Receptor de radiofrecuencia sintonizado

Un receptor de radiofrecuencia sintonizado (o receptor TRF) es un tipo de receptor de radio que se compone de una o más etapas amplificadoras de radiofrecuencia (RF) sintonizadas seguidas de un circuito detector (demodulador) para extraer la señal de audio y normalmente un amplificador de audiofrecuencia. Este tipo de receptor fue popular en la década de 1920. Los primeros ejemplos podían ser tediosos de operar porque al sintonizar una estación cada etapa tenía que ajustarse individualmente a la frecuencia de la estación, pero los modelos posteriores tenían sintonización agrupada, los mecanismos de sintonización de todas las etapas estaban unidos entre sí y operados por solo una perilla de control. A mediados de la década de 1930, fue reemplazado por el receptor superheterodino patentado por Edwin Armstrong.

Fondo

El receptor TRF fue patentado en 1916 por Ernst Alexanderson. Su concepto era que cada etapa amplificaría la señal deseada y reduciría las interferencias. Múltiples etapas de amplificación de RF harían que la radio fuera más sensible a estaciones débiles, y los múltiples circuitos sintonizados le darían un ancho de banda más estrecho y más selectividad que los receptores de una sola etapa comunes en ese momento. Todas las etapas sintonizadas de la radio deben rastrear y sintonizar la frecuencia de recepción deseada. Esto contrasta con el receptor superheterodino moderno que sólo debe sintonizar el extremo frontal de RF del receptor y el oscilador local a las frecuencias deseadas; Todas las etapas siguientes funcionan a una frecuencia fija y no dependen de la frecuencia de recepción deseada.

Los receptores TRF antiguos a menudo se pueden identificar por sus gabinetes. Por lo general, tienen una apariencia larga y baja, con una tapa abatible para acceder a los tubos de vacío y a los circuitos sintonizados. En sus paneles frontales suele haber dos o tres diales grandes, cada uno de los cuales controla la sintonización de una etapa. En el interior, junto con varios tubos de vacío, habrá una serie de grandes bobinas. Por lo general, estos estarán con sus ejes en ángulo recto entre sí para reducir el acoplamiento magnético entre ellos.

Un problema con el receptor TRF construido con tubos de vacío triodo es la capacitancia entre electrodos del triodo. La capacitancia entre electrodos permite que la energía en el circuito de salida se realimente en la entrada. Esa retroalimentación puede causar inestabilidad y oscilación que frustran la recepción y producen chirridos o aullidos en el altavoz. En 1922, Louis Alan Hazeltine inventó la técnica de neutralización que utiliza circuitos adicionales para cancelar parcialmente el efecto de la capacitancia entre electrodos. La neutralización se utilizó en la popular serie Neutrodyne de receptores TRF. Bajo ciertas condiciones, "la neutralización es sustancialmente independiente de la frecuencia en una amplia banda de frecuencia". "En la práctica, no se puede mantener una neutralización perfecta en una amplia banda de frecuencias porque las inductancias de fuga y las capacidades parásitas" no están completamente cancelados. El desarrollo posterior de los tubos de vacío tetrodo y pentodo minimizó el efecto de las capacitancias entre electrodos y podría hacer innecesaria la neutralización; los electrodos adicionales en esos tubos protegen la placa y la rejilla y minimizan la retroalimentación.

Cómo funciona

Los receptores TRF clásicos de los años 1920 y 1930 normalmente constaban de tres secciones:

• uno o más etapas de amplificador RF sintonizado. Estos amplifican la señal de la estación deseada a un nivel suficiente para conducir el detector, al tiempo que rechazan todas las otras señales recogidas por la antena.
• un detector, que extrae la señal de audio (modulación) de la señal de radio mediante la rectificación.
• opcionalmente, pero casi siempre incluido, una o más etapas de amplificador de audio que aumentan la potencia de la señal de audio.

Cada etapa de RF sintonizada consta de un dispositivo amplificador, un tubo de vacío triodo (o en juegos posteriores, un tetrodo) y un circuito sintonizado que realiza la función de filtrado. El circuito sintonizado constaba de un transformador de acoplamiento de RF con núcleo de aire que también servía para acoplar la señal del circuito de placa de un tubo al circuito de rejilla de entrada del siguiente tubo. Uno de los devanados del transformador tenía un condensador variable conectado para formar un circuito sintonizado. Se utilizó un condensador variable (o, a veces, una bobina de acoplamiento variable llamada variómetro), con una perilla en el panel frontal para sintonizar el receptor. Las etapas de RF normalmente tenían circuitos idénticos para simplificar el diseño.

Cada etapa de RF tenía que sintonizarse a la misma frecuencia, por lo que los condensadores debían sintonizarse en conjunto al incorporar una nueva estación. En algunos equipos posteriores, los condensadores estaban "agrupados", montados en el mismo eje o unidos mecánicamente de otro modo para que la radio pudiera sintonizarse con un solo mando, pero en la mayoría de los equipos las frecuencias resonantes de los circuitos sintonizados no podían sintonizarse. hacerse para "seguir" lo suficientemente bien como para permitir esto, y cada etapa tenía su propia perilla de afinación.

El detector era normalmente un detector de fugas en la red. Algunos equipos utilizaban en su lugar un detector de cristal (diodo semiconductor). Ocasionalmente, se utilizó un detector regenerativo para aumentar la selectividad.

Algunos equipos TRF que se escuchaban con auriculares no necesitaban un amplificador de audio, pero la mayoría tenían de una a tres etapas de amplificador de audio acopladas por transformador o RC para proporcionar suficiente potencia para accionar un altavoz.

El diagrama esquemático muestra un receptor TRF típico. Este ejemplo particular utiliza seis triodos. Dispone de dos etapas amplificadoras de radiofrecuencia, un detector/amplificador de fugas en la red y tres etapas amplificadoras de audio clase ‘A’. Hay 3 circuitos sintonizados T1-C1, T2-C2 y T3-C3. El segundo y tercer condensadores de sintonización, C2 y C3, están agrupados (indicados por una línea que los une) y controlados por una sola perilla, para simplificar la sintonización. Generalmente, se necesitaban dos o tres amplificadores de RF para filtrar y amplificar la señal recibida lo suficiente como para lograr una buena recepción.

Ventajas y desventajas

Terman caracteriza las desventajas del TRF como "pobre selectividad y baja sensibilidad en proporción al número de tubos empleados". Por lo tanto, están prácticamente obsoletos." La selectividad requiere un ancho de banda estrecho, pero el ancho de banda de un filtro con un factor Q determinado aumenta con la frecuencia. Por lo tanto, para lograr un ancho de banda estrecho a una alta frecuencia de radio se requieren filtros de alta calidad o muchas secciones de filtro. Rara vez se lograba lograr una sensibilidad y un ancho de banda constantes en toda una banda de transmisión. Por el contrario, un receptor superheterodino traduce la alta frecuencia de radio entrante a una frecuencia intermedia más baja que no cambia. El problema de lograr una sensibilidad y un ancho de banda constantes en una gama de frecuencias surge sólo en un circuito (la primera etapa) y, por tanto, se simplifica considerablemente.

El principal problema con el receptor TRF, particularmente como producto de consumo, fue su complicada sintonización. Todos los circuitos sintonizados deben realizar un seguimiento para mantener la sintonización del ancho de banda estrecho. Es difícil mantener alineados varios circuitos sintonizados mientras se sintoniza un amplio rango de frecuencias. En los primeros equipos TRF, el operador tenía que realizar esa tarea, como se describe anteriormente. Un receptor superheterodino sólo necesita rastrear las etapas de RF y LO; los onerosos requisitos de selectividad se limitan al amplificador de FI que tiene sintonización fija.

Durante la década de 1920, una ventaja del receptor TRF sobre el receptor regenerativo era que, cuando se ajustaba adecuadamente, no irradiaba interferencias. El popular receptor regenerativo, en particular, utilizaba un tubo con retroalimentación positiva operado muy cerca de su punto de oscilación, por lo que a menudo actuaba como transmisor, emitiendo una señal en una frecuencia cercana a la frecuencia de la estación que estaba sintonizada. Esto produjo heterodinos audibles, chillidos y aullidos, en otros receptores cercanos sintonizados en la misma frecuencia, provocando críticas de los vecinos. En un entorno urbano, cuando varios aparatos regenerativos en el mismo bloque o edificio de apartamentos estaban sintonizados en una estación popular, podía resultar prácticamente imposible escucharla. Gran Bretaña, y finalmente Estados Unidos, aprobaron regulaciones que prohibían a los receptores irradiar señales espurias, lo que favorecía al TRF.

Uso moderno

Aunque el diseño TRF ha sido reemplazado en gran medida por el receptor superheterodino, con la llegada de la electrónica semiconductora en la década de 1960 el diseño fue "resucitado" y se utiliza en algunos receptores de radio integrados simples para proyectos de radio aficionados, kits y productos de consumo de gama baja. Un ejemplo es el circuito integrado de radio ZN414 TRF de Ferranti en 1972 que se muestra a continuación.