Superhet

HeterodyneEdit

Brzy Morse kód rozhlasové vysílání byly vyrobeny pomocí alternátor připojen k jiskřiště. Výstupní signál byl na nosné frekvenci definované fyzickou konstrukcí mezery, modulovaný signálem střídavého proudu z alternátoru. Protože výstup alternátoru byl obecně ve slyšitelném rozsahu, vytváří to slyšitelný amplitudově modulovaný (AM) signál. Jednoduché rádiové detektory odfiltrovaly vysokofrekvenční nosič a ponechaly modulaci, která byla předána sluchátkům uživatele jako zvukový signál teček a pomlček.

V roce 1904, Ernst Alexanderson představil Alexanderson alternátor, zařízení, které přímo vyrábí vysokofrekvenční výstup s vyšší výkon a mnohem vyšší účinnost než starší jiskřiště systémy. Na rozdíl od jiskřiště však výstupem z alternátoru byla čistá nosná vlna při zvolené frekvenci. Při detekci na stávajících přijímačích by tečky a pomlčky byly normálně neslyšitelné nebo „nadzvukové“. Vzhledem k filtračním účinkům přijímače, tyto signály obecně produkovaly cvaknutí nebo ránu, které byly slyšitelné, ale ztížily určování tečky nebo pomlčky.

V roce 1905, Kanadský vynálezce Reginald Fessenden přišel s nápadem použití dvou Alexanderson alternátory provozu na blízkých frekvencích vysílat signály, místo jednoho. Přijímač by pak přijímat oba signály, a jako součást procesu detekce, pouze porazit frekvence výstupu přijímače. Výběrem dvou nosičů dostatečně blízko, aby byla slyšitelná frekvence rytmu, mohla být výsledná Morseova abeceda opět snadno slyšitelná i v jednoduchých přijímačích. Například, pokud dva alternátory provozované na frekvencích 3 kHz od sebe, výstup na sluchátka by být tečky nebo čárky 3 kHz tón, což je snadno slyšitelný.

Fessenden vytvořil termín „heterodyn“, což znamená „generovaný rozdílem“ (ve frekvenci), aby popsal tento systém. Slovo je odvozeno z řeckých kořenů hetero – „různé“ a-dyne „síla“.

Regeneraceedit

Morseova abeceda byla široce používána v prvních dnech rádia, protože bylo snadné jak produkovat signál, tak i přijímat. Protože výstup ze zesilovače nemusí přesně odpovídat původní modulaci přijímaného signálu, na rozdíl od hlasového vysílání lze použít libovolný počet jednoduchých zesilovacích systémů. Jeden byl způsoben zajímavým vedlejším účinkem konstrukce raných triodových zesilovacích trubek. Pokud oba deska (anoda) a sítě jsou připojeny rezonanční obvody naladěné na stejnou frekvenci, toulavých kapacitní spojky mezi mřížku a talíř způsobí, že zesilovač jít do kmitání v případě, že fáze je získat mnohem více, než unity.

V roce 1913, Edwin Howard Armstrong popsal přijímač, systém, který používá tento efekt, aby produkovat slyšitelný Morse kód výstup pomocí jediného trioda. Výstup z anody výstupní signál po zesílení, byla připojena zpět na vstup přes „dráždidlo“, což způsobuje zpětnou vazbu, že jel vstupních signálů i mimo jednotu. To způsobilo, že výstup kmital na zvolené frekvenci s velkým zesílením. Když se původní signál odřízl na konci tečky nebo pomlčky, oscilace se znovu rozpadla a zvuk po krátkém zpoždění zmizel.

Armstrong označil tento koncept jako regenerační přijímač a okamžitě se stal jedním z nejpoužívanějších systémů své doby. Mnoho rozhlasových systémů 1920 byly založeny na regenerativní princip, a to pokračovalo být používán ve specializovaných rolích do roku 1940, například v IFF Mark II.

RDFEdit

existovala jedna role, kde regenerační systém nebyl vhodný ani pro zdroje Morseovy abecedy, a to byl úkol hledání rádiového směru nebo RDF.

regenerační systém byl vysoce nelineární, zesiluje signál nad určitou prahovou hodnotu, obrovské množství, někdy tak velká, že způsobila, že se zase do vysílače (který byl celý koncept za IFF). V RDF, síla signálu se používá k určení polohy vysílače, takže vyžaduje lineární zesílení umožnit síle původního signálu, často velmi slabý, aby se přesně měří.

k řešení této potřeby používaly systémy RDF éry triody pracující pod jednotou. Získat použitelný signál z takového systému, desítky nebo dokonce stovky tranzistorů musely být použity, spojeny dohromady anoda-mřížka. Tyto zesilovače čerpaly obrovské množství energie a vyžadovaly tým techniků údržby, aby je udrželi v chodu. Nicméně strategická hodnota hledání směru na slabých signálech byla tak vysoká, že britská admiralita cítila, že vysoké náklady jsou oprávněné.

SuperheterodyneEdit

Jeden z prototypů superheterodyn přijímače postavené na Armstronga Signal Corps laboratoř v Paříži během Světové Války I. je vyrobeno ve dvou sekcích, směšovač a místní oscilátor (vlevo) a tři PŘÍPADĚ zesílení fází a detektor fáze (vpravo). Střední frekvence byla 75 kHz.

ačkoli řada vědců objevila koncept superheterodyne, podání patentů pouze s odstupem měsíců (viz níže), Armstrong je často připočítán s konceptem. Narazil na to při zvažování lepších způsobů výroby RDF přijímačů. Dospěl k závěru, že přechod na vyšší frekvence „krátkých vln“ by učinil RDF užitečnějším a hledal praktické prostředky k vybudování lineárního zesilovače pro tyto signály. V té době byla krátká vlna něco nad 500 kHz, nad rámec možností existujícího zesilovače.

bylo zjištěno, že když regenerační přijímač přejde do oscilace, ostatní blízké přijímače začnou zvedat i jiné stanice. Armstrong (a další) nakonec odvodil, že to bylo způsobeno „nadzvukovým heterodynem“ mezi nosnou frekvencí stanice a kmitočtem regeneračního přijímače. Když první přijímač začal kmitat na vysoké výstupy, její signál by proudit zpět přes antény, které mají být přijaty na všech okolních přijímač. Na tomto přijímači, oba signály se smíchaly stejně jako v původním heterodynním konceptu, produkovat výstup, který je rozdíl ve frekvenci mezi těmito dvěma signály.

zvažte například osamělý přijímač, který byl naladěn na stanici na 300 kHz. Pokud je druhý přijímač nastaven poblíž a nastaven na 400 kHz s vysokým ziskem, začne vydávat signál 400 kHz, který bude přijat v prvním přijímači. V tom, že přijímač, dva signály se bude míchat vyrábět čtyři výstupy, jeden v původní 300 kHz, další na přijaté 400 kHz, a další dva, rozdíl na 100 kHz a součet na 700 kHz. To je stejný účinek, jaký navrhl Fessenden, ale ve svém systému byly dvě frekvence záměrně vybrány tak, aby frekvence rytmu byla slyšitelná. V tomto případě jsou všechny frekvence daleko za slyšitelným rozsahem, a tedy „nadzvukové“, což vede ke vzniku názvu superheterodyne.

Armstrong si uvědomil, že tento efekt je potenciálním řešením problému zesílení „krátkých vln“, protože výstup „rozdílu“ si stále zachoval svou původní modulaci, ale na nižší nosné frekvenci. Ve výše uvedeném příkladu lze zesílit signál rytmu 100 kHz a získat z něj původní informace, přijímač nemusí naladit vyšší původní nosič 300 kHz. Výběrem vhodné sady frekvencí by mohly být i velmi vysokofrekvenční signály „redukovány“ na frekvenci, která by mohla být zesílena stávajícími systémy.

například přijímat signál na 1500 kHz, daleko za rozsah efektivní zesílení v té době, by se dalo nastavit oscilátor, na, například, 1560 kHz. Armstrong to označil jako „místní oscilátor“ nebo LO. Jako jeho signál byl přiváděn do druhého přijímače v jednom zařízení, to nemusí být silný, vytváří jen dost signál být zhruba podobné v síle, že obdrželi stanice. Když signál z LO se mísí s stanice, jedním z výstupů bude heterodynní rozdíl frekvencí, v tomto případě 60 kHz. Tento výsledný rozdíl nazval „střední frekvencí“ často zkrácenou na „IF“.

V prosinci 1919, Major E. H. Armstrong dal publicitu nepřímý způsob získání krátké vlny zesílení, tzv. super-heterodynní. Myšlenkou je snížit příchozí frekvence, která může být, například 1,500,000 cyklů (200 m), některé vhodné super-slyšitelné frekvenci, která může být zesílen efektivně, pak kolem tohoto proudu přes mezifrekvenční zesilovač, a konečně opravuje a nese se to na jednu nebo dvě fáze, nízkofrekvenční zesílení.

„trik“ superheterodyn je, že změnou LO frekvenci můžete naladit různé stanice. Například pro příjem signálu na 1300 kHz lze naladit LO na 1360 kHz, což má za následek stejné 60 kHz IF. To znamená, že část zesilovače může být naladěna tak, aby fungovala na jedné frekvenci, design IF, což je mnohem snazší efektivně.

Vývojeditovat

první komerční superhet, RCA Radiola AR-812, přinesl 4. Března 1924 ceněný u $286 (ekvivalent k $4,270 v roce 2019). Používal 6 triod: mixér, lokální oscilátor, dva stupně IF a dva stupně audio zesilovače, s IF 45 kHz. Byl to komerční úspěch, s lepším výkonem než konkurenční přijímače.

Armstrong dát své myšlenky do praxe, a technika byla brzy přijata armádou. To bylo méně populární, když komerční rádiové vysílání začalo v roce 1920, většinou kvůli potřebě pro další trubku (pro oscilátor), obecně vyšší náklady na přijímač, a úroveň dovedností potřebné k ovládání. U časných domácích rádií byly naladěné rádiové frekvenční přijímače (TRF) populárnější, protože byly levnější, jednodušší pro netechnického majitele a méně nákladné na provoz. Armstrong nakonec prodal jeho superheterodyn patent Westinghouse, který pak prodal Radio Corporation of America (RCA), druhý monopolizace trhu pro superheterodyn přijímače až do roku 1930.

rané superheterodynové přijímače používaly IFs až 20 kHz, často založené na vlastní rezonanci transformátorů se železným jádrem. Díky tomu byly extrémně citlivé na rušení frekvence obrazu, ale v té době byl hlavním cílem spíše citlivost než selektivita. Pomocí této techniky, malý počet tranzistorů by mohl dělat práci, která dříve potřebné desítky tranzistorů.

V roce 1920, komerční, POKUD filtry vypadala velmi podobné 1920 audio interstage tažné transformers, měl podobnou konstrukci a jsou pevné v téměř stejným způsobem, a tak oni byli odkazoval se na jako „POKUD transformers“. V polovině-1930 superheterodynes používali mnohem vyšší, střední frekvence (typicky kolem 440-470 kHz), s naladěni cívky podobné ve stavebnictví na anténu a oscilátoru cívky. Název „IF transformer“ byl zachován a používá se dodnes. Moderní přijímače obvykle používají směs keramických rezonátorů nebo rezonátorů (povrchově akustických vln)a tradičních laděných induktorů IF.

v roce 1930, zlepšení vakuové trubice technologie se rychle nahlodal TRF přijímače nákladové výhody, a exploze v počtu rozhlasových stanic vytvořil poptávku po levnější, vyšší výkon přijímače.

rozvoj tetrody vakuové trubice obsahující obrazovky mřížky vedlo k multi-element trubice, ve které směšovač a oscilátor funkce mohou být kombinovány, poprvé použit v tzv. autodyne mixer. Poté rychle následovalo zavedení trubek speciálně navržených pro superheterodynový provoz, zejména konvertor pentagridu. Snížením počtu trubek se tím dále snížila výhoda předchozích konstrukcí přijímačů.

v polovině 30. let byla komerční výroba přijímačů TRF z velké části nahrazena superheterodynovými přijímači. Od roku 1940 vakuové trubice superheterodyn vysílání AM přijímač byl rafinovaný v levné výrobě design, s názvem „All American Pět“, protože používá pět vakuové trubice: obvykle převodník (mixer/lokální oscilátor), zesilovač IF, detektor/audio zesilovač, zesilovač zvuku a usměrňovač. Od této doby byl design superheterodyne používán prakticky pro všechny komerční rozhlasové a televizní přijímače.

Patent battlesEdit

francouzský inženýr Lucien Lévy podal patentovou přihlášku pro superheterodyn princip v srpnu 1917 s brevet n° 493660. Armstrong také podal svůj patent v roce 1917. Levy podal své původní zveřejnění asi sedm měsíců před Armstrongem. německý vynálezce Walter H. Schottky také podal patent v roce 1918.

nejprve USA uznaly Armstronga za vynálezce a jeho americký Patent 1 342 885 byl vydán 8. Června 1920. Po různých změnách a soudní jednání Lévy byl udělen US patent Č. 1,734,938, která zahrnovala sedm z devíti tvrzení v Armstrong je aplikace, zatímco dva zbývající pohledávky byly poskytnuty Alexanderson GE a Kendall V&T