四極真空管
現代のスーパーヘテロダイン受信機(中間周波数が超音波周波数であったため、元々は超音波ヘテロダイン受信機と名付けられていた)の原理は、1917年にフランスでルシアン・レヴィ(英語版)によって発明された(p.66、但し、発明の名誉は、エドウィン・アームストロングにも与えられる)。
スーパーヘテロダインが発明された最初の理由は、スクリーングリッド真空管が登場する前は、増幅真空管、そして三極管が無線周波数(つまり、100kHzをはるかに超える周波数)をミラー効果によって増幅するのが困難であったことだった。
スーパーヘテロダイン方式では、着信無線信号をそのまま増幅するのではなく、最初に一定のRF発振器(いわゆる局部発振器)と混合して、通常3kHzのヘテロダインを生成した。この中間周波(IF)信号は、入力信号と同じ包絡線を持っていたが、搬送周波数がはるかに低くなるために、三極管を使用して効率的に増幅することができる。検出されると、高周波無線信号の元の変調が得られる。やや複雑な技術であったが、スクリーングリッド四極管が同調無線周波数(TRF)受信機を実用化したときに人気がなくなった。
しかし、スーパーヘテロダインの原理は1930年代初頭に、より優れた選択性などの他の利点が評価されるようになったときに再浮上し、ほとんどすべての最新の受信機はこの原理で動作するが、アンプを備えたより高い中間周波数(場合によっては元のRFよりも高い)で動作する。(四極管など)高(無線)周波数信号の増幅における三極管の限界を超えている。
スーパーヘテロダインの概念は、ローカル発振器として真空管を使用し、アンテナ信号とローカル発振器を入力信号として受け取るミキサーとして別の真空管を使用して実装できる。しかし、経済的には、これら2つの機能を1つのバイグリッド四極管に組み合わせて、アンテナからのRF信号と局部発振器の信号とを互いにグリッドで混合することもできる。後年、これは同様の2入力増幅/発振真空管であるペンタグリッドコンバーター管によって同様に達成されたが、五極管のようにサプレッサーグリッドと、この場合はプレートと両方を静電的に分離するための2つのスクリーングリッドが組み込まれている。安価な半導体技術(トランジスタ)に基づく今日の受信機では、2つの機能を1つのアクティブデバイスに組み合わせても、コスト上の利点はない。
スクリーングリッド真空管の適用範囲が限定され、RF五極管(1930年頃に導入)に急速に置き換えられた理由は、前者のタイプの真空管の特異なプレート特性(つまり、プレート電圧に対するプレート電流の変化)であった。
通常のアプリケーションでは、プレート電圧は約150であった。 V、スクリーングリッドのそれは約60でした V(Throwerp183)。スクリーングリッドはカソードに対して正であるため、そうでなければグリッド領域からプレートに移動する電子の特定の割合(おそらく4分の1)を吸収する。これにより、スクリーングリッド回路に電流が流れる。通常、この原因によるスクリーン電流は小さく、ほとんど問題にならない。ただし、プレート電圧がスクリーンの電圧よりも低くなければならない場合、スクリーングリッドは、高エネルギーの一次電子の衝突によってプレートから放出された二次電子を吸収することもできる。どちらの効果も、プレート電流を減少させることになる。スクリーングリッドが通常の動作電圧(たとえば60V)の状態で、プレート電圧が低い値から増加すると、スクリーングリッドを通過する電子の多くがプレートによって吸収されるのではなく、プレート電流が最初に急速に増加する。
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↑ <Thrower>
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