L’ingegnoso e originale mixer “ULTRADYNE”*

 

 

 


La supereterodina nacque a metà/fine degli anni dieci del secolo scorso. Ufficialmente l’inventore della supereterodina è Lucien Levy che presentò all’ufficio brevetti francese, nel 1917, la richiesta di brevetto. L’americano Maggiore Edwin Armstrong inoltrò la richiesta di brevetto per la sua supereterodina, sempre in Francia, nel 1918. Altri inventori e sperimentatori vengono menzionati nella storia della Supereterodina ma è senza dubbio il canadese R. A. Fessenden, con l’invenzione del sistema di ricezione eterodina nel 1901, che ne fu il precursore. In fondo il suo sistema impiegava un “mescolatore”, un “oscillatore”  ed una “media frequenza” anche se in realtà era una frequenza audio. In quel periodo, di grandi scoperte e invenzioni nel campo della radio, svariati mescolatori furono ideati, ma tutti sfruttavano la non linearità del componente, attivo o no, usato come mixer come il diodo a cristallo e la valvola termoionica. Fece grande scalpore nell’ambiente radio quando il francese R.E. Lacault pubblicò sulla rivista americana Radio News del Febbraio 1924 una supereterodina con un mixer di nuova concezione che denominò Ultradyne. Un triodo con anodo alimentato dalla tensione RF dell’oscillatore locale ma senza nessuna tensione continua! Sembrava che ci fosse un errore nello schema! Un amplificatore RF, con valvola a tre elementi, usato come interruttore, semplice, efficiente e sensibile superiore a tutti gli altri mescolatori. Lacault si ispirò al circuito di R.A. Jouaust del 1921 brevettato in Francia. Un circuito simile all’Ultradyne ed a quello di Jouaust era già stato inventato nel 1920, in Germania dalla Telefunken, per la ricezione di segnali CW. In questo circuito per creare l’interruzione ritmica, e quindi la miscelazione, la tensione a radiofrequenza (impulsiva, in questa versione TFK) dell’oscillatore locale veniva prelevata tramite un link, che di conseguenza alimentava la placca del triodo in maniera alternata, nessuna tensione continua era presente. Il battimento lo si trovava nei terminali A-B (Figura 1). Nel circuito di Jouaust il segnale dell’oscillatore locale era inviato alla placca tramite le cuffie con un condensatore in parallelo. Nelle cuffie si poteva ascoltare il segnale rivelato (AM o CW), vedi figura 2. Come già riferito Lacault presentò la sua supereterodina Ultradyne, per la ricezione di segnali in AM, nel 1924 (inoltrò la richiesta di brevetto lo stesso anno). Nei radioricevitori dell’epoca con questa tipologia, sia essi di costruzione tedesca o di altra nazionalità, e che utilizzavano questo tipo di mescolatore, si faceva sempre riferimento al circuito Ultradyne di Lacault e non a quello della Telefunken oppure a quello di Jouaust. Nell’Ultradyne il segnale dell’oscillatore locale veniva immesso nel primario del primo trasformatore a frequenza intermedia in modo da alimentare in maniera alternata (ON/OFF) la placca del “Modulator”. Il segnale a FI si prelevava nel secondario del trasformatore (vedi figura 3).  Quasi tutti i mixer già esistenti usavano abbinare o addizionare al segnale RF anche quello dell’oscillatore per poi immetterli all’ingresso (griglia, ecc.) del mescolatore, ciò produceva un’irradiazione del segnale dell’oscillatore in antenna, creando spurie e disturbi ad apparati nelle vicinanze. Nell’Ultradyne questo non avveniva grazie alla bassa capacità tra placca e griglia del triodo. Queste tre versioni del circuito hanno in comune l’alimentazione periodica della placca del triodo amplificatore RF, senza alcuna tensione continua. Possiamo definirlo “circuito mescolatore con amplificazione RF ad interruzione ciclica”. Le prestazioni del circuito mescolatore Ultradyne sono di tutto rispetto e quindi è un mixer validissimo per essere utilizzato anche in ricevitori professionali per radiocomunicazione (radioamatori, ecc.). E’ sufficiente un buon amplificatore per RF (basso rumore e bassa distorsione) per ricavarne, in modo semplice, anche un buon mescolatore, dopo tutto è un mixer a commutazione. Più facile di così! Tuttavia l’Ultradyne ebbe un breve periodo di gloria (fu soprattutto di Lacault il merito di avergli dato notorietà e popolarità), tant’è che a metà degli anni trenta fu messo nel dimenticatoio. Dopo averci propinato per anni svariati circuiti di mescolatori a valvole; con multigriglie (sorde come campane!), circuiti con triodi più o meno complessi e strambi, con costose valvole a deflessione di fascio, ecc. ecc. e dopo averci inculcato che l’amplificazione RF prima del mixer doveva essere la più bassa possibile in modo da non “ubriacare” il mixer con segnali forti (nell’Ultradyne questo problema non sussiste), uno si chiede perché non averlo tirato fuori dal cassetto del dimenticatoio? Forse perché troppo semplice o troppo “antiquato”? E se fosse l'Ultradyne il mixer RF più vicino all’ideale? (Rif.3)

Fin qui si è discusso dell’ Ultradyne con valvole, ma una versione a stato solido? Non mi risulta che sia
mai stata pubblicata, quindi perché non un Ritorno al Futuro con un “Mixer Ultradyne a FET”?.......

 

 

 

*Qui il termine “ULTRADYNE” è riferito ad un circuito mescolatore con amplificatore RF a triodo e con anodo alimentato dal segnale a radiofrequenza dell’oscillatore locale e non dalla tensione continua (vedi  riferimenti)

 

 

 

RIFERIMENTI:

1- Chi ha realmente inventato l'Ultradyne?

2- Il circuito "Ultradyne" della Telefunken - The Telefunken "Ultradyne" circuit.

3- Vedi: Alla ricerca del Mixer RF ideale - www.radiopharos.it

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

The ingenious and original “ULTRADYNE”* mixer

 

 

 

 

                                     The superheterodyne was born in the mid/end of the first decade of the last century. Officially, the inventor of the superheterodyne is Lucien Levy who presented to the French office patent, in 1917, a patent application. The American Major Edwin Armstrong forwarded a patent application for its superheterodyne, also in France, in 1918. Other inventors and experimenters are mentioned in the history of the Superheterodyne but it is undoubtedly the Canadian R.A. Fessenden, with the invention of the heterodyne receiving system in 1901, who was the precursor. After all his system employed a "mixer", an "oscillator" and an "intermediate frequency" although, actually, it was an audio frequency. At that time, of great discoveries and inventions in the field of radio, various mixers were designed, but all exploited the non-linearity of the device, active or not, used as a mixer as the crystal diode and the thermionic tube. A great stir in the radio environment was caused when an article, written by the French R.E. Lacault, appeared in the American magazine Radio News in February 1924. The article referred to a superheterodyne receiver with a mixer of new concept and named Ultradyne. A triode anode fed only by the local oscillator RF voltage but with no DC voltage! There seemed to be a mistake in the diagram! An RF amplifier, with a three elements tube, used as a switch, simple, efficient and sensitive superior to all other mixers. Lacault was inspired by the circuit of R.A. Jouaust  patented in France in 1921. A circuit similar to the Ultradyne and to that of Jouaust had already been invented in 1920, in Germany by the Telefunken company, for reception of CW signals. In this circuit, to create the rhythmic interruption, and then the mixing, the radio frequency voltage of the local oscillator (pulsed, in this TFK version) was taken through a link, which in turn fed the plate of the triode in an alternating manner, no DC voltage was present. Signals beats or mixing were present in the A-B terminals (Figure 1). In Jouaust circuit the local oscillator signal was sent to the tube plate thru the headphones with a capacitor in parallel. In the headphones you could listen to the detected signal (AM or CW), see figure 2. As already reported Lacault presented his Ultradyne superheterodyne, for receiving AM signals, in 1924 (he asked for a patent the same year). In the radio receivers of the time with this configuration, whether they were of German construction or of other nationalities, and which used this type of mixer, reference was always to the Ultradyne circuit of Lacault and not that of the Telefunken or to that of Jouaust. In the Ultradyne the local oscillator signal was fed in the primary of the first intermediate frequency transformer so as to supply the plate of the "Modulator" alternately (ON / OFF). The IF signal was available in the secondary of the transformer (see figure 3). Almost all existing mixers of the time used to combine or to add to the RF signal that of the oscillator and then injected them to the input (grid, etc.) of the mixer, this produced an irradiation of the oscillator signal at the antenna, creating spurious and noise to equipment in the nearby. In the Ultradyne this did not happen due to the low capacity between the plate and the grid of the triode. These three versions of the circuit have in common the periodic supply of the triode plate of the RF amplifier, without any DC voltage. We can define it "Mixer circuit with RF amplifier interrupted cyclically". The performance of the Ultradyne mixer are very respectable and so it is very valuable also to be used in radio communications receivers (amateur radio, etc.). It’s sufficient to have a good RF amplifier (low noise and low distortion) for obtaining, in a simple way, also a good mixer, after all it’s a switching mixer. As easy as that! However the Ultradyne had a brief period of glory (especially Lacault was credited with having given him fame and popularity), so much so that in the mid-thirties it was put on the back burner. After they have been proposed, for several years, in tube mixing circuits; mixers with multigrids tubes (deaf as bells!), circuits with triodes more or less complex and weird, with expensive beam deflection tubes, etc. etc. and after they have instilled in us that the RF amplifier gain before the mixer had to be as low as possible so as not to get "drunk" the mixer with strong signals (in the Ultradyne this problem does not exist), one wonders why it has not been pulled out from the back burner? Perhaps because it’s too simple or too "old-fashioned"? Is the Ultradyne the RF mixer closer to the ideal? (Ref.3)

So far we have discussed of the Ultradyne with tubes, but a solid-state version? I am not aware that it has ever been published, so why not a Back to the Future with a "FET Ultradyne Mixer"? .......

 

 

 

*Here the term "Ultradyne" refers to a mixer circuit with a triode RF amplifier which anode is fed by the local oscillator RF signal and not by the DC voltage (see references).

 

 

 

REFERENCES:

1- Who really invented the Ultradyne?

2- Il circuito "Ultradyne" della Telefunken - The Telefunken "Ultradyne" circuit.

3- See: In search of the ideal RF Mixer - www.radiopharos.it

 

 

 

 

 

 

 




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