Пентагридный преобразователь — это разновидность радиоприемного клапана ( вакуумной лампы ) с пятью сетками, используемого в качестве каскада смесителя частот супергетеродинного радиоприемника .
Пентагрид был частью линии разработки ламп, которые могли принимать входящий радиочастотный сигнал и изменять его частоту на фиксированную промежуточную частоту , которая затем усиливалась и обнаруживалась в остальной части схемы приемника. Устройство в общих чертах называлось преобразователем частоты или просто смесителем .
Первые устройства, предназначенные для изменения частоты описанным выше способом, по-видимому, были разработаны французами, которые просто поместили две сетки в то, что в противном случае было бы обычным триодным клапаном (би-решетка или би-сетка). Хотя технически это четырехэлектродное устройство , ни термин тетрод , ни тетродный клапан, как он известен сегодня, еще не появился. Би-сетка отличалась от более позднего тетрода тем, что вторая (внешняя) сетка была намотана грубо по сравнению с сеткой экрана тетрода, которую нужно было наматывать тонко, чтобы обеспечить экранирующий эффект. [1] Каждая сетка была способна принимать один из входящих сигналов, а нелинейность устройства давала сумму и разность частот. Клапан был бы очень неэффективен, но, что самое главное, емкостная связь между двумя сетками была бы очень большой. Поэтому было бы совершенно невозможно предотвратить выход сигнала из одной сети в другую. По крайней мере, в одном источнике утверждается, что би-решетка была автоколебательной, но это не подтверждено.
В 1918 году Эдвин Армстронг использовал только триоды, когда изобрел супергетеродинный приемник . Один триод работал по обычной генераторной схеме. Другой триод действовал как смеситель, подавая сигнал генератора на катод смесителя, а полученный сигнал - на сетку. Суммарная и разностная частоты затем подавались в анодную цепь смесителя . Опять же, проблема связи между цепями всегда будет присутствовать.
Вскоре после того, как Армстронг изобрел супергетеродин, была разработана конструкция каскада триодного смесителя, который не только смешивал входящий сигнал с гетеродином, но и использовал ту же самую лампу, дублирующую генератор. Это было известно как автодинный смеситель. В ранних примерах были трудности с генерацией во всем диапазоне частот, поскольку обратная связь генератора осуществлялась через первый настроечный конденсатор первичной обмотки трансформатора промежуточной частоты , который был слишком мал, чтобы обеспечить хорошую обратную связь. Удержать сигнал генератора вне антенной цепи также было сложно.
Изобретение тетрода продемонстрировало идею экранирования электродов друг от друга с помощью дополнительных заземлённых (заземлённых) сеток (по крайней мере, в том, что касается сигнала). В 1926 году Филипс изобрел метод добавления еще одной сетки для борьбы с вторичной эмиссией , от которой страдал тетрод. Все ингредиенты для пентагрида теперь были на месте.
Разработка пентагридного или гептодного (семиэлектродного) клапана стала новым событием в истории смесителей. Идея заключалась в том, чтобы создать единый клапан, который не только смешивал бы сигнал генератора и полученный сигнал и одновременно создавал собственный сигнал генератора, но, что важно, выполнял бы смешивание и колебание в разных частях одного и того же клапана.
Изобретение устройства на первый взгляд не кажется неясным, но может показаться, что оно было разработано и в Америке, и в Великобритании, более или менее в одно и то же время. Однако британское устройство отличается от своего американского аналога.
Известно, что Дональд Г. Хейнс из RCA подал заявку на патент на пентагрид 28 марта 1933 г. (впоследствии выданный 29 марта 1939 г.) по патенту США № 2 148 266. Пентарешетка также фигурировала в патенте Великобритании (GB426802), выданном 10 апреля 1935 года. Однако в конце 1933 года британская компания Ferranti вошла в бизнес по выпуску клапанов с первой известной пентарешеткой, произведенной в Великобритании, VHT4 ( хотя это, должно быть, было находится в разработке и наверняка существовал бы в качестве прототипа задолго до этого времени).
Пентагрид оказался гораздо лучшим смесителем. Поскольку схема генератора была более или менее автономной, было легко получить хорошую обратную связь для надежной генерации во всем диапазоне частот. Некоторые производители, принявшие автодинный смеситель, переоборудовали некоторые, если не все, свои конструкции в пятирешеточные смесители.
Какова была цель разработки надежного автоколебательного смесителя? Причины были разными от Великобритании до Америки. Британским производителям радиоприемников пришлось выплатить Британской ассоциации клапанов роялти в размере 1 фунта стерлингов за держатель клапана, чтобы покрыть использование патентных прав своих членов. Кроме того, они потребовали, чтобы в одном конверте могло содержаться не более одной электродной конструкции (что позволило бы избежать уплаты роялти - по крайней мере частично). Американцами, по-видимому, двигало желание создать недорогую конструкцию, позволяющую экономить все расходы, что должно было привести к созданию All American Five . За счет автоколебательного смесителя отпадает необходимость в отдельном колебательном клапане. All American Five должна была использовать преобразователь с пентагридом с момента его первого появления в 1934 году, вплоть до тех пор, пока лампы не устарели, когда на смену пришли транзисторы.
В Великобритании пять сетей работали таким образом. Сетка 1 действовала как сетка генератора вместе с сеткой 2, которая выступала в качестве его анода. Сетка 4 принимала входящий сигнал, а оставшиеся две сетки, 3 и 5, были соединены вместе (обычно внутри), которые действовали как экранные сетки, экранируя анод, сетку 4 и сетку 2 друг от друга. Поскольку сетка 2 представляла собой «протекающий» анод, пропускавший часть модулированного электронного потока, генератор был подключен к смесительной секции клапана. Фактически, в некоторых конструкциях сетка 2 состояла только из опорных стержней, а сама проволока сетки опущена.
В Америке конфигурация была другая. Сетка 1, как и раньше, действовала как сетка генератора, но в этом случае сетки 2 и 4 были соединены вместе (опять же обычно внутри). Сетка 2 выполняла функции экрана и анода генератора; в этом случае для обеспечения экранирования должна была присутствовать сетка. Сетка 3 приняла входящий сигнал. Сетка 4 экранировала его от анода, а сетка 5 служила сеткой-подавителем для подавления вторичного излучения. Эта конфигурация ограничивала конструкцию генератора тем, что «анод» генератора управлялся от шины HT+ (B+). Это часто достигалось с помощью схемы генератора Хартли и подключения катода к отводу катушки.
Версия для Великобритании имела бы значительную вторичную эмиссию, а также имела бы перегиб тетрода . Это было использовано для обеспечения нелинейности, необходимой для получения хороших суммирующих и разностных сигналов. Американские устройства, хотя и не имели вторичного излучения из-за сетки-подавителя, тем не менее смогли получить требуемую нелинейность, смещая генератор так, что лампа была перегружена. Американская версия также была немного более чувствительной, поскольку сетка, принимающая сигнал, находилась ближе к катоду, что увеличивало коэффициент усиления.
Пентагридный преобразователь в любом варианте работал очень хорошо, но у него было ограничение: сильный сигнал мог «оттянуть» частоту генератора от более слабого сигнала. Это не считалось серьезной проблемой в вещательных приемниках, где сигналы могли быть сильными, но это становилось проблемой при попытке приема слабых сигналов, близких к сильным. Некоторые коротковолновые радиоприемники вполне удовлетворительно справлялись с этими устройствами. Специальные высокочастотные версии появились после Второй мировой войны для диапазонов FM 100 МГц. Примерами являются 6SB7Y (1946 г.) и 6BA7 (1948 г.). Эффект вытягивания имел положительный побочный эффект, заключающийся в некоторой степени автоматической настройки.
Другим недостатком было то, что, несмотря на наличие экранных решеток, электронный луч, модулированный электродами генератора, все равно должен был пройти через сигнальную сетку, и включение генератора в сигнальную цепь было неизбежным. Федеральная комиссия по связи США (FCC) начала требовать от производителей радиоприемников подтверждения того, что их продукция защищена от этих помех в соответствии с частью 15 своих правил. В Великобритании генеральный почтмейстер (который в то время отвечал за лицензирование радиосвязи) установил ряд строгих правил, касающихся радиопомех.
Гексод ( шестиэлектрод ) фактически был разработан после гептода или пентагрида. Он был разработан в Германии как микшер, но с самого начала проектировался для использования с отдельным триодным генератором. Таким образом, конфигурация сети была сетка 1, входной сигнал; сетки 2 и 4 экранных сеток (соединены вместе - опять же, обычно внутри) и сетка 3 была входом генератора. Устройство не имело решётки-глушителя. Основным преимуществом было то, что использование сетки 1 в качестве сетки входного сигнала делало устройство более чувствительным к слабым сигналам.
Вскоре триодную и гексодную структуры поместили в одну стеклянную оболочку – идея отнюдь не новая. Триодная сетка обычно была внутренне соединена с гексодной сеткой 3, но в более поздних конструкциях от этой практики отказались, когда секция смесителя работала как прямой усилитель ПЧ в наборах AM/FM при работе на FM, причем микширование выполнялось в специальном FM-приемнике. Секция изменения частоты.
Производители из Великобритании изначально не могли использовать этот тип смесителя из-за запрета BVA на несколько конструкций (и действительно не желали использовать отдельные клапаны из-за налога). Одна британская компания, MOV , успешно применила правила картеля против немецкой компании Lissen в 1934 году, когда они попытались продавать в Великобритании радиоприемник с триодно-гексодным смесителем.
Под давлением британских производителей BVA были вынуждены смягчить правила, и Великобритания начала использовать триод-гексодные смесители. Mullard ECH35 был популярным выбором.
Одна компания, Osram , сделала гениальный ход. Одной из популярных конструкций пятирешетчатого преобразователя был MX40, первоначально появившийся на рынке в 1934 году. В 1936 году они выпустили в продажу триод-гексодный преобразователь частоты X41. Хитрость заключалась в том, что X41 был прямой совместимой по контактам заменой MX40. Таким образом, радиоприемник с пентагридом можно было легко преобразовать в триод-гексод без каких-либо других модификаций схемы.
Америка так и не приняла триод-гексод, и он использовался редко, хотя триод-гексод 6К8 был доступен производителям в 1938 году.
В некоторых конструкциях добавлялась сетка-подавитель для создания еще одной конструкции гептода. ECH81 Малларда стал популярен благодаря переходу на миниатюрные девятиконтактные клапаны.
Хотя октод (восьмиэлектродный) и не является строго пентагридом (поскольку он имеет более пяти сеток), тем не менее он работает по принципу пентагрида. Это произошло просто в результате добавления дополнительной экранной сетки к британской версии пентагридного гептода. Это было сделано главным образом для улучшения разделения антенны и генератора и снижения энергопотребления при использовании в радиоприемниках, работающих от сухих батарей, которые становились все более популярными.
В Северной Америке производился единственный октод 7А8. Представленный компанией Sylvania в 1939 году (и используемый в основном Philco ), этот клапан стал результатом добавления глушителя к типу 7B8, который был локальной версией типа 6A7. Добавление подавителя позволило Сильвании снизить ток 6,3-вольтового нагревателя с 320 миллиампер [2] до 150 миллиампер [3] при сохранении той же крутизны преобразования (550 микросименс). Это позволило Philco использовать этот клапан во всех радиоприемниках на протяжении 1940-х годов.
Октод Philips EK3 был обозначен как «лучевой октод». Новизна конструкции заключалась в том, что решетки 2 и 3 были построены как пластины, образующие луч. Это было сделано таким образом, что компания Philips заявила, что электронный луч генератора и электронные лучи смесителя были максимально разделены и, таким образом, эффект притягивания был минимизирован. [4] Никакой информации о степени успеха не имеется. В информации производителя также отмечается, что высокая производительность клапана достигается за счет высокого тока нагревателя 600 мА – вдвое больше, чем у более традиционных типов.
Использование пентода кажется маловероятным выбором для преобразователя частоты, поскольку он имеет только одну управляющую сетку. Однако во время Великой депрессии многие американские производители радиоприемников использовали пентоды типов 6C6, 6D6, 77 и 78 в своих самых дешевых приемниках переменного/постоянного тока, поскольку они были дешевле, чем пентагридные типы 6A7. В этих схемах подавитель (сетка 3) действовал как сетка генератора, а клапан работал аналогично настоящей пятисетке.
Одна британская компания Mazda / Ediswan выпустила триод-пентодный преобразователь частоты AC/TP. Разработанное для недорогих радиоприемников переменного тока, устройство было специально разработано так, чтобы сильные сигналы могли тянуть генератор без риска излучения сигнала генератора от антенны. Катод был общим для обеих секций клапана. Катод был подключен к вторичной обмотке катушки генератора и, таким образом, соединил генератор с секцией пентодного смесителя, при этом сигнал подавался на сетку 1 обычным способом. AC/TP был одним из линеек ламп AC/, предназначенных для недорогих радиоприемников. Для своего времени они считались долговечными (даже преобразователь частоты AC/TP, который обычно доставлял хлопоты). Любые клапаны переменного тока, встречающиеся сегодня, скорее всего, будут совершенно новыми, поскольку в сервисных мастерских имеются запасные части, которые редко требуются.
Чтобы различать две версии гептода, в данных производителей они часто описываются как «гептод гексодного типа» для гептода без сетки-подавителя и «гептод октодного типа», где сетка-подавитель присутствует.
Этот список ни в коем случае не является исчерпывающим.
