આવૃત્તિ-પરિવર્તક : મિશ્રક તથા પરિચાયક

આવૃત્તિ-પરિવર્તક : મિશ્રક તથા પરિચાયક (Frequency Converter : Mixer and Detector) : વ્યાપક અર્થમાં, કોઈ તરંગની આવૃત્તિનું પરિવર્તન એટલે તેમાં કોઈ પણ જ્ઞાત પદ્ધતિથી કરવામાં આવતો ફેરફાર. દા.ત., કોઈ એક દોલકની આવૃત્તિમાં ફેરફાર કરવો હોય તો તેના પરિપથમાં જોડેલા ઘટકો, જેવા કે સ્વ/પારસ્પરિક પ્રેરકત્વ (self/mutual inductances), ધારિતાઓ (capacitances) અને ઇલક્ટ્રૉનનલિકા કે ટ્રાન્ઝિસ્ટરના પ્રાચલો(parameters)માં યોગ્ય ફેરફાર કરવા પડે. તે ઘટકોનાં મૂલ્યોને આધારે દોલનોની આવૃત્તિની ગણતરી કરી શકાય. આ ક્રિયા ફક્ત એક જ અનુનાદી દોલન-પરિપથ(tuned oscillatory circuit)ને લાગુ પડે છે. પરંતુ બે જુદી જુદી આવૃત્તિના સંકેતોનું ઇલેક્ટ્રૉનિક યુક્તિમાં મિશ્રણ કરવામાં આવે તો તે બંનેથી તદ્દન જુદી, એવી એક કે વધારે આવૃત્તિઓના સંકેતો મળી શકે. આવી પ્રક્રિયામાં મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રૉનિક યુક્તિમાં જુદી જુદી આવૃત્તિઓનાં વીજક્ષેત્રોના પ્રભાવ હેઠળ વહન કરતા ઇલેક્ટ્રૉન તથા તેની ખાલી જગા(hole, vacancy, છિદ્ર)નો અંદરોઅંદરના યુગ્મન(coupling)થી સંકરણક્રિયા (heterodyning) દ્વારા પરિવર્તન થતાં રહે છે અને પરિણામે નવી આવૃત્તિના સંકેતનું નિર્ગમન (output) થાય છે. અહીં (વિષયને સંબંધ છે ત્યાં સુધી) બે ઊંચી ચલ (variable) આવૃત્તિઓના સંકેતોનું મિશ્રણ કરવાથી આવૃત્તિની પરિવર્તનક્રિયા ઉદભવે છે. તે પૈકીના બહારથી આવતા ઊંચી વહનકારી (carrier) આવૃત્તિના સંકેતનું, કોઈ નીચી આવૃત્તિના સંકેત વડે અધિમિશ્રણ/મોડ્યુલન (modulation) થયું હોય તો તે નીચી આવૃત્તિના સંકેતને ઊંચી વહનકારી તેમજ પરાવર્તિત મધ્યવર્તી/અંતરાલ આવૃત્તિ(intermediate frequency-i.f.)ના સંકેતથી ભિન્ન દર્શાવતી પરિચયનક્રિયા (detection) બને છે. આમ આવૃત્તિ-પરિવર્તનકારી સાધનને બે ભાગમાં વહેંચવામાં આવેલું છે : (1) આવૃત્તિ-મિશ્રક અને (2) આવૃત્તિ-પરિચાયક.

(1) આવૃત્તિ–પરિવર્તક/મિશ્રક : સારી સંવેદિતા (sensitivity) અને સંવરણતા(selectivity)ના ગુણો ધરાવતા આધુનિક અતિસંકરણી (super heterodyne) રેડિયો-સંગ્રાહક/રિસીવર(receiver)માં આવૃત્તિ-પરિવર્તકનો ઉપયોગ થાય છે. માહિતી-સંકેત(information signal)થી અધિમિશ્રિત વહનકારી રેડિયો-આવૃત્તિના વોલ્ટેજનું અન્ય દોલનઆવૃત્તિના વોલ્ટેજ સાથે આ પરિવર્તક-સંયોજન-યુક્તિ(device)માં સંકરણ થવાથી જે વોલ્ટેજ નિર્ગત (output) થાય, તેની આવૃત્તિ મૂળ સંકરણી આવૃત્તિઓથી ભિન્ન હોય છે. તેથી આવી પ્રક્રિયાને પરિણામે આવૃત્તિમાં પરિવર્તન થાય છે, પરંતુ મૂળ અધિમિશ્રક માહિતી-સંકેત તો આ પરિવર્તિત આવૃત્તિના સંકેતની સાથે રહેતો હોય છે. પરિવર્તકના પ્રદાન(output)માં વહનકારી રેડિયો-આવૃત્તિ ƒ_o અને ભેળવવામાં આવેલી દોલક-આવૃત્તિ ƒ_oના સરવાળા તેમજ બાદબાકીના મૂલ્યની આવૃત્તિઓ મળે છે; એટલું જ નહિ બલકે મૂળ સંકેત અને દોલન સંકેતની આવૃત્તિઓના પ્રસંવાદો(harmonics)નું પણ પ્રદાન થાય છે. આમ છતાં પરિવર્તકનો પ્રદાન પરિપથ (output circuit) માત્ર એક જ આવૃત્તિને, સંવરણશીલ પરિપથથી અનુનાદિત કરતો હોવાથી, બાકીની બીજી બધી આવૃત્તિઓના સંકેતોનું વિલોપન (elimination) કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેડિયો-રિસીવરમાં તફાવત-આવૃત્તિ(ƒ_o – ƒ_s)નું અનુનાદન કરવામાં આવે છે. અહીં ƒ_s એ, વહનકારી રેડિયો-આવૃત્તિ (ƒ_c) અને મોડ્યુલન-આવૃત્તિ(ƒ_m)ની સંયુક્ત આવૃત્તિના બાજુપટો (side bands) ƒ_c ± ƒ_m છે. આ તફાવત-આવૃત્તિને અંતરાલ અથવા મધ્યવર્તી આવૃત્તિ (intermediate frequency – i. ƒ. કે ƒ_i) કહે છે. જો રિસીવરમાં પ્રવેશતા રેડિયોસંકેતની આવૃત્તિ બદલાય (જેમ કે જુદાં જુદાં રેડિયો-પ્રસારણ-કેન્દ્રોમાંથી આવતા સંકેતોની આવૃત્તિઓ), તો તે દરેકનું અનુનાદન કરવાની સાથોસાથ ભેળવવામાં આવતી દોલક-આવૃત્તિમાં પણ એવી રીતે ફેરફાર થતો રહેવો જોઈએ, જેથી તે બંનેનો તફાવત હંમેશાં નિશ્ચિત અંતરાલ-આવૃત્તિ (ƒ_i) થાય. પરિવર્તક પછીના, આ એક જ આવૃત્તિએ કરેલા પ્રવર્ધક(i. f. amplifier)માં ઇષ્ટતમ (optimum) પ્રવર્ધન કરવું સહેલું બને છે. તેથી રિસીવરની સંવરણતા અને સંવેદિતામાં ખૂબ વૃદ્ધિ થાય છે. તેમ છતાં, અધિમિશ્રક માહિતી-સંકેતથી રચાયેલા આવૃત્તિ-બાજુપટો(frequency side-bands)ના વિસ્તાર ઉપર અનુનાદ-પરિપથ (tuned circuit) લગભગ એકસરખો પ્રતિચાર (response) જાળવી રાખે છે; એટલે કે i. ƒ. પ્રવર્ધકની પટપહોળાઈ (bandwidth) તે વિસ્તાર જેટલી હોય છે. એ પછીના પરિચાયકમાંથી સ્વયં-પ્રબળતા-નિયંત્રક (automatic gain of volume control-agc, avc) અને છેલ્લે ઋણ પ્રતિપોષવાળા (feedback) પ્રવર્ધકની મદદથી ઉચ્ચ (super) કોટિની ગુણવત્તાવાળું રેડિયો-રિસીવર મળે છે.

આવૃત્તિ-પરિવર્તકને મિશ્રક (mixer) પણ કહે છે, કારણ કે તેના પરિપથ-સંયોજનમાં બે આવૃત્તિઓનું મિશ્રણ થાય છે. તેમ છતાં વાસ્તવમાં તે એકબીજાથી ભિન્ન છે. પરિવર્તક-સંયોજનમાં તેનો પોતાનો દોલન-પરિપથ સમાવી લેવામાં આવે છે, જ્યારે મિશ્રક-સંયોજનમાં અલગ સ્થાનિક દોલક(local oscillator)માંથી મેળવેલા સંકેતને આવૃત્તિ-પરિવર્તન માટે કામે લગાડાય છે; જોકે આ બંને આવૃત્તિઓના સંકેતોનું મિશ્રણ અને પ્રવર્ધન એક જ બહુવીજાગ્રી ઇલેક્ટ્રૉનનલિકા કે ટ્રાન્ઝિસ્ટર જેવી યુક્તિમાં થઈ શકે છે. આકૃતિ 1માં પૅન્ટાગ્રિડ (પાંચ ગ્રિડવાળી) કન્વર્ટર પ્રકારની ઇલેક્ટ્રૉનનલિકા સાથેનો આવૃત્તિ-પરિવર્તક પરિપથ દર્શાવ્યો છે, જેમાં કૅથોડ, ગ્રિડ નં. : 1 G₁ અને નં. : 2 G₂ નો દોલન-પરિપથ માટે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. G₁ અને કૅથોડની વચ્ચે દોલન-અનુનાદી પરિપથ રાખવામાં આવેલો હોય છે, જ્યારે દોલનો ઉત્પન્ન કરવા માટેના યુગ્મિત પ્રતિપોષ-ગૂંચળાનો એક છેડો G₂ સાથે જોડેલો છે અને બીજો છેડો ડી.સી. પ્રભવ (source) તરફ જાય છે. ખરેખર તો G₂, દોલકના ઍનોડ તરીકેની કામગીરી બજાવે છે. રેડિયોઆવૃત્તિ ƒ_sનો સંકેત G₄ ને આપવામાં આવે છે. જ્યારે G₃ અને G₅નું જોડાણ કરી તેને વોલ્ટેજ-રોધક પ્રતિરોધ (dropping resistance) દ્વારા ડી. સી. પ્રભવમાં લઈ જવાય છે. સૌથી ઉપરનો અથવા છેલ્લો વીજાગ્ર મુખ્ય ઍનોડ છે. આમ G₂ અને G₄ને લગાડવામાં આવતા ƒ_o અને ƒ_s આવૃત્તિઓના સંકેતો આંતરવીજાગ્ર-વીજક્ષેત્રમાં એ પ્રમાણે ફેરફાર લાવે છે કે કૅથોડમાંથી આવી રહેલા ઇલેક્ટ્રૉનનું આંતરિક યુગ્મન થતાં, તે (ƒ_o + ƒ_s) અને (ƒ_o – ƒ_s) આવૃત્તિઓથી દોલન કરતાં કરતાં મુખ્ય ઍનોડ પર પહોંચે છે. નલિકાના પ્રદાનમાં અનુનાદિત ભાર-પરિપથ ફક્ત ƒ_o – ƒ_s = અંતરાલ-આવૃત્તિ ƒ_i ના સંકેતનું સંવરણ કરે છે (ƒ_i = ƒ_o – ƒ_s), જેને પછી ટ્રાન્સફૉર્મર-યુગ્મન દ્વારા i. ƒ. પ્રવર્ધકમાં લઈ જવામાં આવે છે.

આ જ પૅન્ટાગ્રિડ કન્વર્ટર નલિકાનો મિશ્રક તરીકે ઉપયોગ થઈ શકે, જેમાં દોલન-આવૃત્તિના એક જુદી યુક્તિના સ્થાનિક દોલનમાંથી મળતા સંકેત, ગ્રિડ G₁ને આપવામાં આવે છે અને રેડિયો-સંકેત, G₃ને આપવામાં આવે છે. G₂ અને G₄ મુખ્ય ઍનોડ કરતાં ઓછા ધનવિભવે હોય છે અને G₅ને કૅથોડ સાથે જોડવામાં આવે છે. આને માટે હેકઝોડ-ટ્રાયોડને સમાવી લેતી એક જ નલિકાનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય, જેનો ટ્રાયોડ ઘટક સ્થાનિક દોલકની કામગીરી બજાવે છે અને હેકઝોડ (1 કૅથોડ, 4 ગ્રિડ અને 1 ઍનોડ = કુલ 6 વીજાગ્ર) ઘટકમાં રેડિયો અને સ્થાનિક દોલન-આવૃત્તિઓના સંકેતોનું મિશ્રણ અને પ્રવર્ધન થયા બાદ આવૃત્તિ-પરિવર્તિત સંકેત પ્રાપ્ત થાય છે.

ઇલેક્ટ્રૉનનલિકાની જગ્યાએ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરી મિશ્રક તેમજ દોલક પરિપથોનું સંયોજન કરી શકાય.

પરિપથોની અનુનાદ-આવૃત્તિમાં થોડો ફેરફાર કરવા માટે આશરે 5થી 30 પિકોફૅરેડ (1 pF = 10^–12 ફૅરેડ) અથવા માઇક્રો-માઇક્રો ફૅરેડ (1 μμF = 10^–12 ફૅરેડ) મૂલ્યનું ચલ ટ્રિમર ધારિત્ર (trimmer condenser – C_t) રાખવામાં આવે છે અને મુખ્ય અનુનાદક ચલ ધારિત્ર C_s 30થી 500 pF મૂલ્યનું હોય છે, જેના નિમ્ન મૂલ્યે C_tની અસરકારકતા જણાઈ આવે છે. C_pને પૅડર (padder) કહે છે. તેનો હેતુ કોઈ પણ રેડિયો આવૃત્તિપટના સમગ્ર વિસ્તારને આવરી લેવા માટે તેમજ ડાયલ ઉપર અંકિત કરેલ આવૃત્તિ (kHz અથવા MHz) કે અંકિત કરેલ તરંગલંબાઈએ જ (મીટર પર) કાંટો ગોઠવવાથી ઇચ્છિત રેડિયો સ્ટેશનનો કાર્યક્રમ બરાબર ઝડપી શકાય તે માટે હોય છે. સ્થાનિક દોલક વગર પણ એક જ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરીને આવૃત્તિ-પરિવર્તનની બીજી રીત પણ છે. એ માટેના સંયોજનમાં એમીટર-ક્લેકટર વચ્ચે દોલન-પરિપથ હોય છે અને ઍન્ટેનામાં ઝિલાતા સંકોચને ફેરાઇટના સળિયા પર વીંટાળેલાં બે અલગ ગૂંચળાંઓનું યુગ્મન કરીને, આધાર(base)ને રેડિયો-સંકેત આપવામાં આવે છે.

આમ ટૂંકમાં, આવૃત્તિ-પરિવર્તકમાં મિશ્રક અને દોલકનો એક જ નલિકા કે ટ્રાન્ઝિસ્ટરના સંયોજનમાં સમાવેશ કરી શકાય છે. તેમાં જુદા જુદા સ્થાનિક દોલકની જરૂર રહેતી નથી. આની તુલનાએ, સ્થાનિક દોલકની જુદી જુદી વ્યવસ્થા હોય તો મિશ્રક પણ જુદો જુદો રાખવો પડે છે, જેમાં રેડિયો-સંકેત ƒ_s અને સ્થાનિક દોલક સંકેત ƒ_oનું મિશ્રણ થાય છે. આ બંને રીતોમાં પરિણામ, આવૃત્તિ-પરિવર્તન રૂપે જ ઉપલબ્ધ થાય છે : (i) ઉમેરક (additive) અને (ii) ગુણાત્મક (multiplicative). આ બંનેમાં પરિવર્તન કે મિશ્રણ થઈ શકે તે માટે ઇલેક્ટ્રૉનિક યુક્તિના સંક્રમણી લાક્ષણિક આલેખો (transfer characteristic curves) જે વિસ્તારમાં અરૈખિક (non-linear) હોય તેના મધ્યભાગે વીજસંકેતોથી તે યુક્તિનું પ્રચાલન (operation) કરવું પડે છે. જો દોલન-સંકેત વોલ્ટેજ ν_o = V_o cos ω_ot અને રેડિયો-સંકેત વોલ્ટેજ ν_s = V_s cos ω_st હોય અને ઇલેક્ટ્રૉનિક યુક્તિનું સંક્રમણ-ચાલકત્વ (transconductance) અરૈખિક નિયમ અનુસાર બદલાતું હોય તો નિર્ગત વીજધારા I_p = I_o + aν_t + bν²_t રૂપે વ્યક્ત કરી શકાય; જેમાં I_o = સ્થિરાવસ્થામાં પ્રારંભિક ધારા છે, અને ν_t = યુક્તિમાં આદાન (input) કરાતા સંકેતનો કુલ વોલ્ટેજ છે (ν_t = ν_s + ν_o). a અને b લાક્ષણિક આલેખો નક્કી કરતા અચલાંકો છે. વાસ્તવમાં તો ν_s માહિતી-સંકેતથી અધિમિશ્રિત રેડિયો સંકેત-વોલ્ટેજ છે. એટલે કે ν_s = V_o (1 + m cos ω_mt) cos ω_ct છે. સમીકરણમાં નીચે છાપેલા અક્ષરો(subscripts)માં, c વહનકારી રેડિયો આવૃત્તિ માટે, m અધિમિશ્રિત આવૃત્તિ માટે, o દોલક આવૃત્તિ માટે અને t કુલ સંકેત (s + o) માટે છે. ગુણક m (ક્રૌંસમાં 1 પછી દર્શાવેલ) અધિમિશ્રણાંક છે, ω = 2πƒ છે. I_p માટેના ઉપર દર્શાવેલ સમીકરણમાં n_tનાં મૂલ્યો મૂકતાં અને તેમનું સાદું રૂપ આપતાં, કેટલીક આવૃત્તિઓનાં સરવાળા, બાદબાકી તથા પ્રસંવાદી ઘટકો મળે છે. તેમાંથી ફક્ત (ω_o – ω_s) એટલે કે (ƒ_o – ƒ_s)નું અનુનાદન કરી પ્રદાનમાં લેવાય છે અને બીજી બધી આવૃત્તિઓના સંકેતોને આગળ ન જવા દેતાં રોકી રાખવામાં આવે છે. આમ તફાવતવાળી અંતરાલ આવૃત્તિ ω_iનું પદ આ પ્રમાણે મળે છે :

I_d(i.f.) = bV_oV_s cos (ω_o – ω_s)t

અને તેનો મહત્તમ આયામ I_d = bV_oV_s મળે છે. આને આધારે પરિવર્તન સંક્રમણચાલકત્વ (conversion transconductance)

આ અવતરણમાં V_o >> V_s અને ω_o > ω_s માની લેવામાં આવેલાં છે. તેમ કરવાથી પ્રદાનમાં મળતો i.f. સંકેત આયામ, આદાન સંકેત આયામને સમપ્રમાણ બને છે. આવૃત્તિ-પરિવર્તનની ગુણકીય પદ્ધતિમાં મિશ્રકનું સંક્રમણચાલકત્વ (transconductance)g_m દોલકના વોલ્ટેજની જેમ ચળે છે. (g_m ∝ V_o). હવે મિશ્રક યુક્તિ એવી પસંદ કરવામાં આવે છે કે તેનો g_m, દોલક સંકેત સહિતના ડી. સી. ઝુકાવ (bias) સાથે રૈખિક નિયમ અનુસાર વર્તે. તેથી દોલક-વોલ્ટેજના ધન આવર્તનમાં V_{b max}ના મહત્તમ મૂલ્યે g_mનું સંતૃપ્ત (saturated) મૂલ્ય g_max બને છે. આથી g_m માટેનું સૂત્ર

તેથી સ્થિરાવસ્થા અને પ્રસંવાદી ઘટકોને બાદ કરતાં, મિશ્રકની વીજધારા

આમાં બે આવૃત્તિઓ ω_o અને ω_sનો વોલ્ટેજ V_o અને V_sનાં પદોનો ગુણાકાર જોવા મળે છે. V_bmax = V_b + V_o છે, જેમાં V_b = સ્થિરાવસ્થા – પ્રારંભિક ડી. સી. ઝુકાવ છે.

ઉપરના સૂત્રમાંથી તફાવત-આવૃત્તિના ઘટકનું સંવરણ કરતાં,

નું મહત્તમ મૂલ્ય 0.27 જેટલું મળે છે.

ઉમેરક પદ્ધતિના આવૃત્તિ-પરિવર્તક માટેના પરિપથો આકૃતિ 2માં અપાઈ ગયા છે. ગુણકીય પદ્ધતિનો એક નમૂનારૂપ પરિપથ આકૃતિ-3માં દર્શાવેલો છે.

આમાં દ્વિ-દ્વાર ક્ષેત્ર અસર ટ્રાન્ઝિસ્ટર(dual gate Field Effect Transister, FET)નો ઉપયોગ કરવામાં આવેલો છે. દ્વાર 1ને રેડિયો સંકેત (V_s, ƒ_s) લગાડવામાં આવે છે; અને દ્વાર 2ને સ્થાનિક દોલન-સંકેત (V_o, ƒ_o) લગાડવામાં આવે છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર ક્રિયાશીલ રહે તે માટે દ્વાર-1ને અનુકૂળ ડી. સી. ઝુકાવ લગાડવામાં આવે છે, જ્યારે દ્વાર-2ને, ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું g_m, દોલન-સંકેત સાથે રૈખિક નિયમ અનુસાર ચળે તેવી સ્થિતિ સર્જવા માટે, યોગ્ય ડી. સી. ઝુકાવ લગાડવામાં આવે છે. દોલન-સંકેતની ગેરહાજરીમાં દ્વાર 2 થોડો ધન-ઝુકાવી હોય છે; V_o >> V_s હોવાથી V_oના ધન આવર્તન દરમિયાન g_m તેના સંતૃપ્ત મૂલ્ય () પર પહોંચે છે અને ઋણ આવર્તન દરમિયાન તેના કાપ-મૂલ્ય પર જાય છે. દ્વાર 2 અને ભૂકૃત/સામાન્ય (grounded/common) બિંદુ વચ્ચે રેડિયોસંકેતનું શ્રેણી અનુનાદન (trap) કરવાથી તે દ્વાર 2ને અસર કરતો નથી. પ્રદાનમાં અંતરાલ મધ્યમ આવૃત્તિ ƒ_i (કે i.ƒ. = ƒ_o – ƒ_s) એ અનુનાદિત ટ્રાન્સફૉર્મર છે, જેમાં ગૂંચળાંના અમુક આંટાઓની જગાએ જોડાણ કરીને i. ƒ. પ્રવર્ધકને આદાન કરવામાં આવે છે. પ્રદાન થયેલો i. ƒ. સંકેત મંદ કે ઓછી પ્રબળતાનો હોય તો એક કરતાં વધારે i. ƒ. પ્રવર્ધકો રાખી શકાય. અતિ ઉચ્ચ આવૃત્તિઓના રેડિયો રિસીવરમાં એક કરતાં વધારે આવૃત્તિ-પરિવર્તકો રાખવામાં આવે છે. દા.ત., ધ્વનિ આયામ મૉડ્યુલના કિસ્સામાં પહેલું પરિવર્તન 4.5 MHz અને બીજું પરિવર્તન 450 kHz મધ્યમ આવૃત્તિ (i. ƒ.) પ્રદાન કરે. આ બંનેમાં સમાન પ્રતિચારવાળી પટપહોળાઈ (band-width). i. ƒ.ની આસપાસ ±5 kHz (એટલે કે કુલ પહોળાઈ 10 kHz) હોવી જોઈએ. દૂરદર્શન રિસીવરમાં આવી પટપહોળાઈ આશરે 6થી 8 MHz જેટલી રાખવામાં આવે છે, જેમાં ચિત્ર તેમજ ધ્વનિ માહિતી-સંકેતોનો સમાવેશ કરાતો હોય છે. આયામ મૉડ્યુલન (amplitude modulation – a.m.) કરેલા રેડિયોસંકેત અને આવૃત્તિ કે ફેઝ મૉડ્યુલન (ƒ.m. કે p.m.) કરેલા રેડિયોસંકેતનું આવૃત્તિ-પરિવર્તન કરવામાં ફરક હોય છે. ƒ. m. રિસીવરમાં પહેલું પરિવર્તન ઊંચી ƒ_i એ કરવામાં આવે છે. દા.ત., 150 kHz કુલ પટપહોળાઈવાળા 150 MHz રેડિયોસંકેતની આવૃત્તિનું પહેલું પરિવર્તન 10.7 MHz આવૃત્તિમાં અને બીજું પરિવર્તન 465 kHzમાં કરીને, અને તે પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉદભવેલું કંઈક આયામ-અધિમિશ્રણ દૂર કરવા, સીમાકારી (limiter) પરિપથમાં પસાર કરીને પછી સંકેતને વિભેદક (discriminator) પરિપથમાં મોકલવો પડે છે. આમાં આદાન થયેલો ƒ. m. સંકેત, પ્રદાનમાં આયામ-અધિમિશ્રિત થયેલો મળે છે. આમ a.m./ƒ.m. બંને પ્રકારના રેડિયોપ્રસારણને ઝીલવા માટેના સંયુક્ત રિસીવરમાં, હવે પછી, એક સામાન્ય a.m. સંકેત માટેના પરિચાયક(detector)માંથી પસાર કરીને, મૂળ શ્રાવ્ય કે સાંકેતિક માહિતીનો વોલ્ટેજ પ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે. તેનું શક્તિ-પ્રવર્ધન કરીને, લાઉડ-સ્પીકર કે અભિલેખક (recorder) જેવા સાધન વડે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.

સામાન્યત: છેલ્લી અંતરાલ આવૃત્તિ ƒ_i મધ્યમ તરંગપટ (Medium Wave – MW band) આવૃત્તિ-વિસ્તારની નીચેની સીમાથી, થોડી ઓછી રાખવામાં આવે છે. દા.ત., 450 કે 465 kHz, જેથી તે આવૃત્તિનો સંકેત એ બૅન્ડના કોઈ રેડિયોમથકના કાર્યક્રમમાં વિક્ષેપ (interfere) ન કરે. આ આવૃત્તિ ƒ_i, સ્થાનિક દોલકની આવૃત્તિને, રેડિયોસંકેતની આવૃત્તિ કરતાં વધારે કે ઓછી રાખવાથી મળી શકે. એટલે કે ƒ_i = (ƒ_o – ƒ_s) કે ƒ_i = (ƒ_s – ƒ_o) લાવી શકાય. પરંતુ ƒ_o ને ƒ_s કરતાં વધુ રાખવી (ƒ_o > ƒ_s) એ વ્યવહારુ છે. એક સાદી ગણતરીથી આ બાબત સ્પષ્ટ થઈ જશે.

ધારો કે ƒ_i = 465 kHz અને ƒ_s = 500 kHzથી 1,600 kHz મિડિયમ વેવ બૅન્ડ વિસ્તાર છે. રેડિયો સંકેતના મુખ્ય અનુનાદક (સંવરણક) ધારિતા(capacitance)નાં મહત્તમ અને લઘુતમ મૂલ્યોનો ગુણોત્તર

(i) જો ƒ_o > ƒ_s, તો ƒ_o નો વિસ્તાર 965 kHzથી 2,055 kHz થાય. તેથી સ્થાનિક દોલકના મુખ્ય ધારિત્રનાં મહત્તમ અને લઘુતમ મૂલ્યોનો ગુણોત્તર

  પરંતુ

(ii) જો ƒ_o < ƒ_s, તો ƒ_i = 465 kHz લાવવા માટે ƒ_oનો વિસ્તાર 35 kHz થી 1,135 kHz રાખવો પડે અને આ કિસ્સામાં

આવા મોટા ગુણોત્તરનું ચલ ધારિત્ર બનાવવું બિલકુલ અવ્યવહારુ છે; તેથી ƒ_o હંમેશાં ƒ_s કરતાં અને તે બંનેના તફાવત ƒ_i (આગળ દર્શાવ્યા પ્રમાણે ƒ_i = ƒ_o – ƒ_s) જેટલું વધારે રાખવું પડે છે.

પ્રતિબિંબ આવૃત્તિ (image frequency) : હવે રેડિયો સંકેત આવૃત્તિ (2ƒ_i + ƒ_s) અને સ્થાનિક દોલક આવૃત્તિ ƒ_oનું સંકરણ થતાં, 2ƒ_i + ƒ_s – ƒ_o = 2ƒ_i – (ƒ_o – ƒ_s) = 2ƒ_{i –} (ƒ_i) = ƒ_i આમ જ્યારે રેડિયો સંકેત આવૃત્તિ ƒ_s ને બદલે, બેગણી ƒ_i જેટલી વધારે હોય, એટલે કે (2ƒ_i + ƒ_s) હોય, તોપણ, આવૃત્તિ-પરિવર્તન પછી અંતરાલ આવૃત્તિ ƒ_i મળી શકે છે. (2ƒ_i + ƒ_s)ને પ્રતિબિંબ-આવૃત્તિ કહે છે. ƒ_s આવૃત્તિએ, ઍન્ટેના સાથેનો અનુનાદિત પરિપથ બહુ ધારદાર અનુનાદ-આલેખવાળો હોય તો પ્રતિબિંબ સંકેતને રોકી શકાય અથવા તો તેને અત્યંત દુર્બળ બનાવી શકાય. હલકી કોટિનાં રિસીવરોમાં આવી કાળજી રાખવામાં ન પણ આવે. દા.ત., 600 kHz આવૃત્તિના રેડિયોસ્ટેશનના વાયુપ્રસારણ કાર્યક્રમ સાથે (600 + 2 × 465) = 1,530 kHz આવૃત્તિનો બીજા સ્ટેશનનો કાર્યક્રમ પણ સાંભળવા મળે. જોકે 600 kHz આવૃત્તિએ સંગ્રહેલા સંકેતની તુલનાએ તે બહુ ધીમો હોય. છતાં રિસીવર ખામીવાળું અને અસ્પષ્ટ લાગે. પ્રમાણિત મુકરર શક્તિપ્રદાન (1 mw) માટે પ્રતિબિંબ ગુણોત્તર (image ratio) બની શકે તેટલો નહિવત્ કરવો જોઈએ. તેને માટે ƒ_iનું મૂલ્ય વધારે રાખવું પડે. પરંતુ તે એટલું ઊંચું ન હોવું જોઈએ જેથી સ્વયં-સંબંધિત બૅન્ડમાં તે, બીજા રેડિયો સ્ટેશનની આવૃત્તિઓને વિક્ષેપકારી નીવડે.

(2) પરિચાયક (detector) : આ સંયોજનોનો હેતુ મુખ્યત્વે દૂરસંચાર માટેના સંદેશા, માહિતી કે મનોરંજનના કાર્યક્રમો વગેરેના સંકેતોને આયામ-અધિમિશ્રિત વહનકારી રેડિયો આવૃત્તિના સંકેતથી વિખૂટા પાડવાનો છે. તેના પ્રદાનમાં પ્રાપ્ત થતા ઊંચી અને પ્રસંવાદી આવૃત્તિઓના વિભવોને, બાહ્ય-પથ (by-pass) કરતાં, ફક્ત મૂળ ઉપયોગી આવૃત્તિના વિભવોની પુન:પ્રાપ્તિ થાય છે. સંકરણ યાને મિશ્રક યુક્તિને પહેલો પરિચાયક કહે છે, જ્યારે રેડિયોસંકેતથી માહિતી-સંકેતને અલગ કરનાર યુક્તિને બીજો પરિચાયક કહે છે. આ અલગકારી પરિચાયક યુક્તિ, રૈખિક કે અરૈખિક લક્ષણોવાળી હોઈ શકે.

રૈખિક પરિચયનમાં એક ડાયોડ સાથે પ્રતિરોધ R અને ધારિત્ર Cથી રચાયેલો સમાંતર ભાર-પરિપથ હોય છે. આકૃતિ 4માં આ પરિચાયકનો પરિપથ, મૂળ અધિમિશ્રિત રેડિયોસંકેતના આદાન અને પછી પ્રદાન થતાં માહિતી-સંકેતનાં તરંગરૂપો દર્શાવેલાં છે.

આમાં પ્રદાનનો આયામ, આદાનના આયામને રૈખિક નિયમાનુસાર સમપ્રમાણ હોય છે. વહનકારી રેડિયો આવૃત્તિ ƒ_c, માહિતી-સંકેતની આવૃત્તિ કરતાં ઘણી ઊંચી હોવાથી, ડાયોડની વાહક-અવાહક સ્થિતિમાં થતાં, Cના વીજભારણ (charging) અને વિભાર(discharging)નો દર, આવરણ-તરંગરૂપ(envelope-waveform)ના આલેખને લગભગ સ્પર્શતો અને અનુસરતો હોય છે. વિકૃતિવિહીન (distortionless) પરિચયન થઈ શકે તે માટે ભાર-પરિપથનો કાળ-સ્થિરાંક (time-constant)

હોવો જોઈએ. m = અધિમિશ્રણાંક અને ω = 2πƒ છે.

જ્ઞાત R-C ફિલ્ટર દ્વારા ડાયોડ, વિકૃતિવિહીન પરિચયન કરી શકે તે માટે mનું મહત્તમ મૂલ્ય કરતાં વધારે હોવું ન જોઈએ. પ્રદાનમાં મળતા સરેરાશ ડી. સી. વોલ્ટેજને ધારિત્રયુગ્મનથી રોકીને ફક્ત માહિતી-સંકેતને આગળ લઈ જઈ તેનું વોલ્ટેજ-પ્રવર્ધન કરવામાં આવે છે. ડી. સી. વિભવનો, બીજા એક વિભાજક R-C ફિલ્ટર દ્વારા સ્વયં પ્રબળતા નિયંત્રણ (agc, avc) કરવા માટે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ ડી. સી. વિભવ, રિસીવરના પ્રથમ પદક (stage) રેડિયો-આવૃત્તિ પ્રવર્ધક તથા અંતરાલ-આવૃત્તિ પ્રવર્ધકની ઇલેક્ટ્રૉનનલિકાના ગ્રિડને અથવા આધાર(base)ને આપવામાં આવે છે, જેથી અતિ પ્રબળ રેડિયોસંકેતને આપોઆપ સીમિત કરીને અનુકૂળ આયામની માહિતીના પરિચાયકનું પ્રદાન થઈ શકે છે. રૈખિક ડાયોડ પરિચાયકની કાર્યદક્ષતા (efficiency)

જેમાં,

θ = ડાયોડની વાહકસ્થિતિનો રેડિયન માપમાં ફેઝગાળો

E_i = વહનકારી i. ¦. સંકેતના વોલ્ટેજનું મહત્તમ મૂલ્ય

E_dc = ડાયોડના પ્રદાનમાં મળતો ડી. સી. વોલ્ટેજ

r_p = ડાયોડમાં વીજધારાના વહન દરમિયાન તેનો આંતરિક પ્રતિરોધ, જે ભાર પ્રતિરોધ R કરતાં બહુ ઓછો હોય છે; અને,

E_i (1 + m cosω_mt) = મોડ્યુલિત સંકેતના તાત્ક્ષણિક (instantaneous) મૂલ્યથી રચાતો આવરણ-તરંગ (envelope-wave) છે.

આ કારણે આવા રૈખિક પરિચયનને, આવરણ-પરિચયન (envelope detection) પણ કહે છે. અતિ ઉચ્ચ આવૃત્તિઓએ (ultra high frequency-u.h.f.-microwaves), ગેલીના (Pbs) અને બિંદુસ્પર્શી સિલિકોન સ્ફટિક ડાયોડ, પરિચયનની ક્રિયામાં મહત્વનું સ્થાન ધરાવે છે.

અરૈખિક અથવા ‘વર્ગ-નિયમ’ (square law) અનુસાર પરિચયન પદ્ધતિમાં, ટ્રાયોડ વાલ્વના ગ્રિડ-વોલ્ટેજ e અને ઍનોડ ધારા i_b, અરૈખિક આલેખના ભાગ પર પ્રચાલન થાય એ પ્રમાણે ગ્રિડ-બાયસ લગાડવામાં આવે છે. આને ઍનોડ-વક્ર (anode bend) પરિચાયક પણ કહે છે. તેના પ્રદાન-પરિપથમાં નિમ્ન આવૃત્તિવાળું LC ફિલ્ટર હોય છે. તેનું કાર્ય નીચી આવૃત્તિના માહિતી-સંકેતોને પ્રવર્ધન થવા માટે આગળ પસાર કરવાનું છે, જ્યારે વહનકારી ઊંચી આવૃત્તિ તેમજ મોડ્યુલન-આવૃત્તિના પ્રસંવાદી સંકેતોને અટકાવી દેવાનું છે. ઍનોડ વીજધારા ગ્રિડમાં આદાન થતા આયામ-અધિમિશ્રિત સંકેતોના, વર્ગ-નિયમાનુસાર પરિચયનથી મળતા માહિતી-સંકેતની આવૃત્તિ કરતાં વધારે આવૃત્તિઓના સંકેતો પૈકી,  પદો મહત્ત્વનાં છે, જેમાં

b = વર્ગ-નિયમ માટેનો સમપ્રમાણતાનો અચળાંક, અને

E_i = વહનકારી અંતરાલ આવૃત્તિ (¦_i)નું મહત્તમ વોલ્ટેજ છે.

જો માહિતી-સંકેતના દ્વિ-પ્રસંવાદી ઘટકનો આયામ પ્રાથમિક સંકેતના આયામથી એકદશાંશ કરતાં નીચો રાખવો હોય તો, (m² 4) < m/10, એટલે કે જ્યાવર્તી (sinusoidal) તરંગ માટે, અધિમિશ્રણાંક mનું મૂલ્ય 0.4 કરતાં ઓછું હોવું જોઈએ, અર્થાત્ ટ્રાન્સમિટરમાં મૉડ્યુલન 40 % થી ઓછું હોવું જોઈએ. આથી આવા પરિચાયકની ઉપયોગિતા પ્રમાણમાં બહુ મર્યાદિત રહી છે અને હવે તેનું કોઈ ખાસ મહત્વ રહ્યું નથી. તેનો ઉપયોગ લગભગ બંધ થઈ ગયો છે.

પરિચાયકમાંથી મળતા સરેરાશ ડી. સી. વોલ્ટેજના અમુક અંશનો ઋણ છેડો અનુનાદ-દર્શક નલિકા(tuning indicator tube)ના નિયંત્રણ-ગ્રિડને લગાડવામાં આવે છે. જ્યારે રેડિયો-રિસીવર ઇચ્છિત રેડિયો-સ્ટેશન પર બરાબર અનુનાદિત થતું હોય ત્યારે તે નલિકામાંથી દીપ્તિ વિસ્તરે છે અને તેની અંદરના ઇલેક્ટ્રૉનના માર્ગમાં રાખેલા લક્ષ્ય(target)નો પડછાયો લઘુતમ કક્ષાએ સંકોચાય છે. એવી જ રીતે પ્રતિબાધા-સેતુ(impedance bridge)માં સંતુલન બરાબર ગોઠવાયું હોય ત્યારે, શૂન્ય-દર્શક (null-indicator) તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી આવી નલિકામાં લક્ષ્યનો પડછાયો સાંકડો બને છે. જ્યારે જ્યારે રિસીવરના અનુનાદીકરણ(tuning)માં ફેરફાર થાય, ઝડપેલા રેડિયો-તરંગના આયામમાં વધઘટ થાય, અને પ્રતિબાધા-સંતુલનમાં વિક્ષેપ થતો રહે, ત્યારે ત્યારે તે દર્શકમાં દેખાતો પડછાયો પહોળો-સાંકડો થયા કરે છે. એટલે કે દીપ્તિનું વિસ્તરણ ઓછુંવત્તું (fluctuate) થાય છે. આમ પરિચાયકના પરિપથ દ્વારા સ્વયં-પ્રબળતા નિયંત્રણ અને સાધનની ઇષ્ટતમ ગોઠવણી માટેનો ડી. સી. વોલ્ટેજ મળે છે; અને સાથે સાથે મૂળ માહિતીસંકેત પણ રેડિયો આવૃત્તિના સંકેતથી છૂટો તો પડે જ છે. દૂરના કોઈ રેડિયો-સ્ટેશનનું ક્ષેત્રબળ (field strength) માપવું હોય તો પરિચાયકમાંથી મળતા ડી. સી. વોલ્ટેજનું સંકલન અને પ્રવર્ધન કરીને અભિલેખન કરવાથી તેમ થઈ શકે છે; પરંતુ તેમ કરવામાં avcનું જોડાણ કાપી નાખવું પડે છે.

છેવટે, આવૃત્તિ-પરિવર્તન કર્યા વગર પણ મૉડ્યુલિત રેડિયોસંકેતનું પરિચયન સીધેસીધું ડાયોડ પરિપથ વડે કરી શકાય. પરંતુ આમ કરવાથી સંવરણતા અને સંવેદિતાના ઊંચા (super) ગુણો જતા કરવા પડે છે.

અત્રે ઉલ્લેખનીય એક બાબત પ્રત્યે ધ્યાન દોરવું રહે છે. મૉડ્યુલન યાને અધિમિશ્રણ (આયામ, આવૃત્તિ અને પ્રાવસ્થ) ક્રિયામાં પણ આવૃતિ-પરિવર્તન થતું હોય છે. આવું પરિવર્તન સંદેશાવ્યવહારમાં આવશ્યક અને અગત્યનું છે, અને તેથી તેની આગવી વિશિષ્ટતા છે.

કાંતિલાલ મોતીલાલ કોટડિયા