Pentodos de radiofrecuencia, de la mejora sobre los tetrodos a la creación del RADAR

A principios de los años 30, "la Válvula Maestra " era Mullard, de la mano de Philips, este The Master Valve, era el eslogan que empleaban en aquellos agitados años termoiónicos, en sus carteles propagandisticos y en sus cajaú. Básicamente, el auge de emisoras de radio publicas, debió de suponer la mejora de los receptores de radio, implantándose el del tipo superhetereodino. Como sabemos, un receptor de este tipo, necesita de un mezclador y un oscilador local.

Mullard presentaba 2 formas de montar este circuito. presentaba el tubo octodo, del tipo FC4, para receptores de alterna y el FC13, para receptores universales ( pueden ir con ac y dc). Y otra forma, era el empleo de un tubo múltiple, formado por un triodo y un pentodo, el tubo TP4.

El Octodo, como su nombre lo indica, es una válvula de 8 electrodos, que tiene  seis rejillas y un ánodo dispuesto concéntricamente alrededor de un solo cátodo. Su disposición de rejillas, era cátodo, rejilla g1 y g2, triodo oscilador, g3 pantalla, g 4, cátodo virtual del mezclador,g5  pantalla y g6, mezclador. placa.

Debido al potencial positivo en la pantalla (g3), la corriente de electrones se acelerará y los electrones  pasarán al espacio entre g3 y g4, pero debido al  negativo aplicado a la reja  de control, g4, estos los electrones serán rechazados, con el resultado de que la región entre las Rejillas 3 y 4 estará ocupada por una "carga espacial" pulsante a una frecuencia heterodina.

De esta "carga espacial" o "cátodo virtual", los electrones serán extraídos por la acción del ánodo del octodo. Debe entenderse que este flujo de electrones oscilará a una frecuencia heterodina, y con esta frecuencia se mezclará la señal de radiofrecuencia modulada aplicada a la rejilla de control, G 4.

Así, el cátodo virtual con las Rejillas 4, 5 y 6 y el ánodo forman un elemento mezclador de pentodo que está diseñado para tener características de mu variable.

Las principales ventajas del cambiador de frecuencia Mullard Octode pueden resumirse de la siguiente manera:
(a) El acoplamiento de electrones minimiza la re-radiación y simplifica el diseño del circuito.
(b) Debido a la separación de las funciones de oscilador y mezclador, y a las características de mu variable de la válvula, AVC se puede aplicar al mezclador así como a las etapas de IF y / o RF.
(c) Debido a la característica de pentodo del mezclador, la tensión de la red auxiliar no es crítica, por lo que no se requiere un potenciómetro caro para ajustar esta tensión.

El triodo-pentodo de Mullard, Esta válvula comprende un elemento mezclador de pentodo HF de mu variable y un oscilador de triodo, que emplean un cátodo común pero adecuadamente apantallados entre sí. Este tubo era utilizado por algunos diseñadores que preferian hacer el receptor utilizando circuitos separados como anteriormente se hacia, solo que se simplificaba el montaje al utilizar un solo tubo.

Tanto el octodo FC4 o el triodo.pentodo TP4, fueron introducido en 1934. 

El empleo de un octodo, era símbolo de modernidad en esa época, por ejemplo, el receptor Philips 522A, SuperOctode.

https://www.radiomuseum.org/r/philips_522a.html

En definitiva, el avance de las válvulas, va de la mano en la evolución de la radio y en su forma o manera de hacerse grande. He considerado importante hablar del mezclador de los receptores europeos antes de seguir con los pentodos de RF, que veremos otro día. Miraremos como fué el paso comercial del tetrodo al pentodo.

Pd, FC4 es igual a AK1, pero con otra base.

y añado otro receptor de 1934 que lleva la FC4. Tengo un chasis parecido en fase de restauración, a espera de hacerme con una AC044

https://www.radiomuseum.org/r/clarke_co_atlas_7_5_8_758.html?language_id=5

Acabo de caer, que no tengo constancia de receptores de comunicaciones europeos de a mediados de los 30. la verdad es que estoy mas puesto en radios de comunicaciones americanas que ya tenian implantado el "trio mágico " de RCA en 1936. No se si Murphy o Marconi, tendrian algo militar o marino. Investigaré.

73, Fran

 Con esta foto, muestro un receptor Philips 522A Superoctode por dentro, que estuvo en mi cuarto de radio con un problema de bajo volumen.

En primera línea, las válvulas, de izquierda a derecha, la Ak1, octodo, la AF2, pentodo de frecuencia intermedia, una E446, pentodo de preamplificadora  de audio, una AB1, que se ve detrás, detectora , doble diodo aunque solo usa uno de ellos, la E443H, pentodo del amplificador de audio y la rectificadora de onda completa, 506.

Este receptor, está prácticamente sin tocar desde que se fabricó en 1934, tiene el circuito intacto y así lo dejaré. Evidentemente, tiene algunos achaques que se le pueden corregir, tiene baja de emisión la AF2, que es la que le hace tener poco volumen, y uno de los diodos de la 506 esta agotado.

Por lo demás, soy partidario de no tocar mucho en receptores que funcionan y mantienen mas o menos originales sus componentes.

Las válvulas doradas, os recuerdo que son así porque su pintura es metálica y sirve para apantallarlas del medio exterior. La forma de globo de la E443h y la 506, indica que son tubos de la década de 1930. En esa década, se cambió la forma de ampolla haciéndola algo mas pequeña y con una forma que recuerda a la botella de coca cola, se le llama a ese envoltorio ST de estándar. En la foto, el octodo ya tiene ampolla ST.

Los transformadores de FI, en este receptor, van por debajo del chasis.

73, Fran

El "triodo con rejilla pantalla" screen grid en ingles, conocido como "tetrodo" lo inventó el sr Walter H. Schottky mientras trabajaba para Siemens & Halske durante la primera guerra mundial en Alemania. Este señor, de profesion Fisico, es el mismo que predijo en 1938, el efecto de los diodos Schottky. Su padre, era matematico y, llevan su nombre el EFECTO  SCHOTTKY, el DEFECTO SCHOTTKY, la BARRERA SCHOTTKY, el CONTACTO SCHOTTKY y la ANOMALIA SCHOTTKY.

Aunque la invención del "superhetereodino se le atribuye a Armstrong, Schottky había publicado anteriormente un articulo similar a esta invención ,  en una revista técnica .

Sobre Siemens, decir que era la dueña de Osram y el 50%  Telefunken, junto a  AEG, hasta 1941. Una de las innovaciones de este coloso de las instalaciones eléctricas, telégraficas y de teléfonia en su fabricación de los receptores de radio, era dotarlos de un gran dial, para tener mas campo y buscar mejor sintonía. Siemens no hizo muchas radios Broadcast  bajo su marca, dejándole este cometido, a Telefunken ( compañia de equipos de telegrafia sin hilos) , este comentario, me ha recordado a mi receptor Siemens, E566, de gran dial...

Otro aspecto curioso de los receptores siemens, era que parecian mas a un teléfono que a un receptor de radio y su principal contribución a la electronica de finales de los años 20 fué obra de telefunken, con  el tetrodo RENS1204

El Tetrodo, se desarrolló a partir del triodo y que fué un intento de mejora sobre el comportamiento de este último en trabajos con radiofrecuencias, tuvo una vida corta, se fabricaron pocos modelos, ya que pronto, se sacó el pentodo para mejorar su comportamiento en radiofrecuencia. Realmente, la importancia del invento, es la Screen Grid, no esta vávlula para la aplicación en  señales débiles.

Hay que señalar que, somos radio-aficionados y lo que nos gusta es meter muchos Kw en la antena, que la mayoria de nosotros asociamos  un equipo de válvulas=a mucha potencia,  pero, la dificultad mas grande de un sistema de radio, está en el receptor, en ampliar esas micras de voltio que llegan a una antena, amplificarlas y sacar la información que nuestro interlocutor nos envía.

Las válvulas de transmisión, tienen otro comportamiento y otro tipo de trabajo. Su estructura interna está diseñada para que no se deforme por el calor disipado y tenga la capacidad de aguantar fiablemente su cometido. Aqui en estos hilos, los comentarios no tienen una aplicacion en esos tubos de transmisión ni en sus circuitos.

En Philips Mullard, la equivalente al la RENS1204, fue la E442, DE 1928, la E442S, de 1929. Otro tetrodo de este fabricante, fue el E462, que seguramente sea una evolucion del e442. Curiosamente, el E446, ya es un pentodo que basicamente es una evolución de la E442.

Bajo la marca Philips, se denomina a este pentodo como E446 y bajo la marca Mullard, se nombra como SP4, ambas son identicas.

73, Fran

Ya estamos dentro de la harina del hilo, LOS PENTODOS DE RADIO. Vamos a aclarar unas cosillas interesantes. 

Pentodos hay de varios tipos y aplicaciones, vamos a diferenciarlos y comprender su aplicación. Vamos a dejar a un lado las válvulas de potencia, tanto de audio como de transmisión y nos centramos en señales, señales que hay que amplificar y hacerlo bien.

Un dial de una radio genera un buen recorrido de frecuencia y más,  si podemos conmutar bobinas o tanques LC para sintonizar diferentes frecuencias en una antena, el espectro es bien amplio. Con este comentario, me estoy acordando del National Nc100 y sus Bovedas de bobinas, la "catacumba" desplazable le llaman los aficionados estado unidenses. https://www.radioblvd.com/NC100.htm

Esto con los tetrodos, y por eso se desecharon,  generaba un problema por las capacidades internas de las propias válvulas. También, el receptor superhetereodino, nos brinda ya ( en los años 30) una cierta estabiliadad al hacer uso de la Frecuencia Intermedia y reducir el paso amplificador final de RF a uno o dos transformadores sintonizados o resonantes. Pero , existe otro problema, la intensidad o cantidad de radiación electromagnética que llega a la antena. Si es muy fuerte, nos saturará el amplificador de FI, si es muy débil, apenas tendremos suficiente señal para, tener una calidad en el altavoz audible.

Cacharreando en la construcción de las válvulas, se había descubierto que dependiendo  de como se monte las reja de control sobre el catado, el comportamiento eléctrico  era variable. Y este fenómeno mecánico, sirvió para hacer mucho mas confiable el comportamiento de dichas válvulas. Esto se llama pendiente de ganancia o MU. La pendiente de la curva característica Ip = f (Vg), para Vp = constante.

Hay tres tipos,  pendiente de corte abrupto, de corte alejado y de pendiente variable. En los triodos, tetrodos y otras válvulas, también existe estos términos, no es algo exclusivo del pentodo.

La pendiente de corte abrupto, se consigue poniendo la rejilla de control  muy próxima al cátodo y con las espiras muy juntas, esto hace que la curva caracteristica sea muy vertical o muy pronunciada, a una tensión de Vg baja.

La pendiente de corte alejado, se consigue poniendo la rejilla de control mas separada del cátodo y con espiras separadas, esto hace que la curva caracteristica sea mas parecida a la horizontal, necesitándose una tensión de Vg elevada.

Si se construye la estructura de la rejilla combinando la forma de las dos anteriores,, espiras juntas en la parte inferior y superior del cátodo y separadas en el centro,  se consigue  obtener un comportamiento de la pendiente de la válvula variable, , en la que la pendiente es baja para tensiones negativas de rejilla elevadas y alta para bajas tensiones negativas de rejilla.

Por lo tanto, para el empleo de válvulas  en pasos amplificadores de radiofrecuencia en receptores superheterodinos, tanto en la parte de alta frecuencia como de media, se suele emplear pentodos de pendiente o mu variables, controlando las polarizaciones de vg con la tensión obtenida en la salida del detector, haciendo que se limite la ganáncia de las señales fuertes y se aumente la amplificación de las señales débiles, intentando así, igualar las señales de audio que llegan al paso amplificador de baja frecuencia. 

Esto es una norma general, en la práctica y dependiendo del diseño del receptor, podemos encontrar diferentes etapas y diferentes tipos de pentodos mezclados, por ejemplo, la etapa de frecuencia intermedia de una televisión en blanco y negro de válvulas,  lleva por lo general, 1ª etapa de FÍ, un pentodo de EF183, de pendiente variable, 2ª etapa de FI, otra EF183, idem y la 3ª etapa de FI, una EF184 de alta ganancia y de corte o pendiente recta ( o abrupta) Las dos primeras etapas, aplican el CAG, la tercera ya no, ya lo que se  necesita es ganancia a saco de la señal bien filtrada  que suministran los dos pasos anteriores.

Próximo capitulo, hablamos de algunas válvulas y sus vidas....

73.

Vamos a dar un paso atrás, vamos a 1927, en esa fecha Philips inventa el pentodo y de ello se beneficia su filiar por aquel entonces Mullard.

Pues bien, el primer pentodo que se fabrica y que da buen resultado fué para aplicaciones en receptores de radio pero no en su etapa de rediofrecuencia. Se diseñó para las etapas de potencia de audio, ya que los tetrodos, auto-oscilaban. Salió como innovación en 1928 denominada "PENTONE" y la publicidad de la época, señalaba que, pese a que era un tubo de "superpotencia" tenia una alta ganancia, haciendo posible la eliminación de un paso entre el detector y la etapa de potencia. Me refiero a las Pm22 y la Pm24 denominados así por Mullard y que en realidad, fueron fabricados en Philips Holanda. La PM22 y la PM24, eran de caldeo directo, pensadas para ser usadas en receptores de baterías y la potencia suministrada, no superaba los 2w.

Pero no creáis, los pentodos tuvieron un camino difícil al  principio, para generalizar su empleo en receptores, por un lado, al tener caldeo directo, estos tubos se limitaron al uso de receptores de baterías, y también tenian otra importante pega, su alta amplificación, requería tener una impedancia de salida mas alta, esto mermaba la respuesta de frecuencia en el altavoz. Esto supuso, que realmente, el pentodo era útil o tenia buena respuesta con altavoces de bobina móvil. Los altavoces de bobina móvil, se inventaron en 1926. Ofrecían una calidad de sonido mucho mejor que los altavoces de bocina o de hierro móvil utilizados hasta la época, pero al principio, tenian una sensibilidad bastante baja debido a la dificultad de producir industrialmente, imanes de calidad, de poco peso y baratos.

Realmente, el primer pentodo consolidado y que se podía utilizar en receptores de alterna, fue el AC/PEN, fabricado por Mazda.

Mazda era la marca registrada por General Electric en 1909 para sus bombillas de incandescencia con filamento de tunsgteno. Este tipo de bombilla, producía mas luz y gastaba menos energía que las de filamento de carbono.

La filial británica de Mazda era la Edison and Swan Light Company , Ediswan.

Ediswan en Inglaterra, produjo una gran cantidad de válvulas y tubos de rayos catódicos, bajo la marca Mazda y Ediswan. 

El tubo AC/PEN, se convirtió en un estándar de la época y fué copiado por varios fabricantes de la época, proporcionaba 3w y se introdujo en 1930.

La respuesta de Mullard a este tubo, no fue hasta 1933, con la Pen4VA. Antes, Philips consiguió fabricar radios de alterna con tubos de caldeo directo, Mullard no era un fabricante de receptores de radio propiamente dicho, fabricaba tubos para terceros y durante esos años, siguió perfeccionando los pentodos para usarlos en receptores de continua, sacando el Pen20. Un dia, seguiremos este hilo de los pentodos de audio de potencia, ahora sigamos con los de radiofrecuencia.

El primer pentodo de radio frecuencia, lo introduce la compañia A.C Cossor y fue el MS/PenA en 1930.

A.C Cossor, era un fabricante de cristaleria científica que se estableció en 1859. Su hijo, fué el que se introdujo en el negocio de tubos de rayos catódicos y de rayos x. Actualmente, sigue fabricando cristaleria cientifica. Con la experiencia adquirida en la fabricación de tubos electrónicos, no le fue muy dificil diversificar la producción de los mismos y abrir otras ramas de la electrónica, como la fabricación de vólvulas y receptores de radio.

El pentodo MS/PenA, no fue muy exitoso por su baja impedancia de salida. Hasta 1933, no nació la ola de los pentodos de radio frecuencia, introduciéndose en ese año, el SP4 de Mullard, el MS PEN de Cossor y Msp4 de Mazda.

73.Fran

Como adelantaba, el primer pentodo fiable alimentando su filamento con corriente alterna y calentando el cátodo indirectamente, fue el AC/PEN.

Pero, por qué lo hacia tan innovador y exitoso?

Los años 20 y 30, tuvieron que ser unos años de increíble desarrollo electrotécnico, ya no solo de la radio, que es lo que nos ocupa, sino también de la electricidad y su distribución. La guerra de las corrientes, parece que llegaba a su fin y se estandarizaba al empleo de corriente alterna para el suministro en los hogares. Esto le costo a nuestros pentodos, un periodo de mejora del dispositivo inicial, en algunos aspectos que ya hemos mencionado, pero la mejora mas importante para poder ser utilizados en Radiofrecuencia y con corriente alterna, fue en el sistema calentador o fllaménto.

Las innovaciones del AC/PEN, que recuerdo, era un tubo de salida de audio, que no daba mas de 2 o 3w, de alta ganancia, que no necesitaba etapa previa, están dar calor indirectamente al cátodo, se requiere una potencia superior y esto, tenia como consecuencia que los electrodos internos y rejillas, se deformaban. Los triodos de la época, daban esa potencia de salida de audio de sobra con caldeo directo, pero, a costa de absorber mucha energía y necesitar un paso previo. Y si a los pentodos de caldeo directo se les ponía alterna , debido a su alta ganancia, se amplificaba el rizado de la fuente y se escuchaba por el altavoz.

Pero, como se consigue hacer un cátodo de caldeo indirecto exitoso?

El sistema es introducir un filamento de caldeo dentro de un tubo que es de un material termoiónico y aislarlo. Esto se le llamó cátodo de recubrimiento deslizante inventado por EY Robinson que trabajaba para la empresa Metrovick.

Otra innovación de Metrovick, fue la forma de montar la rejilla de control en los triodos, que consistía en tener una sola barra de soportación pero muy rígida y estaba rodeada por la placa en solo 3 lados. Esto le daba cierta estabilidad contra el microfonísmo que padecián ciertas válvulas de alta ganancia a partir de 1920. A este invento se le llama "shortpath" o camino corto.

Metrovick, comercializaba tubos bajo la marca Cosmos y su principal foco de negocio, era ofrecer sus tubos a usuarios que ya tenian receptores de radios de baterías o de corriente continua para transformarlos a corriente alterna, que ya empezaba a ser la línea estándar de los hogares de la época. E AC/PEN de Mazda, ya llevaba incorporado estas dos innovaciones exitosas, Metrowick, iba de la mano de Ediswan ( MAZDA). Hablamos de dispositivos muy rudimentarios, casi de laboratorio, se mejoraban cada poco, intentando dotarlos de fiabilidad, Esto se conseguía, alargando la placa, agrandando la ampolla, ect, y claro, cada mejora, suponía una referencia nueva de dispositivo.

Entre 1926 y 1940, casi se sacaba un tubo nuevo por año, mejorado en los defectos de su antecesor.

Y claro, esto son mejoras técnicas digamos que mecánicas, ahora imaginad cuando se le aplica radiofrecuencia, saliendo a la luz, defectos nuevos.

El caso es, que curiosamente, la forma de construir es lo que especializa al dispositivo.

El Sp4 de Mullard, fue uno de los primeros dispositivos fiables de 5 electrodos construido para su uso en etapas de radiofrecuencia y de frecuencia intermedia, con caldeo indirecto y especial, para ser usado en receptores de corriente alterna Su fabricante, era Philips y lo hacia bajo la nomenclatura E446. Tarda en calentarse 35 segundos alimentada a 4v y con 1 A. Su principal defecto, era que no era adecuada para trabajar en un amplificador con control automático de ganancia, ya que era de pendiente fija. Quizás su mejor aplicación fué la de ser usada como detector o de ultima etapa de FI. Paralela al lanzamiento del SP4, Mullard sacó también el VP4, un tubo de idénticas prestaciones, pero de pendiente variable, pensadas mas en etapas amplificadoras de Rf o de Fi. Ambos tubos, salieron en 1933 con la base B5 y un año mas tarde, se fabricaban con base B7.

También la VP4, tuvo la versión A y B.

73. Fran