Radio
Mengtrappen met octode
Historiek
In het interbellum werd er overgestapt van rechtuitontvangers naar superheterodyne ontvangers, waarbij de frekwentie van het antennesignaal verlaagd wordt en omgezet wordt in een vaste frekwentie die gemakkelijker versterkt kan worden. Een van de buizen die voor de frekwentieverandering gebruikt kan worden is de octode.
-

-

In de mengtrap of mixer wordt de antennefrekwentie omgezet in een vaste, lagere frekwentie. Dit heeft als voordeel dat men slechts twee trappen moet afstemmen, namelijk de antennetrap en de oscillator (de oscillator wordt ook heterodyne genoemd). De middenfrekwent trappen zijn in de fabriek allemaal afgestemd op een vaste frekwentie. Omdat men met een relatief lage frekwentie werkt is de versterking van de trappen hoger en identiek ongeacht de frekwentie van de zender waarop men afgestemd heeft. In de eerste super-ontvangers was de middenfrekwentie ongeveer 50kHz, de frekwentie is langzaam opgevoerd tot 455kHz.

Het mengen van het antennesignaal met het signaal van een locale oscillator in een ontvanger is gelijkaardig aan het mengen van een oscillatorsignaal met een audiosignaal in een zender (moduleren). De componenten zijn anders wegens het verschillend vermogen, maar het principe blijft hetzelfde.

Bij de octode, maar ook bij soortgelijke buizen ontstaat er een virtuele cathode tussen rooster 3 en rooster 4 door de lage spanning op rooster 4 (massapotentiaal en zelfs negatiev bij AVR). Door de lage spanning ontstaat er een remmende effekt op de electronen. Door de electronenwolk en trage beweging van de electronen kan de invloed op de electronenstroom toch voldoende groot zijn.

De verschillende mengtrappen worden hier allemaal uitgelegd. We bespreken hier de octode, die eigenlijk zoals een triode-heptode werkt. De triode-heptode constructie was door Telefunken gepatenteerd en andere fabrikanten moesten dus andere systemen vinden. Na de tweede wereldoolog vervielen de Telefunken patenten en werd er in het algemeen overgestapt op de triode-heptode die betere eigenschappen had (lange golf, middengolf en korte golf).

Octode AK1, AK2, AK3
Deze buis gebruikt een slim systeem, waarbij het eerste rooster en het tweede rooster de locale oscillator vormt (het tweede rooster vormt de anode van de oscillator). Het antennesignaal wordt toegevoegd op rooster 4, maar voor de duidelijkheid een lijst van de actieve electrodes

  1. K cathode (indirect verhit)
  2. G1 stuurrooster oscillator
  3. G2 anoderooster oscillator
  4. G3 schermrooster
  5. G4 stuurrooster antennesignaal
  6. G5 schermrooster
  7. G6 keerrooster
  8. A anode

De figuur en bijhorende uitleg is enkel van toepassing voor de AK3

De octode heeft een aangepaste constructie waarbij het oscillatorgedeelte redelijk geïsoleerd is van het radiofrekwent gedeelte (antennesignaal). De EK3 is eigenlijk een triode-heptode en geen octode, maar werd verkocht als octode om geen licentie aan Telefunken te moeten betalen, de echte uitvinder van de triode-heptode.

In bepaalde landen zoals Engeland werd er een belasting geheven op radios (dat zouden ze nu moeten doen met het gebruik van smartphones in openbare ruimtes) gebaseerd op het aantal buisvoeten. Een heptode werd belast als één enkele buis, in tegenstelling met een triode-heptode. Dubbele buizen (triode-heptode, dubbele triode,...) waren eerst niet toegestaan, maar werden later belast per element (EABC80: 4 pond belasting!). Het was dus niet interessant combi-buizen te ontwikkelen, waardoor de technologische ontwikkeling gestremd werd. Deze belasting heeft de doorbraak van meer efficiënte buizen tegen gehouden en zorgde er ook voor dat de radio ontvangers in Engeland dubbel zo duur waren in vergelijking met continentaal Europa.

De electronenstroom vormt 4 bundels, twee voor de oscillator en twee voor de mengtrap. De oscillator vormt een aparte constructie die afgeschermd is van de rest. Electronen die van de tweede stuurrooster terugkeren komen niet terecht in het oscillatorgedeelte, maar worden opgevangen door het schermrooster dat op een gemiddeld potentiaal staat (gele wolk).

Een octode heeft ook een aantal nadelen:

  • Het conversierendement is lager dan bijvoorbeeld een triode-heptode (waarbij het antennesignaal aan het eerste stuurrooster aangelegd wordt).
  • Het oscillatorsignaal kan op de antenne terechtkomen, waardoor de radio als stoorzender gaat werken
  • De frekwentie van de oscillator kan wijzigen ten gevolge van de automatische volumeregeling.
In Europa werd er dus vooral een octode gebruikt als zelfoscillerende mengtrap, maar in Amerika gebruikte men een heptode, maar met een bijzondere aansluiting voor de oscillator.

Niet alle electrodes van een octode worden naar buiten gevoerd: de twee schermroosters worden met elkaar verbonden. Ze worden met de hoogspanning verbonden via een weerstand en ontkoppend naar de massa via een condensator. Het keerrooster dat de electronen uit de secundaire emissie moet terugsturen naar de anode wordt intern verbonden met de cathode. De schemlatische voorstelling toont goed aan dat het derde rooster in feite een kleine anode is.

Omdat de menging in een zelfoscillerende buis gebeurt kan de frekwentie van de oscillator lichtjes verschuiven onder invloed van een een sterke zender. Het effekt is een beetje vergelijkbaar met die van een FM ontvanger, waarbij enkel de sterkste zender doorkomt. Deze ongewenste eigenschap werd echter gepromoot als voordeel, namelijk de "autotune" funktie, waarbij de zender automatisch afstemde op de nabijgelegen sterke zender (ten koste van zwakke zenders). Dit effekt is aanwezig bij alle zelfoscillerende mengtrappen, maar niet bij schakelingen met aparte oscillator.

De maximale frekwentie die gehaald kan worden is beperkt tot ongeveer 20 à 30MHz voor de laatste versie van de buis, de AK3 (maar deze frekwentiebeperking geldt ook voor de triode-heptode). Dit wordt veroorzaakt door de lange looptijden van de electronen in de buis. Voor hogere frekwenties is men genoodzaakt een dubbele triode te gebruiken (ECC81 en dan ECC85) voor de FM front end.

De praktische schakeling is afkomstig van een schakeling uit het interbellum. Het eerste rooster is het stuurrooster voor de oscillator en het tweede rooster vormt een anode voor de locale oscillator. Het antennesignaal komt toe op rooster 4. Op de anode worden de mengproducten afgenomen: het antennesignaal, de oscillatorsignaal en de mengproducten, namelijk f(osc) - f(ant) en f(ant) - f(osc). De volgende afstemkringen gaan één enkele frekwentie doorlaten.

De EK90 die later in enekele toestellen gebruikt zal worden heeft geen anode-rooster voor de oscillator, maar de trillingskring wordt gevormd tussen de cathode en het eerste rooster. De buis heeft een rooster verloren, het is dus een heptode. Deze buis werd vooral in amerikaanse ontvangers gebruikt, de constructie wordt dan een pentagrid converter genoemd.

Publicités - Reklame

-