Radio
Ontstaan van de radio 3: voorbeelden I
Historiek

De radio

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. Op deze pagina bespreken we een specifiek systeem van frekwentieverschuiving met een zelfoscillerende mengbuis (een octode AK1, AK2 of AK3).
-

-

In alle schakelingen worden volgende kleuren gebruikt:
  • groen: HF (hoogfrekwent antennesignaal)
  • blauw: middenfrekwent signaal
  • rood: oscillator gedeelte
  • geel: automatische gain regeling
  • paars: audio gedeelte

Een radio van 1935 (Philips 520A)

De automatische volumeregeling wordt hier besproken.

Philips 520A
Terwijl men in andere landen nog werkte met rechtuitontvangers, was Philips al bezig met super ontvangers (superheterodyne), en dit reeds in 1935. Bij een super wordt het antennesignaal omgezet naar een lagere middenfrekwentie die gemakkelijker versterkt kan worden.

Na de tweede wereldoorlog worden er geen rechtuitontvangers meer op de markt gebracht. Er zijn teveel zenders aanwezig en de selectiviteit van een rechtuitontvanger is niet voldoende. Het is niet mogelijk het aantal afgestemde kringen te verhogen, daarbij komt nog dat de bandbreedte afhangt van de frekwentie.

De superheterodyne gebruikt een locale oscillator en een mengtrap om de radiofrekwentie te veranderen naar een vaste frekwentie die geldig is voor alle zenders. De kringen moeten niet meer afgesteld worden (behalve twee: de ingangsfilter en de oscillator). Er is meer informatie over de superheterodyne opde pagina van de modulatietechnieken.

Buizen versterken beter op een lagere middenfrekwentie. De gekozen middenfrekwentie is ongeveer 110kHz (veel lager dan de middenfrekwentie die later gebruikt zal worden). Door een vaste middenfrekwentie te gebruiken is de afregeling van het toestel veel eenvoudiger: men moet de verschillende trappen maar afregelen op één frekwentie.

Deze radio gebruikte als eerste trap een AK1, een octode (een buis met 8 aktieve electrodes) als zelfoscillerende mengtrap. Deze buis wordt lager op de pagina verder besproken.

De volgende buis van onze ontvanger is een AF2, en penthode voor algemeen gebruik. Er valt hier niets speciaals op te merken. De detectie gebeurt met een AB1. De diode levert ook het AVR-signaal (automatische volumeregeling) die inwerkt op de twee eerste buizen.

Voor de audioversterking gebruikt de radio twee penthodes, een voortrap E446 en een eindpenthode E443. In de radio werd deze penthode vervangen door een PP4101 van Tungsram.

De vermogenspenthode heeft een directe verhitting (geen aparte cathode), dit is goed te zien op de laatste foto waarbij de cathode oplicht. Dit was in die tijd de enige mogelijkheid om een voldoende emissie te bekomen. Omdat de gloeidraad die als cathode fungeert gevoed wordt met een wisselspanning is er altijd een lichte brom hoorbaar in de luidspreker (onafhankelijk van de volume).

De vorm van de buizen is nog duidelijk vooroorlogs. Er is nog geen standardisatie van de benaming van de buizen, alhoewel men de eerste sporen van standardisatie kan aantreffen: A geeft de gloeispanning aan (4V), K, F, B de funktie van de buis. Na de tweede wereldoorlog zal men een extra cijfer bijvoegen die de aansluiting aangeeft: EL41, EL84

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-hexode en geen octode, maar werd verkocht als octode om geen licentie aan Telefunken te moeten betalen, de echte uitvinder van de triode-hexode. In bepaaldelanden zoals Engeland werd een octode belast als één enkele buis, in tegenstelling met een triode-hexode.

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).

In die tijd 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 buizen. Het was dus interessant een buis te ontwikkelen met zoveel mogelijke funkties. Dubbele buizen (triode-hexode, dubbele triode,...) werden belast per element, het was dus niet interessant combi-buizen te ontwikkelen, waardoor de technologische ontwikkeling gestremd werd.

Een octode heeft ook een aantal nadelen:

  • Het conversierendement is lager dan bijvoorbeeld een 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.

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).

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 (televisie, FM), moet men een andere type mengtrap gebruiken: doorgaans is dit een dubbele triode ECC81 of ECC85.

In Amerika blijft men echter de heptode gebruiken (onder de vorm van een zogenaamde "pentagrid converter") , daar is het de bedoeling de ontvanger zo goedkoop te bouwen met slechts 5 buizen ("All American Five"). Men gebruikt ook heptodes in draagbare radio's waarbij het verbruik zo laag mogelijk moet zijn, en bij een hexode heeft men slechts een buis met één gloeidraad nodig.

Het principe van de superheterodyne wordt simultaan toegepast in Europa en in de Verenigde Staten, maar de buizen die daar gebruikt worden zijn verschillend. In Europa geeft men de voorkeur aan de octode met zijn 8 electrodes, maar in de Verenigde Staten werkt men liever met een hexode of een heptode ("pentagrid converter"). Ten overstaan van de heptode heeft de hexode geen keerrooster, maar in deze toepassing is een keerrooster minder belangrijk.

De trilkring is geplaatst tussen de cathode en het eerste rooster in een gemeenschappelijke anodeschakeling, de versterking ontstaat dankzij het tweede rooster dat op een vaste positieve spanning gehouden wordt en als anode voor de trillingskring dient. De buis is wat eenvoudiger dan de europese octode, maar de schakeling is minder stabiel. In Amerika proberen de fabrikanten hun radio's zo goedkoop mogelijk te maken, en een buis met een rooster minder is natuurlijk goedkoper.

In het geval van een batterijgevoede radio (directe verhitting) moet een rooster als anode gebruikt worden in een trillingskring (gemeenschappelijke cathodeschakeling). De DK96 is een bekende heptode die in batterijgevoede toestellen gebruikt wordt.

Op een volgende pagina zien we radio-ontvangers met buizen van na de tweede wereldoorlog.

Na de tweede wereldoorlog wordt de octode als mengbuis vervangen door een triode-heptode (een buis met 7 actieve electrodes) zoals de ECH35 en een paar jaren later de ECH81. De triode is de oscillator en de heptode is de mengtrap.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's