슈퍼헤테로다인 수신기

헤테로다인

초기 모스 부호 라디오 방송은 스파크 갭에 연결된 발전기를 사용하여 제작되었다. 출력 신호는 교류 발전기의 교류 신호에 의해 변조 된 갭의 물리적 구성에 의해 정의 된 반송파 주파수에 있었다. 발전기의 출력은 일반적으로 가청 범위에 있었기 때문에 가청 진폭 변조 신호를 생성합니다. 간단한 무선 탐지기는 고주파 반송파를 필터링하여 변조를 남겼습니다.이 변조는 점 및 대시의 가청 신호로 사용자의 헤드폰에 전달되었습니다.

1904 년 에른스트 알렉산더슨은 기존의 스파크 갭 시스템보다 더 높은 전력과 훨씬 더 높은 효율로 무선 주파수 출력을 직접 생산하는 장치 인 알렉산더슨 발전기를 도입했습니다. 그러나 스파크 갭과는 달리 교류 발전기의 출력은 선택된 주파수에서 순수한 반송파였습니다. 기존 수신기에서 감지되면 점과 대시는 일반적으로 들리지 않거나”초음속”입니다. 수신기의 필터링 효과로 인해 이러한 신호는 일반적으로 클릭 또는 쿵을 생성하여 들리지 만 도트 또는 대시를 결정하는 것을 어렵게 만들었습니다.

1905 년,캐나다의 발명가 레지날드 페센덴은 두 개의 알렉산더슨 발전기를 사용하여 하나의 주파수가 아닌 신호를 방송하는 아이디어를 내놓았다. 그런 다음 수신기는 두 신호를 모두 수신하고 탐지 프로세스의 일부로 비트 주파수 만 수신기를 종료합니다. 비트 주파수가들을 수 있었다 충분히 가까운 두 개의 캐리어를 선택하면,그 결과 모스 부호는 다시 한 번 쉽게 심지어 간단한 수신기에서들을 수 있습니다. 예를 들어,두 발전기 주파수 3 키로헤르쯔 떨어져에서 작동 하는 경우 헤드폰의 출력 도트 또는 대시 3 키로헤르쯔 톤의 그들을 쉽게 들을 수 있도록 될 것 이다.

페센덴은 이 시스템을 설명하기 위해”차이에 의해 생성됨”(주파수)을 의미하는”헤테로다인”이라는 용어를 만들었다. 이 단어는 헤테로-“다른”,그리고-다인”힘”의 그리스어 뿌리에서 파생됩니다.

재생편집

모스 부호는 신호를 생성하거나 수신하는 것이 쉬웠기 때문에 라디오 초기에 널리 사용되었다. 증폭기로부터의 출력이 수신된 신호의 원래 변조와 밀접하게 일치할 필요가 없기 때문에,음성 방송과는 달리,임의의 수의 간단한 증폭 시스템이 사용될 수 있다. 하나는 초기 삼극관 증폭기 튜브 건설의 흥미로운 부작용 때문이었습니다. 플레이트(양극)와 그리드가 동일한 주파수로 조정 된 공진 회로에 연결되어있는 경우,그리드와 플레이트 사이의 길잃은 용량 성 커플 링은 스테이지 게인이 유니티보다 훨씬 더 많은 경우 증폭기가 진동에 빠지게합니다.

1913 년 에드윈 하워드 암스트롱 이 효과를 사용하여 단일 삼극관을 사용하여 가청 모스 부호 출력을 생성하는 수신기 시스템을 설명했습니다. 애노드의 출력,증폭 후 출력 신호는”간질”을 통해 입력에 다시 연결되어 입력 신호를 단일성을 훨씬 뛰어 넘는 피드백을 유발했습니다. 이로 인해 출력이 선택한 주파수에서 큰 증폭으로 진동했습니다. 원래 신호가 점 또는 대시의 끝에서 차단되면,진동이 다시 부패하고 소리가 짧은 지연 후 사라졌다.

암스트롱은이 개념을 재생 수신기라고 부르며 즉시 그 시대의 가장 널리 사용되는 시스템 중 하나가되었습니다. 1920 년대의 많은 무선 시스템은 재생 원리에 기초했으며,1940 년대까지 특수한 역할로 계속 사용되었습니다.

모스 부호 소스에도 재생 시스템이 적합하지 않은 한 가지 역할이 있었고,그것은 무선 방향 찾기 또는 무선 방향 찾기의 임무였습니다.

재생 시스템은 매우 비선형적이어서 특정 임계 값 이상의 신호를 엄청난 양만큼 증폭했으며 때로는 너무 커서 송신기로 변했습니다. 그래서 하나는 선형 증폭 원래 신호의 강도,종종 매우 약한,정확 하 게 측정 될 수 있도록 필요 합니다.

이러한 요구를 해결하기 위해,시대의 동방신기 시스템은 단일성 아래에서 작동하는 삼극관을 사용했다. 이러한 시스템에서 사용 가능한 신호를 얻으려면 수십 또는 수백 개의 삼극관을 사용하여 양극에 그리드를 함께 연결해야했습니다. 이 앰프는 엄청난 양의 전력을 공급했으며 유지 보수 엔지니어 팀이 계속 작동해야했습니다. 그럼에도 불구하고 약한 신호에 대한 방향 찾기의 전략적 가치는 너무 높아서 영국 해군은 높은 비용이 정당하다고 느꼈다.

슈퍼헤테로다인편집

프로토 타입 중 하나 슈퍼 헤테로 다인 수신기 내장 암스트롱의 신호 군단 실험실 파리 제 1 차 세계 대전 중 믹서 및 로컬 오실레이터(왼쪽)와 3 개의 경우 증폭 단계 및 검출기 단계(오른쪽)의 두 섹션으로 구성됩니다. 중간 주파수는 75 키로헤르쯔.

많은 연구자들이 수퍼 헤테로다인 개념을 발견했지만,특허를 출원하는 것은 불과 몇 달 떨어져 있었지만(아래 참조),암스트롱은 종종 그 개념으로 인정됩니다. 그는 더 나은 방법을 고려하면서 그것을 발견했습니다. 그는 더 높은”단파”주파수로 이동하는 것이 더 유용 할 것이라고 결론을 내렸고 이러한 신호에 대한 선형 증폭기를 구축 할 실용적인 수단을 찾고 있었다. 당시,단파는 기존의 앰프의 기능을 넘어,약 500 킬로헤르츠 위의 아무것도했다.

그것은 회생 수신기가 진동에 갔을 때,다른 근처의 수신기뿐만 아니라 다른 스테이션을 따기 시작하는 것으로 나타났습니다. 암스트롱(및 기타)은 결국 이것이 스테이션의 캐리어 주파수와 재생 수신기의 발진 주파수 사이의”초음속 헤테로 다인”에 의해 발생했다고 추론했습니다. 첫번째 수신기가 높은 산출에 전류를 고주파로 변환시키는 것을 시작할 때,그것의 신호는 어떤 가까운 수신기든지에 받아질 안테나를 통해서 밖으로 후에 흐를 것입니다. 그 수신기에서 두 신호는 원래의 헤테로 다인 개념에서했던 것처럼 혼합되어 두 신호 사이의 주파수 차이 인 출력을 생성합니다.

예를 들어,300 키로헤르쯔에서 스테이션에 조정 된 고독한 수신기를 고려하십시오. 두 번째 수신기가 근처에 설정되고 높은 게인으로 400 키로헤르쯔로 설정되면 첫 번째 수신기에서 수신 될 400 키로헤르쯔 신호를 내기 시작합니다. 그 수신기에서,두 신호는 네 개의 출력,원래 300 키로헤르쯔에서 하나,수신 된 400 키로헤르쯔에서 다른,그리고 두 개의 더,100 키로헤르쯔에서 차이 700 키로헤르쯔에서 합계를 생산하기 위해 혼합됩니다. 이 페센덴이 제안했던 것과 동일한 효과이지만,비트 주파수가들을 수 있도록 자신의 시스템에서 두 개의 주파수가 의도적으로 선택되었다. 이 경우 모든 주파수는 가청 범위를 훨씬 벗어나므로”초음속”이되어 수퍼 헤테로 다인이라는 이름이 생깁니다.

암스트롱은”차이”출력이 여전히 원래의 변조를 유지하지만 더 낮은 반송파 주파수에서”단파”증폭 문제에 대한 잠재적 인 해결책이라는 것을 깨달았습니다. 위의 예에서,하나는 100 키로헤르쯔 비트 신호를 증폭하고 그에서 원래의 정보를 검색 할 수 있습니다,수신기는 높은 300 키로헤르쯔 원래 캐리어에 조정 할 필요가 없습니다. 적절한 주파수 세트를 선택함으로써 매우 높은 주파수 신호조차도 기존 시스템에 의해 증폭 될 수있는 주파수로”감소”될 수 있습니다.

예를 들어,1500 키로헤르쯔에서 신호를 수신하기 위해,당시 효율적인 증폭 범위를 훨씬 넘어서,예를 들어 1560 키로헤르쯔에서 오실레이터를 설정할 수 있습니다. 암스트롱은 이것을”로컬 오실레이터”또는 소호라고 불렀습니다. 신호가 동일한 장치의 두 번째 수신기로 공급되기 때문에 수신 된 스테이션의 강도와 거의 비슷할 정도로 충분한 신호 만 생성하여 강력 할 필요는 없었습니다. 소호로부터의 신호가 스테이션과 혼합 될 때,출력 중 하나는 헤테로 다인 차이 주파수가 될 것이다. 그는이 결과 차이를”중간 주파수”라고 부르며 종종”만약”으로 축약됩니다.

1919 년 12 월,암스트롱 소령은 초-헤테로다인이라고 불리는 단파 증폭을 얻는 간접적인 방법을 홍보했다. 아이디어는 예를 들어 1,500,000 사이클(200 미터)일 수있는 들어오는 주파수를 효율적으로 증폭 할 수있는 적절한 초 가청 주파수로 감소시킨 다음이 전류를 중간 주파수 증폭기를 통해 전달하고 마지막으로 오디오 주파수 증폭의 하나 또는 두 단계로 정류하고 전달하는 것입니다.

슈퍼 헤테로 다인의”트릭”은 소호 주파수를 변경하여 다른 스테이션에서 조정할 수 있다는 것입니다. 예를 들어,에서 신호를 수신 1300 키로헤르쯔,하나 수 조정 소호 1360 키로헤르쯔,결과 같은 60 키로헤르쯔 경우. 이 증폭기 섹션은 단일 주파수에서 작동하도록 조정 될 수 있다는 것을 의미,디자인 경우,이는 효율적으로 수행하는 것이 훨씬 쉽다.

개발편집

1924 년 3 월 4 일에 출시 된 최초의 상업용 수퍼 헤테로 다인 수신기는 286 달러(2019 년 4,270 달러에 해당)입니다. 그것은 6 개의 삼극관을 사용했습니다:믹서,로컬 오실레이터,2 개의 경우 및 2 개의 오디오 앰프 스테이지,45 키로헤르쯔의 경우. 그것은 상업적 성공,경쟁 수신기보다 더 나은 성능.

암스트롱은 그의 아이디어를 실천했으며,이 기술은 곧 군대에 의해 채택되었습니다. 1920 년대에 상업 라디오 방송이 시작되었을 때 덜 인기가 있었는데,주로 여분의 튜브(발진기 용),일반적으로 더 높은 수신기 비용 및 작동에 필요한 기술 수준 때문입니다. 초기 국내 라디오의 경우 튜닝 된 무선 주파수 수신기가 더 저렴하고 비 기술적 인 소유자가 사용하기 쉬우 며 작동 비용이 저렴하기 때문에 더 인기가있었습니다. 암스트롱은 결국 자신의 슈퍼헤테로다인 특허를 웨스팅하우스에 팔았고,그는 그것을 미국 라디오 코퍼레이션에 팔았고,후자는 1930 년까지 슈퍼헤테로다인 수신기 시장을 독점했다.

초기 슈퍼헤테로다인 수신기는 철심 변압기의 자기 공명을 기반으로 20 키로헤르쯔의 낮은 아이피엔스를 사용했다. 이로 인해 이미지 주파수 간섭에 매우 취약 해졌지만 그 당시의 주요 목적은 선택성보다는 민감성이었습니다. 이 기술을 사용하여 소수의 삼극관이 이전에는 수십 개의 삼극관이 필요한 작업을 수행 할 수있었습니다.

1920 년대에는 상업용 경우 필터가 1920 년대 오디오 단간 커플 링 변압기와 매우 유사하고 유사한 구조를 가지며 거의 동일한 방식으로 배선되어”경우 변압기”라고 불 렸습니다. 1930 년대 중반까지 수퍼 헤테로다인은 훨씬 더 높은 중간 주파수(일반적으로 약 440-470 킬로 헤르츠)를 사용했으며,조율 된 코일은 공중 및 발진기 코일과 유사합니다. “변압기”라는 이름은 그대로 유지되었으며 오늘날에도 여전히 사용됩니다. 현대 수신기는 일반적으로 세라믹 공진기 또는 톱(표면 음파)공진기뿐만 아니라 전통적인 튜닝 인덕터 인 경우 변압기의 혼합물을 사용합니다.

1930 년대까지 진공관 기술의 개선으로 재단 수신기의 비용 이점이 급속히 침식되었고,방송국의 수가 급증하면서 더 저렴하고 고성능의 수신기에 대한 수요가 생겼습니다.

스크린 격자를 포함하는 테트로이드 진공관의 개발은 소위 오토다인 믹서에 처음 사용되는 혼합기와 오실레이터 기능이 결합될 수 있는 다중 요소 튜브로 이어졌다. 그 뒤를 이어 수퍼 헤테로 다인 작업을 위해 특별히 설계된 튜브,특히 펜타 그리드 컨버터가 도입되었습니다. 튜브 수를 줄임으로써 이는 이전 수신기 설계의 이점을 더욱 감소 시켰습니다.

1930 년대 중반까지,재단 수신기의 상업적 생산은 주로 수퍼 헤테로다인 수신기로 대체되었다. 1940 년대까지 진공관 슈퍼헤테로다인 암 방송 수신기는 5 개의 진공관을 사용하기 때문에”올 아메리칸 파이브”라는 저렴한 제조 디자인으로 정제되었습니다: 일반적으로 변환기(믹서/로컬 오실레이터),증폭기,검출기/오디오 앰프,오디오 파워 앰프 및 정류기. 이 때부터 슈퍼헤테로다인 디자인은 거의 모든 상업용 라디오 및 텔레비전 수신기에 사용되었습니다.

특허 배틀편집

프랑스 공학자 루시엔 엘 브레베 493660 과 함께 1917 년 8 월 수퍼헤테로다인원칙에 대한 특허를 출원하였다. 암스트롱은 또한 1917 년에 그의 특허를 출원했습니다. 레비는 암스트롱이 발명되기 약 7 개월 전에 그의 원래 공개를 제기했다.독일의 발명가 월터 쇼트키도 1918 년에 특허를 출원했다.

처음에 미국은 암스트롱을 발명가로 인정했으며 그의 미국 특허 1,342,885 는 1920 년 6 월 8 일에 발행되었습니다. 후에 다양한 변경 내용 및 법원 청문회 Lévy 수여되었다 미국 특허 아 1,734,938 포함된 일곱의 아홉에서 클레임스 암스트롱의 응용 프로그램,두 나머지는 클레임을 부여하 Alexanderson 의 창과 켄달의&T.