利用者:加藤勝憲/ペンタグリッド変換回路

ペンタグリッドコンバーターは、スーパーヘテロダインラジオ受信機の周波数混合段として使用される5つのグリッドを持つラジオ受信バルブ（真空管）の一種です。

ペンタグリッドは、受信 RF 信号を受け取り、その周波数を固定中間周波数に変更することができる一連のバルブの開発の一部であり、受信回路の残りの部分で増幅および検出されました。このデバイスは、一般的に周波数チェンジャーまたは単にミキサーと呼ばれていました。

回路の発明[編集]

上記の方法で周波数を変更するように設計された最初のデバイスは、フランス人によって開発されたようです。フランス人は、通常の三極管バルブ (バイグリルまたはバイグリッド) に 2 つのグリッドを単純に配置しました。技術的には 4電極デバイスですが、今日知られている四極管という用語も四極管バルブもまだ登場していませんでした。 2 番目の (外側の) グリッドは、その遮蔽効果を提供するために細かく巻かなければならなかった四極管のスクリーングリッドと比較して、粗く巻かれたので、バイグリッドは後の四極管とは異なりました。 ^[1]各グリッドは着信信号の 1 つを受け入れることができ、デバイスの非線形性により和周波数と差周波数が生成されました。バルブは非常に非効率的でしたが、最も重要なことは、2 つのグリッド間の容量結合が非常に大きかったことです。したがって、一方のグリッドからの信号が他方のグリッドから結合するのを防ぐことはまったく不可能でした。少なくとも 1 つの参考文献では、バイグリルが自励振動していたと主張されていますが、これは確認されていません。

1918 年、エドウィンアームストロングは、スーパーヘテロダイン受信機を発明したとき、三極管のみを使用しました。従来の発振回路で動作する 1 つの三極管。別の三極管は、発振器信号をミキサーのカソードに結合し、受信信号をグリッドに結合することにより、ミキサーとして機能しました。和周波数と差周波数は、ミキサーのアノード回路で利用できます。ここでも、回路間の結合の問題が常に存在します。

アームストロングがスーパーヘテロダインを発明した直後に、入力信号をローカルオシレータと混合するだけでなく、同じバルブがオシレータを兼ねるトライオードミキサーステージ設計が開発されました。これは、オートダインミキサーとして知られていました。初期の例では、発振器のフィードバックが最初の中間周波数トランスの一次同調コンデンサを介していたため、周波数範囲全体で発振するのが困難でした。これは小さすぎて良好なフィードバックを与えることができませんでした。また、発振信号をアンテナ回路から遠ざけることも困難でした。

テトロードの発明は、追加のアースされた (接地された) グリッドを使用することによって、電極を互いに遮蔽するというアイデアを実証しました (少なくとも、信号に関する限り)。 1926 年、フィリップスは、四極管が被った二次放射に対処するために、さらに別のグリッドを追加する技術を発明しました。ペンタグリッドのすべての要素が配置されました。

七極真空管（5グリッド）[編集]

ペンタグリッドまたはヘプトード(7 電極) バルブの開発は、ミキサーの話では斬新な開発でした。アイデアは、オシレーター信号と受信信号を混合し、同時に独自のオシレーター信号を生成するだけでなく、重要なことに、同じバルブの異なる部分でミキシングと発振を行う単一のバルブを作成することでした。

一見したところ、この装置の発明は曖昧ではないように見えますが、アメリカとイギリスの両方で多かれ少なかれ同時に開発されたように見えます.ただし、英国のデバイスはアメリカのデバイスとは異なります。

RCA のドナルド G. ヘインズが 1933 年 3 月 28 日にペンタグリッドの特許を申請したことが知られています (その後、1939 年 3 月 29 日に付与されました)。米国特許番号は 2,148,266 です。ペンタグリッドは、1935 年 4 月 10 日に付与された英国特許 (GB426802) にも記載されています。しかし、英国の Ferranti 社は、1933 年後半に、英国で製造された最初の既知のペンタグリッドであるVHT4でバルブ事業に参入しました (ただし、それは開発中であったに違いなく、それよりずっと前にプロトタイプとして存在していたはずです)。

ペンタグリッドは、はるかに優れたミキサーであることが証明されました。発振回路は多かれ少なかれ自己完結型であるため、周波数範囲全体で信頼性の高い発振のための良好なフィードバックを簡単に得ることができました。オートダインミキサーを採用していた一部のメーカーは、設計のすべてではないにしても一部をペンタグリッドミキサーに変更しました。

信頼性の高い自励発振ミキサーを開発する目的は何でしたか?その理由は、イギリスとアメリカで異なるためでした。英国のラジオ製造業者は、メンバーの特許権の使用をカバーするために、バルブ所有者ごとに英国バルブ協会に 1 ポンドの使用料を支払わなければなりませんでした。さらに、彼らは、単一のエンベロープに複数の電極構造を含めることはできないと規定しました (これにより、少なくとも部分的に使用料を回避できたはずです)。アメリカ人は、オールアメリカンファイブにつながる低コストの「すべての費用を惜しまない」デザインを作りたいという願望に突き動かされているように見えました。ミキサーを自励発振させることにより、別のオシレーターバルブを設ける必要がなくなります。オールアメリカンファイブは、1934 年に初めて登場したときから、トランジスタが引き継いでバルブが時代遅れになるまで、ペンタグリッドコンバータを使用することになっていました。

英国では、5つのグリッドが次のように使われた。グリッド 1 は、そのアノードとして機能するグリッド 2 と連携してオシレーターグリッドとして機能し、グリッド 4 は入力信号を受け入れ、残りの 2 つのグリッド 3 と 5 は相互に接続され (通常は内部で)、アノード、グリッド 4、グリッド 2 を互いに遮蔽するスクリーングリッドとして機能した。グリッド 2 は、変調された電子流の一部を通過させるという点で「漏れやすい」アノードであったため、発振器はバルブのミキシングセクションに結合された。実際、一部の設計では、グリッド 2 はサポートロッドのみで構成され、実際のグリッドワイヤ自体は省略されていた。

アメリカでは、構成が異なっていた。グリッド 1 は以前と同様にオシレーターグリッドとして機能しましたが、この場合、グリッド 2 と 4 は互いに接続されていました (これも通常は内部で)。グリッド 2 は、スクリーンとオシレータアノードの両方として機能しました。この場合、スクリーニングを提供するためにグリッドワイヤが存在する必要がありました。グリッド 3 は着信信号を受け入れました。グリッド 4 はこれをアノードから遮蔽し、グリッド 5 は二次放出を抑制するサプレッサーグリッドでした。この構成により、オシレータの「アノード」が HT+ (B+) レールから動作するオシレータの設計が制限されました。これは、多くの場合、ハートレー発振器回路を使用して、カソードをコイルのタップに接続することによって達成されました。

英国バージョンでは、重大な二次放出があり、テトロードキンクもあったはずです。これは、良好な和信号と差信号を生成するために必要な非線形性を提供するために利用されました。アメリカのデバイスは、サプレッサーグリッドによる二次放射はありませんが、バルブがオーバードライブされるようにオシレーターにバイアスをかけることで、必要な非線形性を得ることができました。信号を受け入れるグリッドがカソードに近く、増幅率が高くなったため、アメリカ版も少し感度が高くなりました。

どちらの形式のペンタグリッドコンバーターも非常にうまく動作しましたが、強い信号が弱い信号から発振器の周波数を「引き離す」ことができるという制限がありました。これは、信号が強い可能性が高い放送受信機では大きな問題とは見なされませんでしたが、強い信号に近い弱い信号を受信しようとすると問題になりました.一部の短波ラジオは、これらのデバイスで十分に機能しました。第二次世界大戦後に100用の特別な高周波バージョンが登場 MHz FM バンド。例としては、6SB7Y (1946 年) と 6BA7 (1948 年) があります。引っ張る効果には、ある程度の自動調整ができるという点で、有益な副作用がありました。

もう 1 つの欠点は、スクリーングリッドの存在にもかかわらず、発振器の電極によって変調された電子ビームが信号グリッドを通過する必要があり、信号回路への発振器の結合が避けられないことでした。米国連邦通信委員会(FCC) は、ラジオメーカーに対して、自社の製品が規則のパート 15 に基づいてこの干渉を回避したことを証明することを要求し始めました。英国では、Postmaster General (この時点で無線免許を担当していた) が、無線干渉に関する一連の厳しい規則を定めました。

ヘクソード[編集]

六極真空管(6 電極) は、実際には、七極管または五極管の後に開発された。ドイツでミキサーとして開発されたが、最初から別の三極管発振器で使用するように設計されていた。したがって、グリッド構成はグリッド 1、信号入力でした。グリッド 2 と 4 はスクリーングリッド (互いに接続されています - 通常は内部で接続されています) で、グリッド 3 はオシレーター入力でした。デバイスには抑制グリッドがありませんでした。主な利点は、グリッド 1 を信号入力グリッドとして使用することで、デバイスが弱い信号に対してより敏感になったことです。

三極管と六極管の構造が同じガラスのエンベロープに収められるまで、それほど時間はかかりませんでした。決して新しいアイデアではありませんでした。三極グリッドは通常内部で六極グリッドに接続されていた 3 が、FM で動作しているときにミキサーセクションが AM/FM セットでストレート IF アンプとして動作し、ミキシングが専用の FM で実行された後の設計では、この慣行は廃止されました。周波数変更セクション。

英国のメーカーは当初、 BVAが複数の構造物を禁止しているため、このタイプのミキサーを使用できませんでした (実際、課税のために個別のバルブを使用することを望んでいませんでした)。英国のMOVという会社は、1934 年にドイツの Lissen 社に対してカルテル規則を適用することに成功し、3 極 - 6 極ミキサを搭載したラジオを英国で販売しようと試みました。

英国のメーカーからの圧力を受けて、BVA は規則を緩和せざるを得なくなり、英国は三極六極ミキサーの採用を開始しました。 Mullard ECH35 は人気のある選択肢でした。

ある企業、オスラムは独創的な動きをしました。彼らの人気のあるペンタグリッドコンバーターデザインの 1 つは、1934 年に最初に販売された MX40 でした。彼らは 1936 年に X41 三極六極周波数変換器を発売しました。巧妙なビットは、X41 が MX40 の直接プラグインピン互換の代替品であったことです。したがって、ペンタグリッドラジオは、他の回路を変更することなく、簡単に三極六極に変換できます。

1938 年に 6K8 三極六極管が製造業者に提供されたにもかかわらず、アメリカは三極六極管を実際に採用したことはなく、めったに使用されませんでした。

一部の設計では、サプレッサーグリッドを追加して、さらに別の 7 極設計を作成しました。 Mullard の ECH81 は、ミニチュア 9 ピンバルブへの移行とともに人気を博しました。

八極真空管（6グリッド）[編集]

厳密にはペンタグリッドではありませんが (グリッドが 5 つ以上あるという点で)、八極管(8 電極) はペンタグリッドの原理に基づいて動作します。これは、英国版のペンタグリッドヘプトードに追加のスクリーングリッドを追加しただけの結果です。これは主にアンテナと発振器の分離を改善し、普及が進む乾電池式ラジオの消費電力を低減するために行われました。

北米で製造された八極管は 7A8 だけでした。 1939 年にSylvaniaによって導入された (そして主にPhilcoによって使用された) このバルブは、タイプ 6A7 のロータルバージョンであるタイプ 7B8 にサプレッサーグリッドを追加した製品でした。サプレッサーを追加することで、Sylvania は 6.3 ボルトのヒーターの電流を 320 ミリアンペアから 150 ミリアンペアに下げながら、同じ変換トランスコンダクタンス(550 マイクロジーメンス) を維持することができました。これにより、Philco は 1940 年代を通じて、すべてのラジオラインでこのバルブを使用することができました。

Philips EK3 オクトードは「ビームオクトード」として指定されました。この設計の斬新な部分は、グリッド 2 と 3 がビーム形成プレートとして構成されていることです。これは、発振器の電子ビームとミキサーの電子ビームが可能な限り分離され、引き寄せ効果が最小限に抑えられたと Philips が主張するような方法で行われました。 ^[2]成功の程度に関する情報はありません。メーカーの情報によると、バルブの高性能化には 600 mA という高いヒーター電流が必要であり、これは従来のタイプの 2 倍です。

五極真空管[編集]

五極管の使用は、制御グリッドが 1 つしかないため、周波数変換器としてはありそうもない選択のように思われます。しかし、大恐慌の間、多くのアメリカのラジオ製造業者は、五極管タイプ 6C6、6D6、77、および 78 を最も安価な AC/DC 受信機に使用した。これらの回路では、サプレッサー (グリッド 3) はオシレーターグリッドとして機能し、真空管は真のペンタグリッドと同様の方法で動作した。

英国のマツダ/エディスワン社は、AC/TPという三極管と五極管の周波数変換器を製造しました。低コストのACラジオ用に設計されたこのデバイスは、アンテナから発振器信号を放射するリスクなしに、強い信号が発振器を引っ張ることができるように意図的に設計されました.カソードは、バルブの両方のセクションに共通でした。カソードは発振器コイルの二次コイルに接続され、したがって発振器を五極管ミキサセクションに結合し、信号は従来の方法でグリッド1に適用されました。 AC/TP は、低コストのラジオ用に設計された AC/ シリーズのバルブの 1 つです。それらは当時の耐久性があると考えられていました（通常は面倒だったAC / TP周波数変換器でさえ）。今日遭遇したAC/バルブは、サービスショップがめったに必要とされなかったスペアを買いだめしているため、新品である可能性があります。

命名法[編集]

七極管の 2 つのバージョンを区別するために、メーカーのデータでは、サプレッサーグリッドのない 7 極管は「6 極管タイプの 7 極管」、サプレッサーグリッドが存在する場合は「8 極管タイプの 7 極管」と記述されることがよくあります。

例[編集]

七極真空管（5グリッド）[編集]

2A7と6A7 – 最初の RCA ペンタグリッド、1933 年
VHT1 – フェランティペンタグリッド、1933 年
MX40 – オスラムペンタグリッド、1934
6SA7および6BE6/EK90 – RCA、Mullard などによって製造されたペンタグリッド。
6SB7Yと6BA7 – VHF ペンタグリッド、1946 年
1LA6以降1L6 – Zenith Trans-Oceanic およびその他のハイエンド携帯短波ラジオ用バッテリーペンタグリッド
DK91/1R5 、 DK92/1AC6 、 DK96/1AB6 、 DK192 – バッテリーペンタグリッド
1C8, 1E8 - 超小型バッテリーペンタグリッド

十極真空管(ペンタグリッドの原理で動作)[編集]

EK3 – フィリップス製ビーム八極管
7A8 – 1939年、シルバニア社がアメリカで製造した唯一の八極管

3極/6極タイプ(ペンタグリッド原理で動作しない)[編集]

X41 – オスラム三極六極、1936年。上記MX40のプラグイン交換
ECH35 – ムラード三極六極
ECH81 (ソビエト6И1П ) – 八極管タイプのマラード三極管 - 七極管
6K8 – アメリカの三極六極管、1938 年

参照[編集]

ポータル Electronics

ビーム偏向管

脚注[編集]

^ Bi-grid article
^ http://frank.pocnet.net/sheets/046/e/EK3.pdf Manufacturer's marketing information.

参考文献[編集]

バルブマニュアル
- ゼネラルエレクトリックの基本特性、1970 年
- シルバニアテクニカルマニュアル、1958年
その他の本
- シブリー、ラドウェル、「Tube Lore」、1996
- ストークス、ジョン W、「ラジオ管とバルブの 70 年」1997 年
- 投手、キース、「1940 年までの英国ラジオバルブの歴史」。

外部リンク[編集]

Template:Thermionic valves

[[Category:真空管]]

[1] Bi-grid article

[2] ttp://frank.pocnet.net/sheets/046/e/EK3.pdf Manufacturer's marketing information.

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