جهاز استقبال ترددات الراديو المضبوط

جهاز استقبال الترددات الراديوية المضبوط (أو جهاز استقبال TRF ) هو نوع من أجهزة استقبال الراديو يتكون من مرحلة أو أكثر من مراحل تضخيم الترددات الراديوية المضبوطة، تليها دائرة كاشف ( مزيل التضمين ) لاستخلاص الإشارة الصوتية ، وعادةً ما يكون مزودًا بمضخم تردد صوتي. كان هذا النوع من أجهزة الاستقبال شائعًا في عشرينيات القرن الماضي. كانت النماذج الأولى منه صعبة التشغيل، إذ كان يجب ضبط كل مرحلة على حدة على تردد المحطة عند ضبطها ، ولكن النماذج اللاحقة كانت مزودة بخاصية الضبط الجماعي، حيث كانت آليات الضبط لجميع المراحل مرتبطة ببعضها، ويتم تشغيلها بواسطة مقبض تحكم واحد. وبحلول منتصف ثلاثينيات القرن الماضي، تم استبداله بجهاز استقبال التغاير الفائق الذي حصل إدوين أرمسترونغ على براءة اختراعه .

حصل إرنست ألكسندرسون على براءة اختراع جهاز استقبال TRF عام 1916. ^{[ 1} ] وكانت فكرته تقوم على تضخيم الإشارة المطلوبة في كل مرحلة مع تقليل الإشارات المتداخلة. وتؤدي المراحل المتعددة لتضخيم الترددات الراديوية إلى زيادة حساسية الراديو للمحطات الضعيفة، كما تمنحه الدوائر المضبوطة المتعددة نطاق تردد أضيق ^{وانتقائية} أكبر من أجهزة الاستقبال أحادية المرحلة الشائعة آنذاك. ويجب على جميع مراحل ضبط الراديو تتبع تردد الاستقبال المطلوب وضبطها عليه. وهذا يختلف عن جهاز الاستقبال الفائق التغاير الحديث الذي يقتصر دوره على ضبط مقدمة الترددات الراديوية والمذبذب المحلي على الترددات المطلوبة؛ بينما تعمل جميع المراحل اللاحقة بتردد ثابت ولا تعتمد على تردد الاستقبال المطلوب.

يمكن تمييز أجهزة استقبال TRF القديمة غالبًا من خلال تصميمها الخارجي. فهي عادةً ما تكون طويلة ومنخفضة، مع غطاء قابل للطي للوصول إلى الصمامات المفرغة والدوائر المضبوطة . تحتوي لوحاتها الأمامية عادةً على قرصين أو ثلاثة أقراص كبيرة، يتحكم كل منها في ضبط مرحلة واحدة. في الداخل، إلى جانب العديد من الصمامات المفرغة، توجد سلسلة من الملفات الكبيرة. عادةً ما تكون محاور هذه الملفات متعامدة مع بعضها البعض لتقليل التداخل المغناطيسي بينها.

تم تصنيع أجهزة استقبال TRF على نطاق واسع في عشرينيات القرن الماضي من قبل شركات مثل شركة كروسلي راديو .

تتمثل إحدى مشكلات مستقبلات TRF المصممة باستخدام صمامات ثلاثية مفرغة في السعة الكهربائية بين أقطاب الصمام. تسمح هذه السعة بتسرب الطاقة من دائرة الخرج إلى دائرة الدخل، مما قد يُسبب عدم استقرار وتذبذبًا يُعيق الاستقبال ويُنتج أصوات صرير أو عواء في السماعة. في عام ١٩٢٢، ابتكر لويس آلان هازلتين تقنية التحييد التي تستخدم دوائر إضافية لإلغاء تأثير السعة الكهربائية بين الأقطاب جزئيًا. ^{[ ٢ ]} استُخدمت تقنية التحييد في سلسلة مستقبلات TRF الشهيرة من نيوتروداين . في ظل ظروف معينة، "يكون التحييد مستقلًا إلى حد كبير عن التردد ضمن نطاق ترددي واسع". ^{[ ٣ ]} "لا يمكن الحفاظ على تحييد مثالي عمليًا ضمن نطاق ترددي واسع لأن محاثات التسرب والسعات الطفيلية" لا تُلغى تمامًا. ^{[ 4 ]} أدى التطور اللاحق لأنابيب التفريغ رباعية الأقطاب وخماسية الأقطاب إلى تقليل تأثير السعات بين الأقطاب الكهربائية، مما قد يجعل عملية التعادل غير ضرورية؛ حيث تعمل الأقطاب الكهربائية الإضافية في هذه الأنابيب على حماية الصفيحة والشبكة وتقليل التغذية الراجعة. ^{[ 5 ]}

كانت أجهزة استقبال TRF الكلاسيكية في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي تتكون عادةً من ثلاثة أقسام:

• مرحلة أو أكثر من مراحل تضخيم الترددات الراديوية المضبوطة. تعمل هذه المراحل على تضخيم إشارة المحطة المطلوبة إلى مستوى كافٍ لتشغيل الكاشف، مع رفض جميع الإشارات الأخرى التي يلتقطها الهوائي.
• كاشف ، يقوم باستخراج إشارة الصوت ( التضمين ) من إشارة الموجة الحاملة للراديو عن طريق تقويمها .
• اختيارياً ، ولكن غالباً ما يتم تضمين مرحلة أو أكثر من مراحل تضخيم الصوت التي تزيد من قوة الإشارة الصوتية.

تتكون كل مرحلة ترددات لاسلكية مضبوطة من جهاز تضخيم، وصمام ثلاثي (أو صمام رباعي في الإصدارات اللاحقة ) ، ودائرة رنانة تؤدي وظيفة الترشيح. تتألف الدائرة الرنانة من محول اقتران ترددات لاسلكية ذي قلب هوائي ، والذي يعمل أيضًا على ربط الإشارة من دائرة لوحة أحد الصمامات بدائرة شبكة الإدخال للصمام التالي. يحتوي أحد ملفات المحول على مكثف متغير موصول به لتكوين دائرة رنانة . استُخدم مكثف متغير (أو أحيانًا ملف اقتران متغير يُسمى مقياس التردد المتغير )، مع مقبض على اللوحة الأمامية لضبط جهاز الاستقبال. عادةً ما تحتوي مراحل الترددات اللاسلكية على دوائر متطابقة لتبسيط التصميم.

كان لا بد من ضبط كل مرحلة من مراحل الترددات الراديوية على نفس التردد، لذا كان يجب ضبط المكثفات معًا عند استقبال محطة جديدة. في بعض الأجهزة اللاحقة، جُمعت المكثفات معًا، أو رُكّبت على نفس المحور، أو رُبطت ميكانيكيًا بطريقة أخرى بحيث يمكن ضبط الراديو بمقبض واحد، ولكن في معظم الأجهزة، لم يكن من الممكن جعل ترددات الرنين للدوائر المضبوطة "تتوافق" بشكل كافٍ للسماح بذلك، وكان لكل مرحلة مقبض ضبط خاص بها. ^{[ 6 ]}

كان الكاشف عادةً كاشف تسرب شبكي . استخدمت بعض الأجهزة كاشفًا بلوريًا ( ثنائي أشباه موصلات ) بدلاً من ذلك. وفي بعض الأحيان، استُخدم كاشف تجديدي لزيادة الانتقائية.

بعض أجهزة TRF التي يتم الاستماع إليها باستخدام سماعات الأذن لم تكن بحاجة إلى مضخم صوت، ولكن معظم الأجهزة كانت تحتوي على مرحلة أو ثلاث مراحل من مضخم الصوت المقترن بالمحول أو المقترن بـ RC لتوفير طاقة كافية لتشغيل مكبر الصوت .

يُظهر المخطط التوضيحي جهاز استقبال TRF نموذجيًا. يستخدم هذا المثال تحديدًا ستة صمامات ثلاثية. يحتوي على مرحلتين لتضخيم الترددات الراديوية، ومكبر/كاشف تسرب الشبكة، وثلاث مراحل لتضخيم الصوت من الفئة "أ". توجد ثلاث دوائر رنين: T1-C1، وT2-C2، وT3-C3 . يتم توصيل مكثفي الرنين الثاني والثالث، C2 و C3 ، معًا (كما هو موضح بالخط الواصل بينهما) ويتم التحكم بهما بواسطة مقبض واحد، لتسهيل عملية الرنين. عمومًا، كان يلزم استخدام اثنين أو ثلاثة مكبرات ترددات راديوية لتصفية وتضخيم الإشارة المستقبلة بما يكفي لاستقبال جيد.

يصف تيرمان عيوب مرشح الترددات الراديوية (TRF) بأنها "ضعف الانتقائية وانخفاض الحساسية بما يتناسب مع عدد الصمامات المستخدمة. ولذلك، فهي عمليًا متقادمة." ^{[ 7 ]} تتطلب الانتقائية نطاقًا تردديًا ضيقًا، ولكن نطاق تردد المرشح ذي عامل الجودة (Q) المحدد يزداد مع التردد. لذا، يتطلب تحقيق نطاق ترددي ضيق عند ترددات الراديو العالية استخدام مرشحات ذات عامل جودة عالٍ أو أقسام ترشيح متعددة. ونادرًا ما كان من الممكن تحقيق حساسية ونطاق ترددي ثابتين عبر نطاق البث بأكمله. في المقابل، يقوم مستقبل التغاير الفائق بتحويل تردد الراديو العالي الوارد إلى تردد وسيط أقل لا يتغير. وتظهر مشكلة تحقيق حساسية ونطاق ترددي ثابتين عبر نطاق من الترددات في دائرة واحدة فقط (المرحلة الأولى)، وبالتالي فهي مبسطة بشكل كبير.

كانت المشكلة الرئيسية في مستقبل TRF، خاصةً كمنتج استهلاكي، هي صعوبة ضبطه. إذ يتطلب الأمر أن تتطابق جميع الدوائر المضبوطة للحفاظ على ضبط النطاق الترددي الضيق. ويُعدّ الحفاظ على محاذاة دوائر مضبوطة متعددة أثناء الضبط على نطاق ترددي واسع أمرًا صعبًا. في أجهزة TRF الأولى، كان على المشغل القيام بهذه المهمة، كما ذُكر سابقًا. أما مستقبل السوبرهيتروداين، فلا يحتاج إلا إلى تتبع مرحلتي التردد اللاسلكي والمذبذب المحلي؛ وتقتصر متطلبات الانتقائية الصارمة على مضخم التردد المتوسط ​​الذي يتم ضبطه بشكل ثابت.

خلال عشرينيات القرن العشرين، تمثلت إحدى مزايا جهاز الاستقبال TRF على جهاز الاستقبال التجديدي في أنه، عند ضبطه بشكل صحيح، لا يُصدر تداخلاً . ^{[ 8 ] [ 9 ]} وكان جهاز الاستقبال التجديدي الشائع، على وجه الخصوص، يستخدم أنبوبًا ذا تغذية راجعة موجبة يعمل بالقرب من نقطة تذبذبه، لذا كان غالبًا ما يعمل كمرسل، يُصدر إشارة بتردد قريب من تردد المحطة التي تم ضبطه عليها. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وقد نتج عن ذلك تشويش مسموع ، وصراخ، وعويل، في أجهزة استقبال أخرى قريبة مضبوطة على نفس التردد، مما أثار انتقادات الجيران. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وفي المناطق الحضرية، عندما يتم ضبط عدة أجهزة استقبال تجديدية في نفس المبنى أو الشقة على محطة شائعة، قد يكون من المستحيل تقريبًا سماعها. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وقد أصدرت بريطانيا، ^{[ 10 ]} ثم الولايات المتحدة لاحقًا، لوائح تحظر على أجهزة الاستقبال بث إشارات دخيلة، مما رجّح كفة جهاز TRF.

على الرغم من أن تصميم مستقبل TRF قد تم استبداله إلى حد كبير بمستقبل سوبر هيتروداين، إلا أنه مع ظهور إلكترونيات أشباه الموصلات في الستينيات، تم "إحياء" هذا التصميم واستخدامه في بعض مستقبلات الراديو المتكاملة البسيطة لمشاريع الراديو للهواة، والمجموعات، والمنتجات الاستهلاكية منخفضة التكلفة. ومن الأمثلة على ذلك دائرة الراديو المتكاملة ZN414 TRF من شركة فيرانتي عام 1972، والموضحة أدناه.

• راديو كريستالي
• مستقبل التردد المتوسط ​​المنخفض
• دائرة التجديد
• مستقبل سوبر هيتروداين
• جهاز استقبال الراديو

• توماسي، واين (2004)، أنظمة الاتصالات الإلكترونية: من الأساسيات إلى المتقدمة (  الطبعة الخامسة)، بيرسون للتعليم، رقم ISBN 9780130494924