HeterodyneEdit
Tidlige Morse radiosendinger ble produsert ved hjelp av en generator koblet til en gnist gap. Utgangssignalet var ved en bærefrekvens definert av den fysiske konstruksjonen av gapet, modulert av vekselstrømssignalet fra dynamoen. Siden utgangen av dynamoen var generelt i det hørbare området, produserer dette et hørbart amplitudemodulert (AM) signal. Enkle radiodetektorer filtrerte ut høyfrekvente bæreren, og forlot moduleringen, som ble sendt videre til brukerens hodetelefoner som et hørbart signal av prikker og bindestreker.
I 1904 introduserte Ernst Alexanderson dynamoen, en enhet som direkte produserte radiofrekvensutgang med høyere effekt og mye høyere effektivitet enn de eldre gnistgapsystemene. I motsetning til gnistgapet var utgangen fra generatoren imidlertid en ren bærebølge ved en valgt frekvens. Når det oppdages på eksisterende mottakere, vil prikkene og bindestrekene normalt være uhørbare, eller «supersoniske». På grunn av filtreringseffekter av mottakeren, disse signalene vanligvis produsert et klikk eller dunk, som var hørbar, men gjort bestemme prikk eller dash vanskelig.
I 1905 Kom Kanadiske oppfinneren Reginald Fessenden opp med ideen om å bruke To Alexanderson dynamoer opererer på tett linjeavstand frekvenser for å kringkaste signaler, i stedet for en. Mottakeren vil da motta begge signaler, og som en del av deteksjonsprosessen vil bare slagfrekvensen gå ut av mottakeren. Ved å velge to bærere nær nok til at taktfrekvensen var hørbar, kunne Den resulterende Morse-koden igjen lett høres selv i enkle mottakere. For eksempel, hvis de to dynamoene drives ved frekvenser 3 kHz fra hverandre, vil utgangen i hodetelefonene være prikker eller bindestreker på 3 kHz tone, noe som gjør dem lett hørbare.
Fessenden innførte begrepet «heterodyne», som betyr «generert av en forskjell» (i frekvens), for å beskrive dette systemet. Ordet er avledet fra de greske røttene hetero – «annerledes», og-dyne «makt».
RegenerationEdit
Morse-koden ble mye brukt i de tidlige dagene av radio fordi det var lett både å produsere signalet så vel som å motta det. Fordi utgangen fra forsterkeren ikke må passe tett til den opprinnelige moduleringen av det mottatte signalet, i motsetning til talesendinger, kan det brukes et hvilket som helst antall enkle forsterkningssystemer. En var på grunn av en interessant bivirkning av byggingen av tidlig triode forsterker rør. Hvis både platen (anoden) og rutenettet er koblet til resonanskretser innstilt til samme frekvens, vil svinnkapasitiv kobling mellom rutenettet og platen føre til at forsterkeren går inn i svingning hvis trinnforsterkningen er mye mer enn enhet.
I 1913 beskrev Edwin Howard Armstrong et mottakersystem som brukte denne effekten til å produsere hørbar Morsekodeutgang ved hjelp av en enkelt triode. Utgangen av anoden, utgangssignalet etter forsterkning, ble koblet tilbake til inngangen gjennom en «tickler», noe som førte til tilbakemelding som kjørte inngangssignaler langt utover enhet. Dette førte til at utgangen svingte ved en valgt frekvens med stor forsterkning. Når det opprinnelige signalet kuttet av på slutten av prikken eller bindestrek, svingningen forfalt igjen og lyden forsvant etter en kort forsinkelse.
Armstrong refererte til dette konseptet som en regenerativ mottaker, og Det ble umiddelbart et av de mest brukte systemene i sin tid. Mange radiosystemer på 1920-tallet var basert på det regenerative prinsippet, og det fortsatte å bli brukt i spesialiserte roller til 1940-tallet, for EKSEMPEL I IFF Mark II.
RDFEdit
Det var en rolle hvor det regenerative systemet ikke var egnet, selv For Morse-kodekilder, og det var oppgaven med radio direction finding, ELLER RDF.
det regenerative systemet var svært ikke-lineært, og forsterket et signal over en viss terskel med en stor mengde, noen ganger så stor at den ble til en sender (som var hele konseptet bak IFF). I RDF brukes signalstyrken til å bestemme senderens plassering, slik at man krever lineær forsterkning for å tillate styrken til det opprinnelige signalet, ofte svært svakt, å måles nøyaktig.
FOR å møte dette behovet, BRUKTE RDF-systemer av epoken trioder som opererer under enhet. For å få et brukbart signal fra et slikt system måtte tiere eller til og med hundrevis av trioder brukes, koblet sammen anode-til-rutenett. Disse forsterkerne trakk enorme mengder strøm og krevde et team av vedlikeholdsingeniører for å holde dem i gang. Likevel, den strategiske verdien av retning funn på svake signaler var så høy At British Admiralty følte de høye kostnadene var berettiget.
Superheterodynerediger
en av prototypene superheterodyne-mottakere bygget På Armstrongs Signal Corps laboratory i Paris under Første Verdenskrig. Den er konstruert i to seksjoner, mixer og local oscillator (venstre) OG tre IF amplification-stadier og et detektorstadium (høyre). Mellomfrekvensen var 75 kHz.
Selv om en rekke forskere oppdaget superheterodyne konseptet, arkivering patenter bare måneder fra hverandre (se nedenfor), Er Armstrong ofte kreditert med konseptet. Han kom over det mens han vurderte bedre måter å produsere RDF-mottakere på. Han hadde konkludert med at flytting til høyere «kortbølgefrekvenser» ville gjøre RDF mer nyttig og lette etter praktiske midler for å bygge en lineær forsterker for disse signalene. På den tiden var kortbølgen noe over 500 kHz, utover noen eksisterende forsterkers evner.
det hadde blitt lagt merke til at når en regenerativ mottaker gikk inn i svingning, ville andre nærliggende mottakere begynne å plukke opp andre stasjoner også. Armstrong (og andre) utledet til slutt at dette var forårsaket av en «supersonisk heterodyne» mellom stasjonens bærefrekvens og den regenerative mottakerens svingningsfrekvens. Når den første mottakeren begynte å svinge ved høye utganger, ville signalet strømme ut igjen gjennom antennen som skulle mottas på en nærliggende mottaker. På den mottakeren blandet de to signalene akkurat som de gjorde i det opprinnelige heterodyne-konseptet, og produserte en utgang som er forskjellen i frekvens mellom de to signalene.
for eksempel vurdere en ensom mottaker som ble innstilt til en stasjon på 300 kHz. Hvis en annen mottaker er satt opp i nærheten og satt til 400 kHz med høy gevinst, vil den begynne å gi av et 400 kHz signal som vil bli mottatt i den første mottakeren. I den mottakeren vil de to signalene blande seg for å produsere fire utganger, en ved den opprinnelige 300 kHz, en annen ved den mottatte 400 kHz, og to flere, forskjellen ved 100 kHz og summen ved 700 kHz. Dette er den samme effekten Som Fessenden hadde foreslått, men i hans system de to frekvensene ble bevisst valgt slik at rytmen frekvensen var hørbar. I dette tilfellet er alle frekvensene langt utenfor det hørbare området, og dermed «supersonisk», noe som gir opphav til navnet superheterodyne.
Armstrong innså at denne effekten var en potensiell løsning på» kortbølge «forsterkningsproblemet, da» forskjellen » – utgangen fortsatt beholdt sin opprinnelige modulasjon, men på en lavere bærefrekvens. I eksemplet ovenfor kan man forsterke 100 kHz beat-signalet og hente den opprinnelige informasjonen fra det, mottakeren trenger ikke å stille inn den høyere 300 kHz originale bæreren. Ved å velge et passende sett med frekvenser, kan selv svært høyfrekvente signaler «reduseres» til en frekvens som kan forsterkes av eksisterende systemer.
for eksempel, for å motta et signal ved 1500 kHz, langt utover rekkevidden av effektiv forsterkning på den tiden, kunne man sette opp en oscillator ved for eksempel 1560 kHz. Armstrong refererte til dette som «lokal oscillator» ELLER LO. Da signalet ble matet inn i en annen mottaker i samme enhet, måtte det ikke være kraftig, og genererte bare nok signal til å være omtrent like i styrke som den mottatte stasjonen. Når signalet fra LO blander seg med stasjonens, vil en av utgangene være heterodyne differansefrekvensen, i dette tilfellet 60 kHz. Han kalte denne resulterende forskjellen «mellomliggende frekvens» ofte forkortet TIL «HVIS».
I desember 1919 ga Major E. H. Armstrong publisitet til en indirekte metode for å oppnå kortbølgeforsterkning, kalt super-heterodyne. Tanken er å redusere innkommende frekvens, som for eksempel kan være 1.500.000 sykluser (200 meter), til en passende super hørbar frekvens som kan forsterkes effektivt, og deretter passere denne strømmen gjennom en mellomfrekvensforsterker, og til slutt rette og fortsette til ett eller to stadier av lydfrekvensforsterkning.
«trikset» til superheterodyne er at ved å endre lo-frekvensen kan du stille inn forskjellige stasjoner. For eksempel, for å motta et signal på 1300 kHz, kan MAN stille LO til 1360 kHz, noe SOM resulterer I samme 60 kHz HVIS. Dette betyr at forsterkerseksjonen kan innstilles for å operere med en enkelt frekvens, DESIGNET HVIS, noe som er mye lettere å gjøre effektivt.
Utviklingrediger
DEN første kommersielle superheterodyne-mottakeren, RCA Radiola AR-812, brakte ut 4.Mars 1924 priset til $286 (tilsvarende $4,270 i 2019). Den brukte 6 trioder: en mikser, lokal oscillator, TO HVIS OG to lydforsterkerstadier, MED EN HVIS på 45 kHz. Det var en kommersiell suksess, med bedre ytelse enn konkurrerende mottakere.
Armstrong satte sine ideer i praksis, og teknikken ble snart vedtatt av militæret. Det var mindre populært da kommersiell radiosending begynte på 1920-tallet, hovedsakelig på grunn av behovet for et ekstra rør (for oscillatoren), den generelt høyere prisen på mottakeren og ferdighetsnivået som kreves for å betjene den. For tidlige innenlandske radioer var tunede radiofrekvensmottakere (TRF) mer populære fordi de var billigere, enklere for en ikke-teknisk eier å bruke og mindre kostbare å betjene. Armstrong solgte til Slutt sitt superheterodyne-patent Til Westinghouse, som deretter solgte Det Til Radio Corporation Of America (RCA), sistnevnte monopoliserte markedet for superheterodyne-mottakere til 1930.
Tidlige superheterodyne-mottakere brukte IFs så lavt som 20 kHz, ofte basert på selvresonansen til jernkjerne-transformatorer. Dette gjorde dem ekstremt utsatt for bildefrekvensforstyrrelser, men på den tiden var hovedmålet følsomhet i stedet for selektivitet. Ved hjelp av denne teknikken kunne et lite antall trioder gjøre arbeidet som tidligere krevde dusinvis av trioder.
på 1920-tallet så KOMMERSIELLE IF-filtre veldig ut som 1920-tallet audio interstage coupling transformers, hadde lignende konstruksjon og ble koblet opp på en nesten identisk måte, og så ble de referert til som «IF transformers». Ved midten av 1930-tallet brukte superheterodyner mye høyere mellomfrekvenser, (vanligvis rundt 440-470 kHz), med avstemte spoler som ligner i konstruksjon til antenne-og oscillatorspolene. Navnet «IF transformer» ble beholdt og brukes fortsatt i dag. Moderne mottakere bruker vanligvis en blanding av keramisk resonator eller SÅ (overflate-akustisk bølge) resonatorer samt tradisjonelle innstilt-induktor HVIS transformatorer.
«Alle Amerikanske Fem» vakuumrør superheterodyne AM-kringkastingsmottaker fra 1940-tallet var billig å produsere fordi det bare krevde fem rør.
på 1930-tallet eroderte forbedringer i vakuumrørteknologien RASKT TRF-mottakerens kostnadsfordeler, og eksplosjonen i antall kringkastingsstasjoner skapte en etterspørsel etter billigere mottakere med høyere ytelse.
utviklingen av tetrode-vakuumrøret som inneholdt et skjermnett førte til et multi-elementrør hvor blanderen og oscillatorfunksjonene kunne kombineres, først brukt i den såkalte autodyne-blanderen. Dette ble raskt etterfulgt av innføring av rør spesielt utviklet for superheterodyne drift, særlig pentagrid omformer. Ved å redusere rørtallet reduserte dette ytterligere fordelen av foregående mottakerdesign.
ved midten av 1930-tallet ble kommersiell produksjon AV TRF-mottakere i stor grad erstattet av superheterodyne-mottakere. På 1940-tallet ble vakuumrøret superheterodyne AM broadcast receiver raffinert til en billig produksjonsdesign kalt «All American Five», fordi den bruker fem vakuumrør: vanligvis en omformer (mikser/lokal oscillator), EN IF-forsterker, en detektor / lydforsterker, lydforsterkerforsterker og en likeretter. Fra denne tiden ble superheterodyne-designet brukt til nesten alle kommersielle radio-OG TV-mottakere.
patentkamperrediger
fransk ingeniør Lucien Lé innleverte en patentsøknad for superheterodyne-prinsippet i August 1917 med brevetn° 493660. Armstrong arkiverte også sitt patent i 1917. Levy arkiverte sin opprinnelige avsløring om syv måneder Før Armstrongs.tysk oppfinner Walter H. Schottky arkiverte også et patent i 1918.
først anerkjente Usa Armstrong som oppfinneren, og HANS Amerikanske Patent 1 342 885 ble utstedt 8. juni 1920. Etter ulike endringer og rettshøringer Lé ble tildelt US patent no 1,734,938 som inkluderte syv av De ni krav I Armstrongs søknad, mens De to gjenværende krav ble gitt Til Alexanderson AV GE Og Kendall PÅ&T.
