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El 811A,... ABUELO de la revolución de la polarización cero. | Radioaficion Ham Radio

El 811A,... ABUELO de la revolución de la polarización cero.

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Aquí está la historia de cómo la ingenuidad de la radio amatéur -con la ayuda de la Segunda Guerra Mundial y el advenimiento de la SSB- impulsaron un avance tecnológico importantísimo en el campo de la industria de tubos de vacío de alta potencia.

Generalizando, dos de las válvulas de potencia más populares en el mundillo de la radio amatéur, y en concreto, en los amplificadores lineales, son la 811A y la 3-500Z. Esta es su historia. Los innovativos procesos técnicos y las fuerzas comerciales crearon éstos populares tubos, y junto con ellos, la fascinante historia de la revolución de la polarización cero, una revolución real, de la mano de la ingenuidad de la radio amateur. Con un impacto potente en los mercados de la misma radio amateur, del ejército y del gran público en general, la polarización cero tuvo una dramática influencia en cómo evolucionó la tecnología del vacío.

RCA INTRODUCE LA 811 Y LA 812 EN EL MERCADO AMATEUR

Hoy, la 811A se emplea casi exclusivamente como amplificador RF lineal, pero para nada empezó simplemente como eso. La compañía creadora de la 811, RCA, designó a su criatura específicamente como "tubo modulador de frecuencia de Audio -clase B- para transmisores AM". En 1939 y con gran fanfarria, RCA introduce en el mercado las entonces nuevas válvulas 811 y 812, para la comunidad de radioaficionados de entonces. La 811 fue diseñada para que fuese óptima con los moduladores AM de clase B muy populares por aquellos días.

El "mu" (factor de amplificación de las válvulas termoiónicas) era alto, por
lo que un par de válvulas de ésas podían operar en "push-pull" (empuja y
tira, literalmente) como moduladores de clase B sin necesidad de malla de
polaridad en el circuito, para más simplicidad del mismo. Por otro lado, el "mu" medio de la 812 estaba diseñado para los altamente eficientes amplificadores de potencia RF de clase C, con malla de polaridad. Como consecuencia de ello, la radio más potente de entonces estaba formada por un par de 812 en push-pull, modulados por otro par de 811, y RCA impulsó la citada combinación en una campaña masiva de publicidad -a bombo y platillo, como se dice- en medios como la revista americana QST y otras.

De todos modos, la 811 no fue la primera de las válvulas de potencia de alto "mu". Por ejemplo, una tempranera y no popularizada fue la 572B, comercializada por United Electronics para unidades diatérmicas empleadas en Medicina. La Taylor Tube Company produjo también por su parte los tubos moduladores TZ-20 y TZ-40 de clase B, la denominación Z de la polarización cero. Es probable que hubiese otras, pero la tremenda campaña lanzada por la RCA causó que aquellos predecesores cayesen prácticamente fuera del mercado.

La 811 y su hermana, la 812 fueron muy claramente las vencedoras en la batalla del mercado. RCA vendió muchos más de éstos triodos durante su introducción, que cualquier otra nueva válvula de potencia. Veamos un anuncio de la RCA de aquellos días, claramente orientado a los radioaficionados:

"-¡Piensa en ello! ¡Salida de fonía de 240 vatios con sólo dos válvulas de 3,50 dólares c/una!" (Sí, 3,40 dólares de entonces) "Y sólo es una de las impresionantes posibilidades de éstas remarcables válvulas", seguía.

Otros anuncios citaban características de construcción de las válvulas, como éste:

"Las primeras con recubrimiento de zirconio en sus ánodos... Funcionan limpia y fríamente a pleno rendimiento. Da protección instantánea contra posibles sobrecargas" Otro: "Nueva base de baja pérdida. Tiene excelentes cualidades de insulación en las altas frecuencias, junto con unas características de absorción de humedad muy bajas".

Y para acabar, otro aún: "Vatio por vatio, dólar por dólar, las RCA 811 y 812 establecen nuevas cotas en la economía y rendimiento".

LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL

Hubo dos influencias muy fuertes que impulsaron decisivamente la producción de millones de 811 y su sucesiva declinación a la producción de 812. La primera de las influencias fue la Segunda Guerra Mundial.

Cuando la Guerra empezó, los militares necesitaron transmisores de alta
potencia para la aviación. La Collins Radio Company fue la encargada de crear una radio de avión de fácil uso. La nomenclatura militar del equipo fue AN/ART-13, pero fue más conocido por Transmisor Autoajustable Collins. En la era anterior a los microprocesadores, fue un gran hito de la ingenuidad mecánica, "compleja" y "precisa". En el tiempo que se tarda en girar un conmutador, el Collins Autoajustable -armado con su retahíla de motores fuertes, cámaras de rotación y relés clickeantes- desplazaba el transmisor a cualquiera de los canales HF preseleccionados. En orden a disminuir la cantidad de etapas, Collins decidió emplear los tetrodos RCA-813 como amplificador final. El modulador de clase B fue diseñado empleando como base la quinta esencia de la electrónica en aquellos días, la RCA-811.

Cientos de miles de aquellas RCA-813 fueron manufacturadas para la Marina (Navy) y fueron empleadas por el ejército de los Estados Unidos y por sus aliados, en todo el mundo. Durante ése período, RCA se dedicó a mejorar su 811, que le llevaría a sacar a escena la ahora famosa 811A. La principal diferencia entre una y otra estribaba en el área final adicional en el plato de la 811A, que le permitía incrementar su habilidad para disipar el calor y aumentar su relación de potencia.

Nuestros aliados rusos desarrollaron su propia versión del ART-13 (recordemos, la nomenclatura militar del Collins Autoajustable), que constituye por sí misma una historia fascinante. Durante la Guerra Fría subsecuente a la Segunda Guerra Mundial, Rusia manufacturá muchos miles de réplicas exactas de las válvulas 811 y 813, para dar soporte a su equipamiento militar de comunicaciones. Y en la actualidad, aún se fabrican allí equivalentes exactos de esas válvulas originales de RCA. La versión rusa de la 811A es fabricada por Electron Pribor en Ryazan, cerca de Moscú, y acaba de ser mejorada recientemente en colaboración con Svetlana Electron Devices, Inc., una corporación de los Estados Unidos. Esta versión mejorada incluye una base cerámica de baja pérdida y un insulador también cerámico en la conjunción de la cápsula metálica y el domo de vidrio. La válvula está bien equilibrada internamente, y -al igual que en la RCA original- puede ser montada horizontalmente, sin problemas.

SSB

El otro evento que influyó fuertemente en la evolución de la 811A y la polarización cero fue el tumultuoso cambio de la AM a la SSB (Single SideBand-Banda lateral sencilla). Antes de y durante la Segunda Guerra Mundial, la comunicación de radio por voz fue mayoritariamente doble banda lateral y portadora AM. Pero después del Conflicto, Collins fue la firma pionera en la tarea de introducir la SSB en el campo militar y en el de la Radioafición. A diferencia de la AM, en la que la modulación de alto nivel es aplicada a la ampliación de potencia, SSB era generada empleando esquemas de modulación de bajo nivel, por lo que los amplificadores de alta potencia tenían que ser lineales para preservar las características originales de la voz, y para prevenir la distorsión de intermodulación (splatter)

El gran pionero que está detrás de la adopción de la SSB fue Arthur Collins, W0CXX, fundador de la afamada Collins Radio Company. Tuvo unos influentes aliados, el general Curtis LeMay, W6EZV, comandante del comando de estrategia aérea USAF, y en el general Butch Griswold, K0DWC, comandante diputado de SAC, quienes creían en el futuro de la SSB tan fervientemente como Art Collins. Además, otros fuertes incondicionales fueron Bill Eitel, W6UF, y Jack McCullough, W6CHE, que fueron co-fundadores de Eitel-McCullough Inc., ahora conocida como Eimac. Collins Radio se convirtió en la primera compañía de diseño de equipamientos de radio y empleaban los tetrodos de Eimac casi exclusivamente para sus equipos SSB.

En el tiempo que duró la Segunda Guerra Mundial, Eimac manufacturó miles de triodos de "mu" medio y bajo, pero Eitel y McCullogh tuvieron el acierto de darse cuenta de que al terminar la guerra éstos triodos quedarían rápidamente fuera del mercado. Desarrollando una serie de tetrodos de alto rendimiento, su creatividad logró salvar a la empresa. El rendimiento de éstos nuevos tetrodos era netamente superior a la de los viejos triodos. Fueron diseñados virtualmente para los nuevos amplificadores SSB lineales de la época, incluyendo los nuevos equipos Collins más sofisticados. Los nuevos tetrodos mantuvieron a Eimac en el candelero y ayudaron a la firma a crecer y a convertirse en una gran potencia dentro de la industria de los tubos de potencia.

EL 30L-1

Gene Senti, W0ROW, uno de los radioaficionados que trabajaba en Collins, diseñó y construyó en su casa un amplificador lineal de malla puesta tierra, puramente como un proyecto amateur. El nuevo amplificador seguía el patrón impuesto por los aficionados a la SSB de aquellos días, y empleaba los triodos y tetrodos sobrantes conectados como triodos. Tomando la ventaja del ciclo de baja carga de la SSB, Senti probó que cuatro tubos moduladores 811A se podían emplear en un simple y compacto amplificador lineal RF. Un colega de Collins, el ingeniero mecánico Arlo Meyer, W0LBK, empaquetó el diseño de Senti en el interior de una caja de un transceptor KWM-2 para su propio uso.

El amplificador 811A -que había comenzado como un experimento casero- se probó adecuado y económico.

Pero aunque Collins y su equipo de administración se mostraban interesados en el amplificador, por otro lado se mostraban reluctantes al empleo de los triodos ya que los tetrodos amplificadores conseguían una linearidad mucho mejor. Añadiendo una alimentación, Senti logró llegar hasta los estándares de linearidad que Collins quería. Comprendiendo la simplicidad de la idea, Collins imitó eventualmente un programa de choque para producir la 811A linear, que se convertiría en la inmensamente popular Collins 30L-1, aunque la cosa no fué del todo así. De hecho, se llegó a éste resultado por medio de la colaboración entre la propia Collins y Eimac en un proyecto que no salió como ellos pensaban.

ENTRADA EN EIMAC

En 1960, Bill Eitel y el administrador de márketing de Eimac, Hank Brown,
W6HB, acudieron a una reunión de IRE (Institute of Radio Engineers -Instituto de Ingenieros de Radio, ahora IEEE) que tenía lugar en Cedar Rapids, Iowa, patria potestad de la Collins Radio Company. Mientras estuvieron en Cedar Rapids, pasaron a visitar a su buen amigo Art Collins, quien les llevó a hacer una visita a la factoría y laboratorios de la Collins. Durante la visita, vieron el lineal de Senti en el laboratorio y les entró la convicción de que Eimac podía fabricar un pequeño triodo de alto "mu". Ellos entrevieron un par de éstos triodos sustituyendo a los cuatro 811A en el prototipo. Pero debido a que la producción estaba ya planificada desde el principio, disponían de poquísimo tiempo para desarrollar tubos.

De todas maneras, Eitel veía ahora claramente el gran potencial del concepto del triodo de alto "mu" (polarización cero). La simplicidad del circuito y la linealidad inherente a la configuración de malla puesta a tierra fueron beneficios harto convincentes. Cuando Eitel regresó a California, él y McCullough empezaron enseguida a desarrollar un triodo de alto "mu" adecuado para el nuevo prototipo de Collins. Art Collins acordó retardar la producción para esperar al nuevo tubo de vacío.

Pero cuando Eimac estaba realizando grandes progresos e iba llegando a la fecha marcada, se descubrió que el nuevo triodo tenía una distorsión excesiva y "pedía" un voltaje más elevado y un rediseñado de los circuitos afinados. El departamento de administración de la Collins no pudo esperar más y dieron luz verde al desarrollo de Senti, con las cuatro 811A en paralelo.

Collins manufacturó grandes cantidades de las ahora famosas 30L-1, que aún son empleadas hoy en día por la comunidad militar. De hecho, la 30L-1 jugó un importante papel en la operación Tormenta del Desierto. El 30L-1 ha sido siempre importante para los radioaficionados y es muy apreciado por los coleccionistas de aparatos Collins.

Un conocido nuestro, que trabajaba en Eimac, nos decía que recordaba muchos programas de choque emprendidos por la compañía. Esta rápida flexibilidad de movimiento y la búsqueda constante de nuevas alternativas y perfeccionamientos propició que los nuevos productos de Eimac alcanzaran el éxito. Pero a pesar de que el lucrativo contrato con la Collins se había perdido, ¡la revolución de la polarización cero había nacido!

EL TRIODO 3-400Z DE POLARIZACION CERO

Diseñado para la pequeña caja del KWM-2, el diminuto triodo de alto "mu"
desarrollado con poco éxito para la Collins se convirtió en el Eimac 3-400Z
(que fué empleado en el amplificador Hallicrafter HT-45). El famoso 3-500Z y el 3-1000Z, más adelante, confirmaron el diseño. El primer gran mercado para el 3-500Z fueron los amplificadores lineales Henry 2K y Drake L4B para el campo de la Radioafición. Los afamados kits Heathkit SB-220 -profusamente ensamblados por muchos cientos de radioaficionados al otro lado del charco- lo incorporaron poco después. Muchos otros fabricantes de equipamiento siguieron la estela del 811A y el 3-500Z. Estas grandes oportunidades de producción dieron combustible al tremendo éxito comercial de ésos dos tubos.

LA REVOLUCION COMERCIAL

RCA, GE y otras casas no tuvieron la misión de la revolución que iba a suponer la tecnología de la polarización cero, pero Eimac sí que lo vio venir. Debido a que la simplicidad de la circuitería de triodo tuvo mucho éxito en el campo de la radio amaéur, Eitel y McCullough llevaron el concepto hasta los círculos del servicio comercial de la alta potencia. Jack McCullough fué el primero en extrapolar el concepto de la polarización cero en los tubos cerámicos, con el 3CX1000A7. La compañía comenzó entonces una serie de desarrollos de triodos de polarización cero, que incluían 3CX3000A7, 3CX10.000A7, 3CX15.000A7, 3CX20.000A7 y 3CW20.000A7. Estos tipos de tubos de alta potencia tuvieron un gran éxito comercial.

Como ocurre a veces, aunque éstos tubos de alta potencia fueron diseñados en principio para la SSB comercial y militar, sorprendentemente muy pocos encontraron su camino fuera de ése mercado. En su lugar, muchos miles fueron vendidos para la industria de fabricación de semiconductores como generadores de plasma, o como recubrimiento óptico, manufactura de discos duros de ordenador y transmisores de FM Broadcast.

Considerando el alto grado de aceptación comercial que éstos triodos disfrutaban, es impresionante que ningún otro fabricante en el Mundo se decidiese a hacer tubos similares. Muchas compañías, aunque competitivas, estaban enamoradas del rendimiento superior de los tetrodos y obviaron totalmente las oportunidades de la revolución de la polarización cero. La sencillez del equipamiento, una de las grandes advertencias por parte de Eimac, resultó en un uso extenso de éstos tubos, promoviendo la revolución de la polarización cero. Ninguna compañía disputó a Eimac su reinado absoluto sobre el mercado de dicha polarización, hasta que la compañía rusa Svetlana introdujo una serie de modernas versiones de éstos agraciados caballos de batalla comerciales.

La revolución de la polarización cero continuó con el desarrollo por parte de Eimac del 8873, 8874, 8875 y 8877, en principio de cara al campo de la radio amatéur, seguidos por el 3CPX5000A7, para el mercado médico. Una entrada más tardía, el magnífico 3CX800A7, fué la culminación de la revolución.

LA SIGUIENTE REVOLUCION: TETRODOS DE ALTO RENDIMIENTO

Como ocurre con todas las revoluciones, las mareas de los cambios vuelven a estar en movimiento. La innovación que nos empujó desde los triodos a los tetrodos y de vuelta a los triodos, nos está empujando de nuevo hacia los tetrodos. La revolución de la polarización cero no fué conducida por el rendimiento técnico, sino por la simplicidad, bajo coste y una promoción superior por parte de la compañía Eimac. La tecnología del equipamiento está cambiando continuamente. La circuitería que solía ser cara es ahora sumamente económica. Las demandas del cliente, que antes eran sencillas de averiguar, son ahora mucho más complejas. Los modernos, de gran rendimiento y económicos tetrodos provenientes de Rusia, junto con la sólida tecnología de hoy en día, nos devuelve a la simplicidad de los diseños de amplificadores lineales, a la cantidad reducida de componentes y a un bajo coste significante.

NOTAS: Los datos técnicos de los tubos mencionados en éste artículo, incluido la mejorada 811A, están disponibles a través de Svetlana Electron Devices, Inc. Damos las Gracias a Anette Bruski por su colaboración.

Fin del Artículo. Esperamos que te haya resultado de interés.

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