دائرة التجديد

في استقبال إشارات AM ، يُضبط كسب الحلقة بحيث يكون أقل بقليل من المستوى المطلوب للتذبذب (كسب حلقة أقل بقليل من واحد). ينتج عن ذلك زيادة كبيرة في كسب المُضخِّم عند تردد تمرير النطاق (تردد الرنين)، دون زيادته عند الترددات الأخرى. وبالتالي، تُضخَّم إشارة الراديو الواردة بمعامل كبير، يتراوح بين 10³ ^{و10⁵ ،} مما يزيد من حساسية جهاز الاستقبال للإشارات الضعيفة. كما أن الكسب العالي يُقلل من عرض نطاق الدائرة (يزيد من عامل الجودة Q ) بمعامل مماثل، مما يزيد من انتقائية جهاز الاستقبال. ^{[ 20 ]}

لاستقبال إشارات الراديو المستمرة ( شفرة مورس )، يتم زيادة التغذية الراجعة حتى الوصول إلى نقطة التذبذب. تُضبط الدائرة الرنانة لتوفير فرق يتراوح عادةً بين 400 و1000 هرتز بين تردد تذبذب جهاز الاستقبال وتردد إشارة محطة الإرسال المطلوبة. يتداخل الترددان في المضخم غير الخطي، مُولِّدين ترددات التداخل أو الترددات المتداخلة . ^{[ 21 ]} يقع تردد الفرق، الذي يتراوح عادةً بين 400 و1000 هرتز، ضمن النطاق الصوتي؛ لذا يُسمع كنغمة في مكبر صوت جهاز الاستقبال كلما كانت إشارة المحطة موجودة.

تُعرف عملية إزالة التضمين للإشارة بهذه الطريقة، باستخدام جهاز تضخيم واحد كمذبذب وخلاط في آن واحد، باسم استقبال أوتوداين . ^{[ 22 ]} مصطلح أوتوداين أقدم من أنابيب الشبكة المتعددة، ولا يُطلق على استخدام الأنابيب المصممة خصيصًا لتحويل التردد.

لاستقبال إشارات النطاق الجانبي الأحادي (SSB)، يتم ضبط الدائرة أيضًا للتذبذب كما في استقبال CW. ويتم ضبط التردد حتى يصبح الصوت المُزال منه التضمين مفهومًا.

تتطلب أجهزة الاستقبال التجديدية مكونات أقل من أنواع دوائر الاستقبال الأخرى، مثل دائرة TRF ودائرة التغاير الفائق . تكمن ميزة هذه الدائرة في قدرتها على الحصول على تضخيم (كسب) أكبر بكثير من الصمامات المفرغة باهظة الثمن ، مما يقلل عدد الصمامات المطلوبة وبالتالي تكلفة جهاز الاستقبال. كانت الصمامات المفرغة المبكرة ذات كسب منخفض وتميل إلى التذبذب عند ترددات الراديو . غالبًا ما كانت أجهزة استقبال TRF تتطلب 5 أو 6 صمامات؛ تتطلب كل مرحلة ضبطًا ومعادلة، مما يجعل جهاز الاستقبال ضخمًا، ويستهلك طاقة كبيرة، ويصعب ضبطه. في المقابل، كان جهاز الاستقبال التجديدي قادرًا في كثير من الأحيان على توفير استقبال كافٍ باستخدام صمام واحد فقط. في ثلاثينيات القرن العشرين، استُبدل جهاز الاستقبال التجديدي بدائرة التغاير الفائق في أجهزة الاستقبال التجارية نظرًا لأدائها المتفوق وانخفاض تكلفة الصمامات. منذ ظهور الترانزستور عام 1946، أدى انخفاض تكلفة الأجهزة الفعالة إلى إزالة معظم مزايا هذه الدائرة. ومع ذلك، شهدت الدائرة التجديدية في السنوات الأخيرة عودة متواضعة في أجهزة الاستقبال لتطبيقات الراديو الرقمي منخفضة التكلفة مثل فتاحات أبواب المرآب والأقفال بدون مفتاح وقارئات RFID وبعض أجهزة استقبال الهواتف المحمولة .

من عيوب هذا المُستقبِل، خاصةً في التصاميم التي تربط دائرة رنين الكاشف بالهوائي، ضرورة ضبط مستوى التجديد (التغذية الراجعة) عند ضبط المُستقبِل على تردد مختلف. تتغير مُعاوقة الهوائي بتغير التردد، مما يُغير تحميل دائرة الرنين المُدخلة بواسطة الهوائي، الأمر الذي يستلزم ضبط التجديد. إضافةً إلى ذلك، يتغير عامل الجودة (Q) لمكونات دائرة رنين الكاشف بتغير التردد، مما يستلزم ضبط مُتحكم التجديد. ^{[ 5 ] : ص 189}

من عيوب كاشف التجديد ذي الجهاز النشط الواحد في التشغيل التلقائي أن التذبذب المحلي يتسبب في ابتعاد نقطة التشغيل بشكل كبير عن نقطة التشغيل المثالية، مما يؤدي إلى انخفاض كسب الكشف. ^{[ 19 ]}

من عيوب هذه الدائرة أيضاً أنها قد تُشع إشارة من هوائيها عند ضبطها على التذبذب، مما قد يُسبب تداخلاً مع أجهزة الاستقبال الأخرى القريبة. ويمكن تقليل الإشعاع غير المرغوب فيه بإضافة مرحلة تضخيم ترددات لاسلكية بين الهوائي والكاشف التجديدي، إلا أن ذلك سيزيد التكلفة والتعقيد.

من عيوب أجهزة الاستقبال التجديدية الأخرى حساسية ضبطها وعدم استقراره. وتعود هذه المشاكل إلى سبب واحد: يكون كسب جهاز الاستقبال التجديدي في أعلى مستوياته عندما يعمل على حافة التذبذب، وفي هذه الحالة، تتصرف الدائرة بشكل فوضوي . ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} تقوم أجهزة الاستقبال التجديدية البسيطة بربط الهوائي كهربائيًا بدائرة ضبط الكاشف، مما يؤدي إلى تأثير الخصائص الكهربائية للهوائي على تردد الرنين لدائرة ضبط الكاشف. أي حركة للهوائي أو وجود أجسام كبيرة بالقرب منه قد تُغير ضبط الكاشف.

للاطلاع على الدور الأوسع لبراءات الاختراع والتراخيص في المراحل المبكرة لتطوير الراديو، انظر

قام إدوين أرمسترونغ ، مخترع راديو FM ، بتسجيل براءة اختراع أمريكية رقم 1113149 عام 1913 حول الدائرة التجديدية عندما كان طالبًا في السنة الثانية بالجامعة. ^{[ 26 ]} وحصل على براءة اختراع الدائرة التجديدية الفائقة عام 1922، وجهاز الاستقبال الفائق التغاير عام 1918.

قدّم لي دي فورست طلب براءة اختراع أمريكية رقم 1170881 عام 1914، مما أدى إلى نزاع قضائي حاد مع أرمسترونغ، الذي كان قد حصل على براءة اختراعه للدائرة التجديدية في العام نفسه. استمرت الدعوى القضائية حتى عام 1934، مرورًا بمراحل الاستئناف وصولًا إلى المحكمة العليا . ربح أرمسترونغ القضية الأولى، وخسر الثانية، وتعادل في الثالثة، ثم خسر الجولة الأخيرة في المحكمة العليا. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

عندما طُرح جهاز الاستقبال التجديدي، كانت الصمامات المفرغة باهظة الثمن وتستهلك طاقة كبيرة، بالإضافة إلى تكلفة البطاريات الثقيلة وحجمها الكبير. لذا، لبّى هذا التصميم، الذي يحقق أقصى كسب من صمام واحد، احتياجات مجتمع الراديو المتنامي، وازدهر فورًا. ورغم أن جهاز الاستقبال الفائق التغاير يُستخدم على نطاق واسع اليوم، ^{[ 29 ]} إلا أن الراديو التجديدي حقق أقصى استفادة من عدد قليل جدًا من المكونات.

خلال الحرب العالمية الثانية، استُخدمت الدائرة التجديدية في بعض المعدات العسكرية، ومنها جهاز الراديو الميداني الألماني "Torn.Eb". ^{[ 30 ]} كانت أجهزة الاستقبال التجديدية تحتاج إلى عدد أقل بكثير من الصمامات الإلكترونية واستهلاك أقل للطاقة لتحقيق أداء مماثل تقريبًا.

وجدت دائرة مشابهة، وهي كاشف التجديد الفائق ، استخدامات عسكرية بالغة الأهمية خلال الحرب العالمية الثانية في معدات تحديد الصديق والعدو . ومن الأمثلة على ذلك، جهاز الثايراترون المصغر RK61 الذي طُوّر عام 1938، والذي صُمم خصيصًا ليعمل كصمام ثلاثي فراغي عند جهد أقل من جهد التشغيل، مما يسمح له بتضخيم الإشارات التناظرية ككاشف تجديد فائق ذاتي الإخماد في أجهزة استقبال التحكم اللاسلكي . ^{[ 31 ]} وكان هذا التطور التقني الرئيسي الذي أدى إلى تطوير الأسلحة التي يتم التحكم فيها لاسلكيًا خلال الحرب، والتطور الموازي لهواية تصميم النماذج التي يتم التحكم فيها لاسلكيًا . ^{[ 32 ]}

في ثلاثينيات القرن العشرين، بدأ تصميم التغاير الفائق يحل تدريجيًا محل جهاز الاستقبال التجديدي، نظرًا لانخفاض تكلفة الصمامات الإلكترونية بشكل كبير. في ألمانيا، ظل هذا التصميم مستخدمًا في ملايين أجهزة الاستقبال الألمانية الشعبية ( Volksempfänger ) وأجهزة الاستقبال الألمانية الصغيرة (DKE). حتى بعد الحرب العالمية الثانية، ظل التصميم التجديدي حاضرًا في التصاميم الألمانية البسيطة التي ظهرت في أوائل فترة ما بعد الحرب، على غرار أجهزة الاستقبال الشعبية والصغيرة، وذلك بسبب نقص المواد. وكثيرًا ما استُخدمت صمامات عسكرية ألمانية مثل "RV12P2000" في هذه التصاميم. بل وُجدت تصاميم للتغاير الفائق تستخدم جهاز الاستقبال التجديدي كجهاز مُدمج للتردد المتوسط ​​ومزيل التضمين مع تجديد ثابت. كان التصميم فائق التجديد موجودًا أيضًا في أجهزة استقبال البث الإذاعي FM المبكرة حوالي عام 1950. وفي وقت لاحق تم التخلص منه بشكل كامل تقريبًا من الإنتاج الضخم، ولم يتبق إلا في مجموعات الهوايات وبعض التطبيقات الخاصة، مثل فتاحات البوابات.