только одной ручкой управления. К середине 1930-х его заменили супергетеродинный приемник запатентовано Эдвин Армстронг.

Фон

Приемник TRF был запатентован в 1916 г. Эрнст Александерсон. Его концепция заключалась в том, что каждый каскад будет усиливать полезный сигнал, уменьшая при этом мешающие. Несколько каскадов РЧ-усиления сделают радио более чувствительным к слабым станциям, а несколько настроенных схем сделают его более узким. пропускная способность и больше избирательность чем обычные в то время одноступенчатые приемники. Все настроенные ступени радиоприемника должны отслеживать и настраиваться на желаемую частоту приема. Это контрастирует с современным супергетеродинный приемник это должно только настроить приемник RF передний конец и гетеродин на желаемые частоты; все последующие этапы работают на фиксированной частоте и не зависят от желаемой частоты приема.

Старинные приемники TRF часто можно определить по их шкафам. Обычно они имеют длинный низкий внешний вид с откидной крышкой для доступа к вакуумные трубки и настроенные схемы. На их лицевых панелях обычно есть два или три больших диска, каждый из которых управляет настройкой на одном этапе. Внутри, наряду с несколькими электронными лампами, будет ряд больших катушек. Обычно их оси расположены под прямым углом друг к другу, чтобы уменьшить магнитную связь между ними.

Проблема с приемником TRF, построенным с триод электронные лампы - это межэлектродная емкость триода. Межэлектродная емкость позволяет энергии в выходной цепи Обратная связь во вход. Эта обратная связь может вызвать нестабильность и колебание которые нарушают прием и вызывают визг или воющий шум в динамике. В 1922 г. Луи Алан Хазельтин изобрел технику нейтрализация который использует дополнительную схему для частичного подавления эффекта межэлектродной емкости.[1] Нейтрализация использовалась в популярных Нейтродин серия приемников TRF. При определенных условиях «нейтрализация практически не зависит от частоты в широком диапазоне частот».[2] «Идеальная нейтрализация не может поддерживаться на практике в широком диапазоне частот, потому что индуктивности рассеяния и паразитные способности» полностью не устранены.[3] Позднее развитие тетрод и пентод вакуумные лампы сводили к минимуму влияние межэлектродных емкостей и делали нейтрализацию ненужной; дополнительные электроды в этих трубках защищают пластину и сетку и минимизируют обратную связь.[4]

Типовая схема расположения ламп радиоприемника TRF Типовая схема набора настроенного радиочастотного приемника Типовая компоновка компонентов настроенного радиочастотного приемника

Как это устроено

Блок-схема приемника TRF

Классические приемники TRF 1920-х и 30-х годов обычно состояли из трех секций:

  • один или несколько настроенных каскадов усилителя РЧ. Они усиливают сигнал нужной станции до уровня, достаточного для возбуждения детектора, при этом подавляя все другие сигналы, принимаемые антенной.
  • а детектор, который извлекает аудио (модуляция ) сигнал от магнитолы несущий сигнал к исправление Это.
  • необязательно, но почти всегда включены, один или несколько аудио усилитель ступени, увеличивающие мощность звукового сигнала.
9-ламповый ресивер Leutz 1927 года ясно показывает составные части комплекта TRF. Каждая ступень RF находится в отдельном отсеке. В каждом отсеке можно увидеть (сверху): трубка триода, катушка межкаскадной связи и конденсатор, прикрепленные к шкале настройки на передней панели. В отсеках (слева): 4 ВЧ каскада, детекторный каскад и 4 ламповый усилитель звука. Конденсаторы можно было подключить к общему валу и настраивать вместе или настраивать отдельно.

Каждый настроенный ВЧ каскад состоит из усилительного устройства, триод (или в более поздних наборах тетрод ) вакуумная труба, а настроенная схема который выполняет функцию фильтрации. Настроенная схема состояла из ВЧ связи с воздушным сердечником. трансформатор который также служил для передачи сигнала от пластина цепь одной трубки на вход сетка цепь следующей трубки. Одна из обмоток трансформатора имела переменную конденсатор соединены через него, чтобы сделать настроенная схема. Переменный конденсатор (или иногда переменная катушка связи, называемая вариометр), с ручкой на передней панели для настройки приемника. Радиочастотные каскады обычно имели идентичные схемы для упрощения конструкции.

Каждый РЧ-каскад должен был быть настроен на одну и ту же частоту, поэтому при подключении новой станции необходимо было настроить конденсаторы в тандеме. В некоторых более поздних наборах конденсаторы были «объединены», установлены на одном валу или иным образом связаны механически, так что радио можно было настроить с помощью одной ручки, но в большинстве наборов резонансные частоты Настроенных цепей нельзя было заставить «отслеживать» достаточно хорошо, чтобы позволить это, и каждый каскад имел свою собственную ручку настройки.[5]

Детектор обычно представлял собой сетка-детектор утечки. В некоторых наборах использовался кристаллический детектор (полупроводниковый диод ) вместо. Иногда регенеративный детектор был использован для увеличения селективности.

Некоторые наборы TRF, которые прослушивались с наушники не нуждался в аудиоусилителе, но большинство комплектов имели от одного до трех каскадов аудиоусилителей с трансформаторной связью или RC-цепочкой, чтобы обеспечить достаточную мощность для управления громкоговоритель.

Схема конструкции из шести трубок с использованием триодных трубок - два усилителя радиочастоты, один сеточный детектор утечки, три аудиоусилителя класса «А»

На принципиальной схеме показан типичный приемник TRF. В этом конкретном примере используется шесть триодов. Он имеет два каскада усилителя радиочастоты, один сеточный детектор утечки / усилитель и три каскада аудиоусилителя класса «А». Есть 3 настроенных контура T1-C1, T2-C2 и T3-C3. Второй и третий настроечные конденсаторы, C2 и C3, объединены вместе (обозначается линией, связывающей их) и управляется одной ручкой для упрощения настройки. Обычно для фильтрации и усиления принимаемого сигнала требовалось два или три РЧ усилителя, достаточных для хорошего приема.

Преимущества и недостатки

Терман характеризует недостатки TRF как «плохую селективность и низкую чувствительность пропорционально количеству используемых ламп. Соответственно, они практически устарели».[6] Избирательность требует узкой полосы пропускания, но пропускная способность фильтра с заданной Добротность увеличивается с частотой. Поэтому для достижения узкой полосы пропускания на высокой радиочастоте требуются фильтры с высокой добротностью или множество секций фильтров. Достичь постоянной чувствительности и ширины полосы пропускания во всем диапазоне вещания удавалось редко. Напротив, супергетеродинный приемник преобразует поступающую высокую радиочастоту на более низкую промежуточную частоту, которая не изменяется. Проблема достижения постоянной чувствительности и ширины полосы пропускания в диапазоне частот возникает только в одной цепи (первая ступень) и поэтому значительно упрощается.

Основной проблемой приемника TRF, особенно как потребительского продукта, была его сложная настройка. Все настроенные схемы необходимо отслеживать, чтобы сохранить настройку узкой полосы пропускания. Выравнивание нескольких настроенных цепей при настройке в широком диапазоне частот затруднительно. В ранних наборах TRF оператор должен был выполнять эту задачу, как описано выше. Супергетеродинный приемник должен только отслеживать каскады ВЧ и гетеродина; Обременительные требования к селективности ограничиваются усилителем ПЧ, который настроен на фиксированные значения.

В течение 1920-х годов преимущество приемника TRF перед регенеративный приемник было то, что при правильной настройке он не излучал вмешательство.[7][8] В популярном регенеративном ресивере, в частности, использовалась трубка с положительный отзыв работал очень близко к своей точке колебания, поэтому часто действовал как передатчик, излучая сигнал с частотой, близкой к частоте станции, на которую он был настроен.[7][8] Это произвело слышимое гетеродины визги и вой в других соседних приемниках, настроенных на ту же частоту, что вызывает критику со стороны соседей.[7][8] В городских условиях, когда несколько регенеративных установок в одном и том же квартале или многоквартирном доме были настроены на популярную станцию, это было практически невозможно услышать.[7][8] Британия,[9] и, в конце концов, США приняли правила, запрещающие приемникам излучать ложные сигналы, что благоприятствовало TRF.

Современное использование

Хотя конструкция TRF была в значительной степени вытеснена супергетеродинным приемником, с появлением полупроводниковой электроники в 1960-х годах конструкция была «возрождена» и использовалась в некоторых простых интегрированных радиоприемниках для радиопроектов, комплектов и недорогих потребительских товаров. Одним из примеров является ZN414 Радио TRF Интегральная схема из Ферранти в 1972 году показано ниже

ZN414; почти целое радио TRF на одном чипе

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ли, Томас Х. (2004). Конструкция КМОП радиочастотных интегральных схем (2-е изд.). Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 16. ISBN  0521835399.
  2. ^ Терман, Фредерик Э. (1943), Справочник радиоинженера, Макгроу-Хилл, стр. 469
  3. ^ Терман, Фредерик Эммонс (1937), Радиотехника (второе изд.), Нью-Йорк: McGraw-Hill, p. 236
  4. ^ Терман (1937 г., п. 238) заявляет: «Нейтрализация всегда необходима в настроенных триодных усилителях, поскольку в противном случае входное сопротивление будет настолько низким, что можно ожидать колебаний. Однако она не используется с пентодными усилителями и усилителями с экранной сеткой, поскольку прямая связь между сеткой а тарелка в таких тубах очень маленькая ».
  5. ^ Феликс, Эдгар Х. (июль 1927 г.). "Кое-что о едином управлении" (PDF). Радиовещание. Нью-Йорк: Doubleday, Page and Co. 11 (3): 151–152. Получено 10 января, 2015.
  6. ^ Терман 1943, п. 658
  7. ^ а б c d Глазго, Р. С. (июнь 1924 г.). «Излучающие приемники» (PDF). Радио в доме. Филадельфия, Пенсильвания: Henry M. Neely Publishing Co. 3 (1): 16, 28. Получено 14 марта, 2014. Но помехи, создаваемые регенеративными приемниками в колебательном режиме, не могут быть устранены ничем, что может сделать принимающий оператор. ... Все типы рекуперативных комплектов заставят подключенную антенну излучать энергию, если ей позволено колебаться.
  8. ^ а б c d Рингель, Авраам (ноябрь 1922 г.). «Проблема излучения приемника и некоторые решения». Эпоха радио. 10 (2): 67–69. Получено 22 августа, 2014.
  9. ^ «Как мотопатрульные войны с ляпами» (PDF). Радио Новости. Нью-Йорк: Experimenter Publishing Co. 9 (1): 37. июль 1927 г.. Получено 23 августа, 2014.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка