Ο Κρύσταλλος

[p.gabr]

Ο Κρύσταλλος

Χρησιμοποιήθηκε σε πομπούς και δέκτες δίνοντας ακρίβεια στην συχνότητα.
Πομποί και δέκτες με εσωτερικούς η εξωτερικούς αφαιρούμενους κρυστάλλους συνόδευαν τις συσκευές.
Ένα ορυκτό υλικό που με την κατάλληλη επεξεργασία έδωσε άλλη τροπή στις επικοινωνίες. Υπήρξαν συσκευές που μπορούσαν να λειτουργούν με vfo αλλά και με κρυστάλλους αλλά και συσκευές που λειτουργούσαν μόνο με κρυστάλλους. Αργότερα την δεκαετία του '50 είχαμε συνδυασμούς κρυστάλλων και παράγωγη πολλών συχνοτήτων. Τα πρώτα βήματα προς κρυσταλλικά συνθεσάιζερ, είχαν πλέον γίνει!

Λίγα λόγια

Ο χαλαζίας (Quartz) είναι η μια από τις τρεις κρυσταλλικές μορφές του SiO2. Ο κρύσταλλος χαλαζία βρίσκεται σαν ορυκτό σε πολύ μικρές ποσότητες, γι' αυτό παράγεται συνθετικός κρύσταλλος.
Ορισμένοι κρύσταλλοι έχουν την εξής ιδιότητα: Με την εφαρμογή μηχανικών πιέσεων πάνω τους παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Το φαινόμενο αυτό της μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική, από ένα κρύσταλλο, ονομάζεται πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο. Παρατηρήθηκε όμως και το αντίστροφο φαινόμενο: Με την εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου σε ένα κρύσταλλο, παρατηρούνται ταλαντώσεις μετατρέποντας την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική. Αυτό το φαινόμενο εκμεταλλευόμαστε για την κατασκευή κρυστάλλων ταλαντωτών με τους οποίους μπορούμε να αντικαταστήσουμε τα κυκλώματα συντονισμού.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει το ηλεκτρικό ισοδύναμο κύκλωμα του κρυστάλλου και τη μεταβολή της σύνθετης αντίστασης του Ζ, με τη συχνότητα (καμπύλη απόκρισης):

Η ωμική αντίσταση R, η αυτεπαγωγή L και η χωρητικότητα σειράς Cs του ισοδύναμου κυκλώματος παριστάνουν ηλεκτρικά ισοδύναμα μεγέθη των μηχανικών χαρακτηριστικών δόνησης του κρυστάλλου. Η παράλληλη χωρητικότητα CP, παριστάνει την ηλεκτροστατική χωρητικότητα μεταξύ των ηλεκτροδίων του κρυστάλλου.
Όπως φαίνεται και από την καμπύλη απόκρισης, ο κρύσταλλος έχει δυο συχνότητες συντονισμού, μιας σειράς fos, όπου η σύνθετη αντίσταση του είναι μικρή και μια παράλληλη fop, όπου η σύνθετη αντίσταση του είναι μεγάλη. Και στις δυο περιπτώσεις το Q του κυκλώματος είναι μεγάλο. Για τους περισσότερους κρυστάλλους, η διαφορά της fop-fos μεταξύ των δυο συχνοτήτων συντονισμού τους είναι πολύ μικρή. Τον κρύσταλλο μπορούμε να τον συντονίσουμε στη μια ή την άλλη από τις δυο συχνότητες συντονισμού.

Κλασικοί Ταλαντωτές LC TP.TC

Για να λειτουργήσουν αυτά τα κυκλώματα (οι ταλαντωτές) χρειάζονται μια θετική ανάδραση ώστε να έχουμε ταλάντωση (ανατροφοδότηση από την έξοδο προς την είσοδο). Την ανάδραση αυτήν την προσφέρει εδώ η χωρητικότητα ανόδου/πλεγμάτων.

Ταλαντωτής κρυστάλλου

Βλέπουμε εδώ διάφορες συνδεσμολογίες και τις ομοιότητες με το ανωτέρω κύκλωμα.
Όμως κοιτώντας προσεκτικότερα το κύκλωμα θα διαπιστώσουμε κάτι περίεργο που ανατρέπει όλη την λειτουργία. Η ανάδραση όπως φαίνεται είναι αρνητική, γιατί ως γνωστόν υπάρχει διαφορά φάσεως 180 μοιρών εισόδου-εξόδου κάτι που καταστέλλει την ταλάντωση και το χρησιμοποιούμε στους ενισχυτές.
Και πράγματι δεν λειτουργεί εάν το ανοδικό LC είναι ακριβώς συντονισμένο στην συχνότητα του κρυστάλλου η του LC οδηγού.
Το κύκλωμα αυτό λειτουργεί και έχουμε έναρξη ταλάντωσης, με τον ελαφρύ αποσυντονισμό προς υψηλότερη συχνότητα του LC ανόδου, δίνοντας στο κύκλωμα μια επαγωγική συμπεριφορά, που θα δημιουργήσει την θετική ανατροφοδότηση του κρυστάλλου η του LC οδηγού πλέγματος.
Τo τελευταίο σχέδιο pierce χρησιμοποιείται κυρίως σε δέκτες και μια σύγκριση με το ένθετο κύκλωμα t/r, θα μας δείξει ότι δεν υπάρχει καμία διαφορά.

Διάφοροι κρύσταλλοι

Κρυσταλλικά φίλτρα

Χάρις στα εκπληκτικά χαρακτηρίστηκα τους έχουν μεγάλη εφαρμογή σε διατάξεις φίλτρων σε κυκλώματα πομποδεκτών. Κρυσταλλικά φίλτρα μέσης συχνότητας φίλτρα SSB (USB, LSB) θα εξακολουθήσουν να υπάρχουν για πολλά χρόνια ακόμα, καθώς και σε πολλές άλλες εφαρμογές.

Πομποδέκτης WS NO -46

Δεν ήταν μόνο αυτό που πρόσφερε ο κρύσταλλος. Η σταθερότητα του συχνότητα άνοιξε νέους δρόμους στην μετάδοση. Το SSB δεν ήταν νέα ανακάλυψη, είχε ανακαλυφθεί από το 1915 και απλώς περίμενε την εφαρμογή της.
Η εφαρμογή του SSB σε πομπούς και δέκτες απαιτούσε ακρίβεια της συχνότητας. Στα μέσα της δεκαετίας του '60 έχουμε τους πρώτους πομπούς HF με κρυσταλλικά συνθεσάιζερ και διαμόρφωση SSB.
50 ΧΡΟΝΙΑ λοιπόν μετά την ανακάλυψη του, το SSB καθιερώνεται στις επικοινωνίες και αλλάζει τα πάντα!

AN/GRC-165 RF-301

Με κρυσταλλικές βαθμίδες, έχοντας 12 κρυστάλλους στο κουμπί Μc , 10 στο κουμπί των 100kz , 10 των 10 kz, 10 του ενός kz , είχαμε... ένα σύνολο 42 κρυστάλλων που παρήγαγαν 12*10*10*10 = 12,000 κρυσταλλικές συχνότητες!!!

Έτσι λοιπόν οι άντυγες με τις αποτυπωμένες συχνότητες, παρέδωσαν τα ηνία σε κουμπάκια σύνθεσης συνδυασμού συχνοτήτων.

Εάν οι κρύσταλλοι έδωσαν μια λύση στα HF, τότε τι να πούμε και για τα VHF η UHF ...

WILCOX 807

Mε ένα απίστευτα κύκλωμα κρυσταλλικών ταλαντωτών ,μίξεων και φίλτρων , που πραγματικά αξίζει να εμπεριέχεται στα μαθήματα ραδιοτεχνίας

Δέκτης R-1051 , Exciter T-827

Εσωτερικά

Μια ιδέα για αυτό του είδους τα συνθεσάιζερ και οι 7 βαθμίδες δεξιά.
Γρήγορα όμως τα πρώτα συνθεσάιζερ με την πληθώρα των κρυστάλλων, εξελίχθηκε σε άλλη μορφή με πολύ λιγότερους. Άλλες νεώτεροι μέθοδοι που βασίζονταν σε διαιρέσεις σταθερής συχνότητας, μίξεις και συγκριτές.

Έτσι θα γνωρίσουμε νέες έννοιες όπως:
Frequency Standard, Translator, Spectrum Generator, Synthesizer 1MHZ, Synthesizer 100KHZ, Synthesizer 10KHZ, Synthesizer 1KHZ, VFO HZ

Έτσι προχώρησε μέχρι να φτάσουμε στην επομένη γενιά του 70 και σε ότι αργότερα ακολούθησε.

Έλεγχος κρυστάλλου

Για τον έλεγχο των κρυστάλλων υπάρχει σχετική συσκευή CRYSTAL TEST, όμως εγώ θα δείξω ένα απλό τρόπο που μπορούμε να έχουμε μια ένδειξη, εάν ο κρύσταλλος λειτουργεί:

Η σύνδεση

Ο κρύσταλλος και μια αντίσταση 56Ω συνδέονται σε σειρά Βάζουμε την γεννήτρια στην ονομαστική συχνότητα στην μεγαλύτερη στάθμη εξόδου και την συνδέουμε στην μια άκρη του κρυστάλλου. Στην άλλη άκρη τοποθετούμε το Probe Χ10 του παλμογράφου και την 56Ω ως προς την κοινή γη.

Τι θα δούμε

Έχουμε ένα κρύσταλλο που η ονομαστική συχνότητα του είναι 4.300kHz. Επειδή ο κρύσταλλος συμπεριφέρεται σαν ένα κύκλωμα συντονισμού σειράς, στην συχνότητα του έχει την μικρότερη αντίσταση. Έτσι βλέπουμε η συχνότητα την 4.299kHz να περνά με μέγιστο πλάτος προς το άλλο άκρο του, όπου τερματίζει η 50Ω και μετρά ο παλμογράφος. Αριστερά 4.298kHz στην μέση 4.299,13 και δεξιά συχνότητα 4.300
Η συχνότητα συντονισμού του κρυστάλλου φαίνεται να είναι λίγο χαμηλότερα της ονομαστικής περίπου 850HZ

ΕΠΙΛΟΓΟΣ

Γράφτηκαν αυτά τα λίγα για αυτό το θαυμαστό υλικό, γιατί ίσως να μην είχαμε καταλάβει πόσο άλλαξαν η πόσο βοήθησαν τις επικοινωνίες. Και μην ανησυχείτε δεν θα χαθεί, το υλικό αυτό θα το βλέπουμε για χρόνια πολλά ακόμα.


Αρκετή βοήθεια στο: http://electronicslab.eu/el/theoria-ile ... allos.html