高周波同調受信機

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1920年代のTRF受信機

高周波同調受信機: tuned radio frequency receiver、TRF受信機)とは、いくつかの高周波同調増幅回路と検波回路と音響信号増幅回路という構成の受信機。3段のTRF受信機は、RF(高周波)段、検波段、音響増幅段から成る。一般に検波段を駆動するには、2つか3つのRF増幅器で同調および増幅する必要がある。検波段は直接RF信号を情報に変換し、音響増幅段は情報信号を利用可能なレベルにする。20世紀初期にはよく使われていたが、各段でそれぞれ個別に局の周波数に同調させる必要があり、操作が難しいという問題があった。複同調とも。その後、エドウィン・アームストロングが発明したスーパーヘテロダイン受信機に取って代わられていった。

TRF受信機については1916年、アーンスト・アレキサンダーソンが特許を取得している。彼の考え方は、干渉信号を低減させつつ各段が望みの信号を増幅するというものであった。最終段は単純なグリッドリーク検波器となっていることが多かった。

高周波同調 (Tuned Radio Frequency) という用語の意義は、スーパーヘテロダイン受信機と比較すると分かりやすい。高周波同調受信機は受信周波数そのままで同調を行うが、スーパーヘテロダイン受信機では中間周波数に変換した後で同調する。今日でも、趣味でラジオを作る場合はTRF受信機であることが多く、単段のものも複数段のものもある。

TRF受信機の問題点は、電極間静電容量によって発振したり、LC回路の特性が変化してしまう点である。1922年、Louis Alan Hazeltine はニュートロダイン回路を発明した。これは、名前が示すとおり、電極間静電容量を中和するものだった。

古いTRF受信機は、その形状でそれと分かるものが多い。一般に横長で高さはそれほどなく、跳ね上げ式のふたを開けると内部の真空管LC回路にアクセスできる。前面パネルには2つから3つの大きなダイヤルがあり、それぞれが1つの段を制御する。内部にはいくつかの真空管と大きなコイルがある。コイルの磁場が相互に影響を与えないよう、若干傾けて配置されることがある。

TRF受信機の欠点[編集]

TRF受信機には、以下に挙げる3つの欠点がある。

1つ目の欠点は、入力周波数の範囲が広いとき、ある中心周波数に同調させたときの帯域幅が一定でない点である。この現象を skin effect という。高周波では、電流は導体の表面付近を流れる。したがって周波数が高いほど有効範囲が小さくなり、抵抗が大きくなる。するとタンク回路のQ値 (Q=XL/R) は周波数が変化しても一定を保つことになり、結果として帯域幅 (f/Q) が周波数と共に大きくなる。結果として、周波数によってフィルタ回路の選択性能が変化する。したがって受信周波数帯の低い方で帯域幅を調整すると、高い周波数では混信状態になる可能性がある。

2つ目の欠点は、複数のRF増幅回路を同じ中心周波数に同調させなければならないため、安定性が悪い点である。高周波での多段増幅は発振しやすい。これを防ぐには、各増幅回路を微妙に異なる周波数(中心周波数の少し上や少し下)に同調させる。この技法を stagger tuning と呼ぶ。

3つ目の欠点は、周波数帯域が広いと、周波数によって利得が一定しない点である。これはRF増幅器のLC回路のL/C比が一様でないためである。

関連項目[編集]

参考文献[編集]

  • Wayne Tomasi, “Electronic Communications Systems: Fundamentals Through Advanced”, 5th edition, Pearson Education, 2004

外部リンク[編集]