محول بنتاغريد

محول الشبكة الخماسية هو نوع من صمامات استقبال الراديو ( أنبوب مفرغ ) بخمس شبكات تستخدم كمرحلة خلط التردد لجهاز استقبال راديو سوبر هيتروداين .

كان جهاز البنتاغريد جزءًا من سلسلة تطوير للصمامات القادرة على استقبال إشارة تردد لاسلكي واردة وتغيير ترددها إلى تردد وسيط ثابت ، والذي يتم تضخيمه ثم اكتشافه في بقية دوائر الاستقبال. ويُشار إلى هذا الجهاز عمومًا باسم مُغيّر التردد أو ببساطة الخلاط .

يبدو أن أولى الأجهزة المصممة لتغيير التردد بالطريقة الموصوفة أعلاه قد طُوّرت على يد الفرنسيين، الذين قاموا ببساطة بوضع شبكتين في ما كان سيُعتبر صمامًا ثلاثيًا عاديًا (الشبكة الثنائية). على الرغم من أنه جهاز رباعي الأقطاب من الناحية الفنية ، إلا أن مصطلح "الصمام الرباعي" أو "صمام الصمام الرباعي" كما هو معروف اليوم لم يكن قد ظهر بعد. يختلف الصمام الثنائي عن الصمام الرباعي اللاحق في أن الشبكة الثانية (الخارجية) كانت ملفوفة بشكل خشن مقارنةً بشبكة الحماية الخاصة بالصمام الرباعي التي كان يجب أن تكون ملفوفة بدقة لتوفير تأثير الحماية. ^{[ 1 ]} كانت كل شبكة قادرة على استقبال إحدى الإشارات الواردة، وتنتج اللاخطية في الجهاز ترددات الجمع والطرح. كان الصمام غير فعال للغاية، ولكن الأهم من ذلك، أن الاقتران السعوي بين الشبكتين كان كبيرًا جدًا. لذلك، كان من المستحيل تقريبًا منع الإشارة من إحدى الشبكتين من الاقتران بالأخرى. يزعم مرجع واحد على الأقل أن الشواية المزدوجة كانت تتذبذب ذاتيًا، ولكن لم يتم تأكيد ذلك.

في عام ١٩١٨، استخدم إدوين أرمسترونغ الصمامات الثلاثية فقط عند اختراعه جهاز الاستقبال الفائق التغاير . عمل صمام ثلاثي واحد في دائرة مذبذب تقليدية، بينما عمل صمام ثلاثي آخر كخلاط، حيث ربط إشارة المذبذب بمهبط الخلاط والإشارة المستقبلة بالشبكة. وبذلك، أصبحت ترددات الجمع والطرح متاحة في دائرة مصعد الخلاط . ومرة ​​أخرى، ظلت مشكلة التداخل بين الدوائر قائمة.

بعد فترة وجيزة من اختراع أرمسترونغ للمذبذب الفائق، طُوّر تصميم لمرحلة خلط ثلاثية الأقطاب، لا يقتصر دورها على خلط الإشارة الواردة مع المذبذب المحلي، بل إن الصمام نفسه يعمل كمذبذب. عُرف هذا التصميم باسم خلاط الأوتوداين . واجهت النماذج الأولى صعوبة في التذبذب عبر نطاق التردد، لأن تغذية المذبذب الراجعة كانت تتم عبر مكثف الضبط الأولي للمحول الأول للتردد المتوسط ، والذي كان صغيرًا جدًا بحيث لا يوفر تغذية راجعة جيدة. كما كان من الصعب أيضًا إبقاء إشارة المذبذب خارج دائرة الهوائي .

أثبت اختراع الصمام الرباعي فكرة عزل الأقطاب الكهربائية عن بعضها باستخدام شبكات إضافية مؤرضة (على الأقل فيما يتعلق بالإشارة). وفي عام ١٩٢٦، ابتكرت شركة فيليبس تقنية لإضافة شبكة أخرى لمكافحة الانبعاث الثانوي الذي كان يعاني منه الصمام الرباعي. وبذلك، اكتملت جميع عناصر الشبكة الخماسية.

كان تطوير صمام الشبكة الخماسية أو الصمام السباعي (ذي الأقطاب السبعة) تطورًا جديدًا في مجال المزج. وكانت الفكرة هي إنتاج صمام واحد لا يقتصر دوره على مزج إشارة المذبذب والإشارة المستقبلة وإنتاج إشارة مذبذب خاصة به في الوقت نفسه، بل والأهم من ذلك، أنه يقوم بعمليتي المزج والتذبذب في أجزاء مختلفة من الصمام نفسه.

قد لا يبدو اختراع الجهاز غامضاً للوهلة الأولى، ولكن يبدو أنه طُوّر في كل من أمريكا والمملكة المتحدة، في نفس الفترة تقريباً. ومع ذلك، يختلف الجهاز البريطاني عن نظيره الأمريكي.

من المعروف أن دونالد جي. هاينز من شركة آر سي إيه تقدم بطلب للحصول على براءة اختراع للشبكة الخماسية في 28 مارس 1933 (مُنحت لاحقًا في 29 مارس 1939) بموجب براءة الاختراع الأمريكية رقم 2,148,266. كما ظهرت الشبكة الخماسية في براءة اختراع بريطانية (GB426802) مُنحت في 10 أبريل 1935. ومع ذلك، دخلت شركة فيرانتي البريطانية مجال صناعة الصمامات بأول شبكة خماسية معروفة تم إنتاجها في المملكة المتحدة، وهي VHT4 ، في أواخر عام 1933 (على الرغم من أنها كانت على الأرجح قيد التطوير، ومن المؤكد أنها كانت موجودة كنموذج أولي قبل ذلك الوقت بوقت طويل).

أثبتت الشبكة الخماسية أنها خلاط أفضل بكثير. ولأن دائرة المذبذب كانت مكتفية ذاتيًا إلى حد كبير، فقد كان من السهل الحصول على تغذية راجعة جيدة لتذبذب موثوق عبر نطاق التردد. وقد قام بعض المصنّعين الذين اعتمدوا خلاط التذبذب التلقائي بتحويل بعض، إن لم يكن كل، تصميماتهم إلى خلاطات الشبكة الخماسية.

اختلفت دوافع تطوير خلاط ذاتي التذبذب موثوق به بين المملكة المتحدة وأمريكا. فقد كان على مصنعي أجهزة الراديو في المملكة المتحدة دفع رسوم ترخيص قدرها جنيه إسترليني واحد لكل حامل صمام إلى جمعية مصنعي صمامات الراديو البريطانية لتغطية استخدام حقوق براءات اختراع أعضائهم. علاوة على ذلك، اشترطوا ألا يحتوي الغلاف الواحد على أكثر من بنية قطب كهربائي واحدة (وهو ما كان سيُجنّبهم دفع رسوم الترخيص، جزئيًا على الأقل). أما الأمريكيون، فكان دافعهم على ما يبدو هو إنتاج تصميم منخفض التكلفة، مع الحرص على توفير كل ما يلزم، وهو ما أدى إلى ظهور جهاز " أول أميركان فايف" . وبفضل خاصية التذبذب الذاتي للخلاط، تم الاستغناء عن الحاجة إلى صمام مذبذب منفصل. وقد استخدم جهاز "أول أميركان فايف" محولًا خماسي الشبكة منذ ظهوره الأول عام 1934، وحتى تقادم الصمامات مع ظهور الترانزستورات.

في المملكة المتحدة، كانت الشبكات الخمس تعمل على النحو التالي: الشبكة 1 تعمل كشبكة مذبذب بالتزامن مع الشبكة 2 التي تعمل كأنود. الشبكة 4 تستقبل الإشارة الواردة، بينما الشبكتان المتبقيتان، 3 و5، متصلتان معًا (عادةً داخليًا) وتعملان كشبكتي حماية لعزل الأنود والشبكة 4 والشبكة 2 عن بعضهما البعض. ولأن الشبكة 2 كانت أنودًا "متسربًا" يسمح بمرور جزء من تيار الإلكترونات المعدل، فقد تم ربط المذبذب بقسم الخلط في الصمام. في الواقع، في بعض التصاميم، كانت الشبكة 2 تتكون من قضبان الدعم فقط، دون الحاجة إلى سلك الشبكة نفسه.

في أمريكا، كان التكوين مختلفًا. عملت الشبكة 1 كشبكة مذبذب كما في السابق، ولكن في هذه الحالة، تم توصيل الشبكتين 2 و4 معًا (عادةً داخليًا). عملت الشبكة 2 كحاجز ومصعد للمذبذب؛ وفي هذه الحالة، كان لا بد من وجود سلك الشبكة لتوفير الحماية. استقبلت الشبكة 3 الإشارة الواردة. قامت الشبكة 4 بحجبها عن المصعد، وكانت الشبكة 5 شبكة كبح لكبح الانبعاث الثانوي. حدّ هذا التكوين من تصميم المذبذب بحيث يتم تشغيل "مصعد" المذبذب من خط الجهد العالي الموجب (B+). غالبًا ما كان يتم ذلك باستخدام دائرة مذبذب هارتلي وتوصيل المهبط بنقطة التوصيل على الملف.

كان الإصدار البريطاني سيُظهر انبعاثًا ثانويًا ملحوظًا، بالإضافة إلى انحناء في الصمام الرباعي . وقد استُغلّ هذا لتوفير اللاخطية اللازمة لإنتاج إشارات جمع وطرح جيدة. أما الأجهزة الأمريكية، فرغم خلوها من الانبعاث الثانوي بفضل شبكة الكبح، إلا أنها استطاعت الحصول على اللاخطية المطلوبة عن طريق تحيز المذبذب بحيث يتم تشغيل الصمام فوق طاقته. كما كان الإصدار الأمريكي أكثر حساسيةً بعض الشيء لأن الشبكة التي تستقبل الإشارة كانت أقرب إلى المهبط، مما زاد من عامل التضخيم.

كان محول الشبكة الخماسية، في كلا شكليه، يعمل بكفاءة عالية، لكنه كان يعاني من قصور يتمثل في قدرة الإشارة القوية على "سحب" تردد المذبذب بعيدًا عن الإشارة الأضعف. لم يُعتبر هذا مشكلة كبيرة في أجهزة استقبال البث حيث كانت الإشارات قوية في الغالب، ولكنه أصبح مشكلة عند محاولة استقبال إشارات ضعيفة قريبة من إشارات قوية. وقد نجحت بعض أجهزة الراديو ذات الموجات القصيرة في العمل بشكل مُرضٍ مع هذه الأجهزة. ظهرت إصدارات خاصة عالية التردد بعد الحرب العالمية الثانية لنطاقات  FM بتردد 100 ميجاهرتز. ومن الأمثلة على ذلك 6SB7Y (1946) و6BA7 (1948). كان لتأثير السحب فائدة جانبية تتمثل في أنه وفر درجة من الضبط التلقائي.

من عيوب هذه التقنية أنه بالرغم من وجود شبكات الحماية، كان على حزمة الإلكترونات، المُعدَّلة بواسطة أقطاب المذبذب، أن تمر عبر شبكة الإشارة، مما كان يؤدي حتمًا إلى اقتران المذبذب بدائرة الإشارة. بدأت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) بإلزام مصنعي أجهزة الراديو بالتصديق على أن منتجاتهم تتجنب هذا التداخل بموجب الجزء 15 من لوائحها. وفي المملكة المتحدة، وضع مدير عام البريد (المسؤول عن ترخيص أجهزة الراديو آنذاك) مجموعة من القواعد الصارمة المتعلقة بالتداخل اللاسلكي.

تم تطوير الصمام السداسي (ذي الستة أقطاب) بعد الصمام السباعي أو الخماسي. طُوّر في ألمانيا كخلاط، ولكنه صُمم منذ البداية للاستخدام مع مذبذب ثلاثي منفصل. وبالتالي، كان تكوين الشبكة كالتالي: الشبكة 1 هي مدخل الإشارة؛ والشبكتان 2 و4 هما شبكتا حماية (متصلتان معًا - عادةً داخليًا)؛ والشبكة 3 هي مدخل المذبذب. لم يكن للجهاز شبكة كبح. ومن أهم مزاياه أنه باستخدام الشبكة 1 كمدخل للإشارة، أصبح الجهاز أكثر حساسية للإشارات الضعيفة.

لم يمضِ وقت طويل حتى وُضِعَت هياكل الصمام الثلاثي والصمام السداسي في غلاف زجاجي واحد - وهي فكرة ليست جديدة بأي حال من الأحوال. كانت شبكة الصمام الثلاثي تُوصَّل عادةً داخليًا بشبكة الصمام السداسي، ولكن تم التخلي عن هذه الممارسة في التصاميم اللاحقة عندما كان قسم الخلاط يعمل كمضخم تردد وسيط مباشر في أجهزة AM/FM عند التشغيل على تردد FM، حيث يتم إجراء عملية الخلط في قسم مخصص لتغيير تردد FM.

لم يتمكن المصنّعون البريطانيون في البداية من استخدام هذا النوع من الخلاطات بسبب حظر هيئة تنظيم الصمامات البريطانية (BVA) للهياكل المتعددة (بل إنهم لم يرغبوا في استخدام صمامات منفصلة بسبب الرسوم المفروضة). نجحت شركة بريطانية واحدة، هي شركة MOV ، في تطبيق قواعد الاحتكار ضد شركة Lissen الألمانية عام 1934 عندما حاولت الأخيرة تسويق جهاز راديو في المملكة المتحدة مزود بخلاط ثلاثي-سداسي.

بعد ضغوط من المصنّعين البريطانيين، اضطرت هيئة اعتماد الصمامات البريطانية (BVA) إلى تخفيف القواعد، وبدأت المملكة المتحدة في اعتماد خلاطات الصمامات الثلاثية والسداسية. وكان خلاط مولارد ECH35 خيارًا شائعًا.

قامت شركة أوسرام بخطوة مبتكرة. كان أحد تصميماتها الشهيرة لمحولات الشبكة الخماسية هو MX40، الذي طُرح في الأسواق لأول مرة عام 1934. وفي عام 1936، طرحت الشركة محول التردد X41، وهو محول ثلاثي-سداسي. تكمن براعة X41 في كونه بديلاً مباشراً متوافقاً مع MX40 من حيث التوصيل. وبالتالي، يمكن تحويل راديو الشبكة الخماسية بسهولة إلى راديو ثلاثي-سداسي دون أي تعديلات أخرى على الدائرة.

لم تعتمد أمريكا فعلياً الصمام الثلاثي السداسي، ونادراً ما تم استخدامه، على الرغم من أن الصمام الثلاثي السداسي 6K8 كان متاحاً للمصنعين في عام 1938.

في بعض التصاميم، أُضيفت شبكة كبح لإنتاج تصميم سباعي آخر. اكتسب صمام مولارد ECH81 شعبية مع التحول إلى الصمامات المصغرة ذات التسعة أطراف.

على الرغم من أن الصمام الثماني (ثماني الأقطاب) ليس صمامًا خماسيًا بالمعنى الدقيق (لأنه يحتوي على أكثر من خمس شبكات)، إلا أنه يعمل وفقًا لمبدأ الصمام الخماسي. وقد نتج ببساطة عن إضافة شبكة حماية إضافية إلى النسخة البريطانية من الصمام السباعي الخماسي. وكان الهدف الرئيسي من ذلك تحسين الفصل بين الهوائي والمذبذب، وتقليل استهلاك الطاقة في أجهزة الراديو التي تعمل ببطاريات الخلايا الجافة، والتي كانت تزداد شعبيتها.

في أمريكا الشمالية، كان الصمام الثماني الوحيد المُصنّع هو 7A8. طرحته شركة سيلفانيا عام 1939 (واستخدمته شركة فيلكو بشكل رئيسي )، وكان هذا الصمام نتاج إضافة شبكة كبح إلى النوع 7B8، وهو النسخة المحلية من النوع 6A7. سمحت إضافة شبكة الكبح لشركة سيلفانيا بخفض تيار سخان 6.3 فولت من 320 مللي أمبير ^{[ 2 ]} إلى 150 مللي أمبير ^{[ 3 ]} مع الحفاظ على نفس ناقلية التحويل (550 ميكروسيمنز). سمح هذا لشركة فيلكو باستخدام هذا الصمام في جميع خطوط أجهزة الراديو طوال فترة الأربعينيات.

صُنِّفَ الصمام الثماني Philips EK3 على أنه "صمام ثماني شعاعي". ويكمن الجانب المبتكر في تصميمه في أن الشبكتين 2 و3 صُمِّمتا كصفائح لتشكيل الشعاع. وقد تم ذلك بطريقةٍ زعمت شركة Philips أنها فصلت شعاع الإلكترونات الخاص بالمذبذب عن شعاع الإلكترونات الخاص بالخلاط قدر الإمكان، وبالتالي قللت من تأثير السحب. ^{[ 4 ]} ولا تتوفر معلومات حول مدى نجاح هذه التقنية. وتشير معلومات الشركة المصنعة أيضًا إلى أن الأداء العالي للصمام يأتي على حساب تيار تسخين عالٍ يبلغ 600 مللي أمبير، أي ضعف تيار الأنواع التقليدية.

قد يبدو استخدام الصمام الخماسي خيارًا غير مرجح لمحول التردد نظرًا لاحتوائه على شبكة تحكم واحدة فقط. مع ذلك، خلال فترة الكساد الكبير ، استخدم العديد من مصنعي أجهزة الراديو الأمريكيين أنواع الصمامات الخماسية 6C6 و6D6 و77 و78 في أجهزة استقبال التيار المتردد/المستمر الأقل سعرًا، لأنها كانت أرخص من الصمام الخماسي 6A7. في هذه الدوائر، عملت دائرة الكبح (الشبكة 3) كشبكة مذبذب، وعمل الصمام بطريقة مشابهة للصمام الخماسي الحقيقي.

أنتجت شركة بريطانية، مازدا / إديسوان ، مُبدِّل تردد ثلاثي-خماسي، يُعرف باسم AC/TP. صُمِّم هذا الجهاز خصيصًا لأجهزة الراديو منخفضة التكلفة التي تعمل بالتيار المتردد، وقد رُوعي في تصميمه السماح للإشارات القوية بتشغيل المذبذب دون خطر إشعاع إشارة المذبذب من الهوائي. كان المهبط مشتركًا بين جزئي الصمام. وتم توصيل المهبط بملف ثانوي على ملف المذبذب، مما أدى إلى ربط المذبذب بقسم خلاط الصمام الخماسي، حيث تُطبَّق الإشارة على الشبكة 1 بالطريقة التقليدية. كان AC/TP أحد صمامات سلسلة AC/ المصممة لأجهزة الراديو منخفضة التكلفة. وقد اعتُبرت هذه الصمامات متينة في وقتها (حتى مُبدِّل التردد AC/TP، الذي كان يُعاني من مشاكل في العادة). من المرجح أن تكون أي صمامات AC/ موجودة اليوم جديدة تمامًا، حيث كانت ورش الصيانة تُخزِّن قطع الغيار التي نادرًا ما كانت مطلوبة.

من أجل التمييز بين الإصدارين من الصمام السباعي، غالبًا ما تصف بيانات الشركات المصنعة الصمامات السباعية بأنها "صمام سباعي من النوع السداسي" للصمام السباعي بدون شبكة قمع، و"صمام سباعي من النوع الثماني"، حيث توجد شبكة قمع.

• أنبوب انحراف الشعاع

• كتيبات الصمامات
  • الخصائص الأساسية لشركة جنرال إلكتريك ، 1970
  • دليل سيلفانيا الفني، 1958
• كتب أخرى
  • سيبل، لودويل، "حكايات المترو"، 1996
  • ستوكس، جون دبليو، "70 عامًا من أنابيب وصمامات الراديو" 1997
  • ثروور، كيث، "تاريخ صمام الراديو البريطاني حتى عام 1940"

• مولارد إف سي 4
• الأوكتود
• ورقة بيانات AC/TP
• ورقة بيانات 2A7
• ورقة بيانات 6SA7/12SA7
• ورقة بيانات 12BE6
• ورقة بيانات 12BA7
• براءة اختراع محول الانعكاس، ١٢ أكتوبر ١٩٣٣، مؤرشفة في ١٧ سبتمبر ٢٠٠٨ على موقع Wayback Machine