Пентагритный преобразователь — это разновидность радиоприёмной лампы ( вакуумной лампы ) с пятью сетками, используемая в качестве каскада смесителя частот супергетеродинного радиоприёмника.
Пентагрид был частью линии развития ламп, которые могли принимать входящий радиочастотный сигнал и изменять его частоту на фиксированную промежуточную частоту , которая затем усиливалась и детектировалась в остальной части схемы приемника. Устройство в общем 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 обычной триодной лампой (би-решеткой или би-сеткой). Хотя технически это было четырехэлектродное устройство , ни термин тетрод , ни тетродная лампа, как они известны сегодня, еще не появились. Би-сетка отличалась от более позднего тетрода, поскольку вторая (внешняя) сетка была грубо намотана по сравнению с экранной сеткой тетрода, которая должна была быть тонко намотана, чтобы обеспечить эффект экранирования. [1] Каждая сетка могла принимать один из входящих сигналов, и нелинейность устройства производила сумму и разность частот. Лампа была бы очень неэффективной, но, что наиболее важно, емкостная связь между двумя сетками была бы очень большой. Поэтому было бы совершенно невозможно предотвратить выход сигнала из одной сетки из другой. По крайней мере, в одной ссылке утверждается, что би-решетка была автоколебательной, но это не было подтверждено.
В 1918 году Эдвин Армстронг использовал только триоды, когда он изобрел супергетеродинный приемник . Один триод работал в обычной схеме генератора. Другой триод действовал как смеситель, связывая сигнал генератора с катодом смесителя, а принятый сигнал с сеткой. Затем сумма и разность частот были доступны в анодной схеме смесителя . И снова проблема связи между схемами будет всегда присутствовать.
Вскоре после того, как Армстронг изобрел супергетеродин, была разработана конструкция каскада триодного смесителя, которая не только смешивала входящий сигнал с локальным генератором, но и та же лампа дублировала генератор. Это было известно как автодинный смеситель. Ранние образцы испытывали трудности с генерацией во всем диапазоне частот, поскольку обратная связь генератора осуществлялась через первый первичный настроечный конденсатор трансформатора промежуточной частоты , который был слишком мал, чтобы обеспечить хорошую обратную связь. Удержание сигнала генератора вне антенного контура также было сложным.
Изобретение тетрода продемонстрировало идею экранирования электродов друг от друга с помощью дополнительных заземленных (заземленных) сеток (по крайней мере, в том, что касается сигнала). В 1926 году Philips изобрел технологию добавления еще одной сетки для борьбы со вторичной эмиссией , от которой страдал тетрод. Теперь все ингредиенты для пентагрида были на месте.
Разработка пентагрида или гептода (семиэлектродного) клапана была новым достижением в истории микшера. Идея состояла в том, чтобы создать один клапан, который не только смешивал сигнал осциллятора и полученный сигнал и одновременно производил свой собственный сигнал осциллятора, но, что важно, делал смешивание и колебание в разных частях одного и того же клапана.
Изобретение устройства на первый взгляд не кажется чем-то неясным, но, похоже, 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 года (впоследствии выданный 29 марта 1939 года) под номером патента США 2 148 266. Пентагрид также фигурировал в патенте Великобритании (GB426802), выданном 10 апреля 1935 года. Однако компания Ferranti из Великобритании вошла в клапанный бизнес с первым известным пентагридом, произведенным в Великобритании, VHT4 , в конце 1933 года (хотя он, должно быть, находился в разработке и, несомненно, существовал в качестве прототипа задолго до этого времени).
Pentagrid оказался гораздо лучшим смесителем. Поскольку схема генератора была более или менее самодостаточной, было легко получить хорошую обратную связь для надежной генерации во всем диапазоне частот. Некоторые производители, которые приняли автодинный смеситель, переделали некоторые, если не все, свои конструкции в смесители pentagrid.
Какова была цель разработки надежного автоколебательного смесителя? Причины были разными в Великобритании и Америке. Британские производители радио должны были платить роялти в размере 1 фунта стерлингов за держатель лампы Британской ассоциации клапанов , чтобы покрыть использование патентных прав своих членов. Кроме того, они установили, что в одной оболочке не может быть более одной структуры электродов (что позволило бы избежать роялти — по крайней мере, частично). Американцы, по-видимому, были движимы желанием создать недорогую конструкцию «сэкономив все расходы», которая должна была привести к All American Five . Сделав смеситель автоколебательным, мы избежали необходимости в предоставлении отдельной лампы генератора. All American Five должна была использовать пентагридный преобразователь с момента его первого появления в 1934 году, вплоть до того момента, когда лампы стали устаревшими, когда на смену им пришли транзисторы.
В Великобритании пять сеток работали следующим образом. Сетка 1 действовала как сетка осциллятора Армстронга в сочетании с сеткой 2, которая действовала как ее анод. Сетка 4 принимала входящий сигнал с оставшимися двумя сетками, 3 и 5, соединенными вместе (обычно внутренне), которые действовали как экранные сетки для экранирования анода, сетки 4 и сетки 2 друг от друга. Поскольку сетка 2 была «протекающим» анодом, пропуская часть модулированного потока электронов, осциллятор был соединен с секцией смешивания клапана. Фактически, в некоторых конструкциях сетка 2 состояла только из опорных стержней, а сам фактический провод сетки отсутствовал.
В Америке конфигурация была иной. Сетка 1 действовала как сетка осциллятора, как и прежде, но в этом случае сетки 2 и 4 были соединены вместе (опять же обычно внутренне). Сетка 2 функционировала как экран и анод осциллятора; в этом случае провод сетки должен был присутствовать для обеспечения экранирования. Сетка 3 принимала входящий сигнал. Сетка 4 экранировала его от анода, а сетка 5 была сеткой-супрессором для подавления вторичной эмиссии. Такая конфигурация ограничивала конструкцию осциллятора тем, что «анод» осциллятора работал от шины HT+ (B+). Это часто достигалось с помощью схемы осциллятора Хартли и вывода катода на отвод на катушке, что требует косвенно нагретого гептода.
Версия для Великобритании имела бы значительную вторичную эмиссию, а также имела бы тетродный изгиб . Это использовалось для обеспечения нелинейности, необходимой для получения хороших суммарных и разностных сигналов. Американские устройства, хотя и не имели вторичной эмиссии из-за сетки-супрессора, тем не менее могли получить необходимую нелинейность, смещая генератор таким образом, что лампа была перегружена. Американская версия также была немного более чувствительной, поскольку сетка, которая принимала сигнал, была ближе к катоду, увеличивая коэффициент усиления.
Пентагридный преобразователь в любом из вариантов работал очень хорошо, но он страдал от ограничения, заключавшегося в том, что сильный сигнал мог «оттягивать» частоту генератора от более слабого сигнала. Это не считалось серьезной проблемой в вещательных приемниках, где сигналы, вероятно, были сильными, но становилось проблемой при попытке приема слабых сигналов, которые были близки к сильным сигналам. 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) и 6BA7 (1948). Эффект оттягивания имел полезный побочный эффект, поскольку он давал некоторую степень автоматической настройки.
Другим недостатком было то, что, несмотря на наличие экранных сеток, электронный луч, модулированный электродами осциллятора, все равно должен был проходить через сигнальную сетку, и сопряжение осциллятора с сигнальной цепью было неизбежным. Американская Федеральная комиссия по связи (FCC) начала требовать от производителей радиоприемников подтверждать, что их продукция не создает этих помех в соответствии с Частью 15 своих правил. В Великобритании Генеральный почтмейстер (который в то время отвечал за лицензирование радио) установил ряд строгих правил, касающихся радиопомех.
Гексод (шестиэлектродный) был фактически разработан после гептода или пентагрида. Он был разработан в Германии как смеситель, но изначально был спроектирован для использования с отдельным триодным генератором. Таким образом, конфигурация сетки была следующей: сетка 1, вход сигнала; сетки 2 и 4 - экранные сетки (соединенные вместе - опять же, обычно внутри), а сетка 3 была входом генератора. Устройство не имело подавляющей сетки. Главным преимуществом было то, что при использовании сетки 1 в качестве входной сетки сигнала устройство было более чувствительным к слабым сигналам.
Незадолго до этого структуры триода и гексода были помещены в одну стеклянную колбу — идея отнюдь не новая. Сетка триода обычно была внутренне соединена с сеткой гексода 3, но эта практика была прекращена в более поздних конструкциях, когда секция микшера работала как прямой усилитель ПЧ в наборах AM/FM при работе на FM, а смешивание осуществлялось в специальной секции изменения частоты FM.
Первоначально производители Великобритании не могли использовать этот тип смесителя из-за запрета BVA на множественные структуры (и, конечно, не хотели использовать отдельные лампы из-за налога). Одна британская компания, MOV , успешно применила правила картеля против немецкой компании Lissen в 1934 году, когда они попытались продать в Великобритании радиоприемник, который имел смеситель триод-гексод.
Под давлением британских производителей BVA пришлось смягчить правила, и Великобритания начала внедрять смесители триод-гексод. Mullard ECH35 был популярным выбором.
Одна компания, Osram , сделала гениальный ход. Одной из их популярных конструкций преобразователя пентагрида была MX40, первоначально выпущенная на рынок в 1934 году. В 1936 году они выпустили в продажу триод-гексодный преобразователь частоты X41. Хитрость заключалась в том, что X41 был прямой заменой MX40 по штырькам. Таким образом, радиоприемник пентагрида можно было легко преобразовать в триод-гексод без каких-либо других изменений схемы.
Америка так и не приняла на вооружение триод-гексод и использовала его редко, хотя триод-гексод 6К8 был доступен производителям в 1938 году.
В некоторых конструкциях была добавлена сетка подавителя для создания еще одной конструкции гептода. ECH81 Малларда стал популярен с переходом на миниатюрные девятиконтактные лампы.
Хотя это и не совсем пентагрид (в том смысле, что он имеет более пяти сеток), октод (восьмиэлектродный) тем не менее работает по принципу пентагрида. Он появился просто в результате добавления дополнительной экранной сетки к британской версии пентагрида-гептода. Это было сделано в основном для улучшения разделения антенны/генератора и снижения энергопотребления при использовании в радиоприемниках, работающих на сухих батареях, которые становились все более популярными.
В Северной Америке производился только октод 7A8. Представленный Sylvania в 1939 году (и использовавшийся в основном Philco ), этот клапан был результатом добавления подавляющей сетки к типу 7B8, который был локальной версией типа 6A7. Добавление подавителя позволило Sylvania снизить ток 6,3-вольтового нагревателя с 320 миллиампер [2] до 150 миллиампер [3], сохранив при этом ту же крутизну преобразования (550 микросименс). Это позволило Philco использовать этот клапан во всех линейках радиоприемников на протяжении 1940-х годов.
Октод Philips EK3 был обозначен как «лучевой октод». Новаторской частью конструкции было то, что сетки 2 и 3 были сконструированы как пластины, формирующие луч. Это было сделано таким образом, что Philips утверждал, что электронный луч генератора и электронные лучи смесителя были максимально разделены, и, таким образом, эффект вытягивания был минимизирован. [4] Информация о степени успеха отсутствует. В информации производителя также отмечается, что высокая производительность лампы достигается за счет высокого тока нагревателя в 600 мА — вдвое больше, чем у более традиционных типов.
Использование пентода кажется маловероятным выбором для преобразователя частоты, поскольку он имеет только одну сетку управления. 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 пентагрид типа 6A7. В этих схемах подавитель (сетка 3) действовал как сетка генератора, а лампа работала аналогично настоящему пентагриду.
Одна британская компания, Mazda / Ediswan , выпустила триод-пентодный преобразователь частоты, AC/TP. Разработанное для недорогих радиоприемников переменного тока, устройство было намеренно разработано так, чтобы сильные сигналы могли тянуть генератор без риска излучения сигнала генератора от антенны. Катод был общим для обеих секций лампы. Катод был подключен к вторичной катушке на катушке генератора и, таким образом, соединял генератор с секцией пентодного смесителя, сигнал подавался на сетку 1 обычным способом. AC/TP была одной из серии ламп AC/, разработанных для недорогих радиоприемников. Они считались долговечными для своего времени (даже преобразователь частоты AC/TP, который обычно был проблемным). Любые лампы AC/, встречающиеся сегодня, скорее всего, будут совершенно новыми, поскольку сервисные мастерские запасались запасными частями, которые редко требовались.
Для того чтобы различать две версии гептода, в данных производителей их часто описывают как «гептод гексодного типа» для гептода без подавляющей сетки и «гептод октодного типа», где присутствует подавляющая сетка.
Этот список ни в коем случае не является исчерпывающим.
