ニュートロダイン
1923年3月2日、コロンビア大学で開催されたアメリカ無線学会で発表された、ヘイゼルタイン社のニュートロダイン受信機の試作機。同調式無線周波数増幅段が2段設けられていた。 （拡大写真、下）中和信号を取り出す3つの段間結合コイルが見える。

1922年にルイス・ヘイゼルティンによって発明されたニュートロダイン式ラジオ受信機は、特殊な同調型無線周波数（TRF）受信機の一種であり、三極管RF管の不安定性を引き起こす電極間容量を打ち消す、つまり「中和」することで[ 1 ] [ 2 ]、初期のラジオ受信機のスピーカーで「キーキー」または「ハウリング」ノイズの原因となる寄生振動を防止した。ほとんどの設計では、RF増幅器の各同調型陽極コイルに小さな追加巻線を追加することで、小さな逆位相信号を発生させていた。この信号は、特殊な可変トリムコンデンサで調整することで、プレートとグリッド間の容量を介してグリッドに結合される漂遊信号を相殺することができた。ニュートロダイン回路は、1930年代にスーパーヘテロダイン受信機に取って代わられるまで、ラジオ受信機で広く使用されていた。

歴史

初期の同調型無線周波数（TRF）受信機は、RF増幅段が不安定だったため、高ゲインで動作させることが困難でした。当時の大きな問題は、三極真空管の電極間容量が高く、プレート回路とグリッド回路の間に意図しないフィードバックを引き起こすことでした。これがしばしば発振を引き起こしました。これらの発振は、可聴な笛のような音、つまり「ハウリング」を生じさせ、当時の訓練テキストにも記載されていました。[ 3 ]この問題は、TRFの構造自体ではなく、当時入手可能な真空管の電気的特性に主に起因していました。

ゼネラル・エレクトリック社のチャールズ・W・ライスによる以前の研究では、グリッド・プレート間の容量結合を打ち消すために意図的に逆電圧を印加する真空管アンプ回路が提案されていました。この手法は現在では中和処理の初期例として認識されていますが、特定の真空管ステージに限定されており、回路手法としては一般化されていませんでした。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

電極間容量によって引き起こされる不安定性に対処するため、ルイス・ヘイゼルティンは、等しく反対方向のフィードバック経路を導入することで容量結合を打ち消す方法を開発した。これは後に中和として知られる。ヘイゼルティンは1919年からこの技術の特許を申請しており、回路間の容量結合を抑制するための一般的な方法として説明している。[ 1 ]彼は1923年の論文で、この技術を同調型無線周波数増幅と完全な受信回路に応用したことを述べている。[ 2 ] 中和は後に、同調型無線周波数受信機の三極管RF増幅器を安定させる方法として標準的な技術書で説明されている。[ 7 ]

1922年、スティーブンス工科大学のヘイゼルティン研究室で働いていたハロルド・A・ホイーラーは、多段受信機で中和を利用できるようにする実用的な調整方法を開発した。[ 8 ]これらの技術はニュートロダイン受信機の実用的な基礎を形成した。

1930年代までに、真空管製造技術の進歩により、制御グリッドとプレート（ミラー）間の容量を低減した四極管が開発されました。これらの進歩により、中和を必要としないTRF受信機の製造が可能になっただけでなく、エドウィン・アームストロングのスーパーヘテロダイン設計が家庭用受信機として実用化されました。そのため、ニュートロダインを含むTRF回路はラジオ受信機では時代遅れとなり、スーパーヘテロダイン設計に取って代わられました。

ニュートロダイン中和技術は、無線送信機のRF電力増幅器などの寄生振動を抑制するために他の用途でも引き続き使用されています。[ 7 ] [ 6 ]

TRF受信機で使用される同調型RF増幅段。 真空管の内部グリッド・プレート間容量C gp は、出力から入力へのフィードバック経路を提供します。周波数と回路条件によっては、このフィードバックが再生され、増幅段の発振を引き起こす可能性があります。
オリジナルのニュートロダイン回路。C N は、最初の信号とは180°位相がずれた2番目のフィードバック信号をグリッドに印加し、最初の信号をキャンセル（「中和」）して発振を防止します。この信号は、中間結合変圧器T2の逆相巻線（ b ）から取り出されます。
フィードバックがT2の一次側ではなく二次側から取得される修正ニュートロダイン回路。
ウォーレン・ハーディング米大統領のヨット「メイフラワー号」で使用されたニュートロダイン受信機

商業的採用

ニュートロダイン受信機は1920年代初頭に商業生産に入りました。1923年以降、ヘイゼルタインの中和特許は、独立系無線製造業者協会（IRMA）の会員を含む独立系メーカーグループにライセンス供与されました。当時の資料によると、1920年代半ばまでに12～14社のメーカーがライセンス供与を受けたニュートロダイン受信機を製造していました。 [ 3 ]これらのライセンス供与により、RCA以外の企業も、再生方式とスーパーヘテロダイン方式の主要な特許がRCAによって管理されていた時代に、競争力のある受信機を製造することができました。[ 8 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b US1450080A、ヘイゼルタイン、ルイスA.、「中和容量カップリングの方法および電気回路配置」、1923年3月27日発行 
  2. ^ a bヘイゼルタイン、ルイジアナ州（1923年3月）「容量結合を中和する同調型無線周波数増幅」（PDF）アメリカ無線クラブ紀要2（8）：3-8。
  3. ^ a b「ラジオトリシャン、国立ラジオ研究所、レッスン20」（PDF）。1930年。
  4. ^ US1334118A、ライス、チェスターW.、「小電流増幅システム」、1920年3月16日発行 
  5. ^ 「CWライス工学殿堂」edisontechcenter.org . 2026年1月29日閲覧。
  6. ^ a b Heydari, Payam (2017-11-16). 「高周波増幅器の中和技術」 www.arrl.org . 2026年1月29日閲覧。
  7. ^ a bターマン、エモンズ (1943).無線工学（第1版）. マグロウヒル. pp.  468– 470.{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 日付と年 (リンク)
  8. ^ a b「Dr. Harold A. Wheeler」 NAEウェブサイト。 2026年1月28日閲覧。
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