Receptor de radiofrecuencia sintonizado

Un receptor de radiofrecuencia sintonizado (o receptor TRF ) es un tipo de receptor de radio compuesto por una o más etapas de amplificación de radiofrecuencia (RF) sintonizadas, seguidas de un circuito detector ( demodulador ) para extraer la señal de audio y, generalmente, un amplificador de audiofrecuencia. Este tipo de receptor fue popular en la década de 1920. Los primeros modelos podían ser tediosos de operar, ya que al sintonizar una estación, cada etapa debía ajustarse individualmente a la frecuencia de la estación ; sin embargo, los modelos posteriores contaban con sintonización en cadena, con los mecanismos de sintonización de todas las etapas conectados y operados por un solo mando. A mediados de la década de 1930, fue reemplazado por el receptor superheterodino patentado por Edwin Armstrong .

El receptor TRF fue patentado en 1916 por Ernst Alexanderson . ^{[ 1 ]} Su concepto consistía en que cada etapa amplificaría la señal deseada a la vez que reduciría las interferencias. Las múltiples etapas de amplificación de RF harían que la radio fuera más sensible a las estaciones débiles, y los múltiples circuitos sintonizados le proporcionarían un ancho de banda más estrecho y mayor selectividad que los receptores de una sola etapa comunes en aquella época. Todas las etapas sintonizadas de la radio deben seguir y sintonizar la frecuencia de recepción deseada. Esto contrasta con el receptor superheterodino moderno , que solo necesita sintonizar la etapa de entrada de RF y el oscilador local del receptor 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 suelen identificarse por su carcasa. Generalmente tienen una forma alargada y baja, con una tapa abatible que permite acceder a las válvulas de vacío y los circuitos sintonizados . En sus paneles frontales suelen tener dos o tres diales grandes, cada uno de los cuales controla la sintonización de una etapa. En el interior, junto con varias válvulas de vacío, se encuentra una serie de bobinas grandes. Estas suelen estar dispuestas con sus ejes perpendiculares entre sí para reducir el acoplamiento magnético.

Los receptores TRF fueron fabricados en gran cantidad durante la década de 1920 por empresas como Crosley Radio Corporation .

Un problema con el receptor TRF construido con tubos de vacío de triodo es la capacitancia entre electrodos del triodo. La capacitancia entre electrodos permite que la energía en el circuito de salida retroalimente a la entrada. Esa realimentación puede causar inestabilidad y oscilación que frustran la recepción y producen ruidos chirriantes o aulladores 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. ^{[ 2 ]} 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 banda de frecuencia amplia". ^{[ 3 ]} "La neutralización perfecta no se puede mantener en la práctica en una banda de frecuencia amplia porque las inductancias de fuga y las capacitancias parásitas" no se cancelan por completo. ^{[ 4 ]} El desarrollo posterior de los tubos de vacío de 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. ^{[ 5 ]}

Los receptores TRF clásicos de las décadas de 1920 y 1930 generalmente constaban de tres secciones:

• Una o más etapas amplificadoras de RF sintonizadas. Estas amplifican la señal de la estación deseada a un nivel suficiente para activar el detector, al tiempo que rechazan todas las demás señales captadas por la antena.
• un detector que extrae la señal de audio ( modulación ) de la señal portadora de radio rectificándola .
• Opcionalmente , pero casi siempre incluido, se incluyen una o más etapas de amplificación 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 modelos posteriores, tetrodo ) y un circuito sintonizado que realiza la función de filtrado. El circuito sintonizado consistía en 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. Uno de los devanados del transformador tenía un condensador variable conectado en paralelo para formar un circuito sintonizado . Se utilizaba un condensador variable (o, a veces, una bobina de acoplamiento variable llamada variómetro ), con un mando en el panel frontal para sintonizar el receptor. Las etapas de RF solían tener circuitos idénticos para simplificar el diseño.

Cada etapa de RF debía estar sintonizada a la misma frecuencia, por lo que los condensadores debían sintonizarse simultáneamente al captar una nueva emisora. En algunos modelos posteriores, los condensadores estaban agrupados, montados en el mismo eje o conectados mecánicamente de otra manera, de modo que la radio pudiera sintonizarse con un solo mando, pero en la mayoría de los modelos las frecuencias de resonancia de los circuitos sintonizados no podían sincronizarse lo suficientemente bien como para permitirlo, y cada etapa tenía su propio mando de sintonización. ^{[ 6 ]}

El detector solía ser un detector de fugas de rejilla . Algunos equipos utilizaban un detector de cristal ( diodo semiconductor ). Ocasionalmente, se empleaba un detector regenerativo para aumentar la selectividad.

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

El diagrama esquemático muestra un receptor TRF típico. Este ejemplo en particular utiliza seis triodos. Cuenta con dos etapas de amplificación de radiofrecuencia, un detector/amplificador de fugas de rejilla y tres etapas de amplificación de audio de clase A. Dispone de tres circuitos sintonizados: T1-C1, T2-C2 y T3-C3 . Los condensadores de sintonización C2 y C3 están conectados en serie (indicado por una línea que los une) y se controlan mediante un único mando para simplificar la sintonización. Generalmente, se requerían dos o tres amplificadores de RF para filtrar y amplificar la señal recibida lo suficiente para una buena recepción.

Terman caracteriza las desventajas del TRF como "escasa selectividad y baja sensibilidad en proporción al número de tubos empleados. Por consiguiente, son prácticamente obsoletos". ^{[ 7 ]} La selectividad requiere un ancho de banda estrecho, pero el ancho de banda de un filtro con un factor Q dado aumenta con la frecuencia. Por lo tanto, para lograr un ancho de banda estrecho a una alta radiofrecuencia se requerían filtros de alto Q o muchas secciones de filtro. Lograr una sensibilidad y un ancho de banda constantes en toda una banda de radiodifusión era algo poco común. En cambio, un receptor superheterodino traduce la alta radiofrecuencia entrante a una frecuencia intermedia más baja que no cambia. El problema de lograr una sensibilidad y un ancho de banda constantes en un rango de frecuencias surge solo en un circuito (la primera etapa) y, por lo tanto, se simplifica considerablemente.

El principal problema del receptor TRF, sobre todo como producto de consumo, era su compleja sintonización. Todos los circuitos sintonizados debían mantenerse sincronizados para conservar la estrecha banda de frecuencia. Mantener la alineación de múltiples circuitos sintonizados durante la sintonización en un amplio rango de frecuencias resultaba difícil. En los primeros receptores TRF, el operador tenía que realizar esta tarea, como se describió anteriormente. Un receptor superheterodino solo necesita sincronizar las etapas de RF y LO; los exigentes requisitos de selectividad se limitan al amplificador de FI, que tiene una sintonización fija.

Durante la década de 1920, una ventaja del receptor TRF sobre el receptor regenerativo era que, cuando se ajustaba correctamente, no irradiaba interferencias . ^{[ 8 ] [ 9 ]} El popular receptor regenerativo, en particular, utilizaba un tubo con retroalimentación positiva que operaba muy cerca de su punto de oscilación, por lo que a menudo actuaba como transmisor, emitiendo una señal en una frecuencia cercana a la de la estación a la que estaba sintonizado. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Esto producía heterodinos audibles , chillidos y aullidos, en otros receptores cercanos sintonizados a la misma frecuencia, lo que generaba críticas de los vecinos. ^{[ 8 ] [ 9 ]} En un entorno urbano, cuando varios receptores regenerativos en la misma manzana o edificio de apartamentos estaban sintonizados a una estación popular, podía ser prácticamente imposible oírla. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Gran Bretaña, ^{[ 10 ]} y finalmente los EE. UU., aprobaron regulaciones que prohibían a los receptores irradiar señales espurias, lo que favoreció al TRF.

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

• Radio de cristal
• Receptor de FI baja
• Circuito regenerativo
• Receptor superheterodino
• Sintonizador (radio)

• Tomasi, Wayne (2004), Sistemas de comunicaciones electrónicas: Fundamentos hasta niveles avanzados (5.ª  ed.), Pearson Education, ISBN 9780130494924