वाल्व आरएफ प्रवर्धक: Difference between revisions

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ट्यूब GU-78B के साथ शॉर्टवेव प्रवर्धक

वाल्व आरएफ प्रवर्धक (ब्रिटिश और ऑस्ट्रेलियाई ) या ट्यूब प्रवर्धक (यू.एस.) विद्युत रेडियो आवृत्ति सिग्नल की शक्ति को विद्युत रूप से प्रवर्धक करने के लिए उपकरण है ।

1960 और 1970 के दशक के समय माइक्रोवेव के नीचे आवृत्तियों के लिए कम से मध्यम शक्ति वाल्व प्रवर्धक को बड़े मापदंड पर ठोस अवस्था (इलेक्ट्रॉनिक्स) प्रवर्धक द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था । प्रारंभ में ट्रांसमीटरों के रिसीवर और कम पावर चरणों के लिए, ट्रांसमीटर आउटपुट चरणों में कुछ समय बाद ट्रांजिस्टर पर स्विच किया गया था। बहुत उच्च शक्ति ट्रांसमीटरों के लिए विशेष रूप से निर्मित वाल्व अभी भी उपयोग में हैं । चूँकि नए रचनाओ में संभवतः ही कभी उपयोग होती है ।^[1]

वाल्व विशेषताएँ

ट्रांजिस्टर की तुलना में वाल्व उच्च वोल्टेज/कम वर्तमान उपकरण हैं। टेट्रोड और पेंटोड वाल्व में बहुत सपाट एनोड धारा बनाम एनोड वोल्टेज होता है । जो उच्च एनोड आउटपुट विद्युत प्रतिबाधा का संकेत देता है। ट्रायोड एनोड वोल्टेज और एनोड धारा के बीच शक्तिशाली संबंध दिखाते हैं।

उच्च कार्यशील वोल्टेज उन्हें रेडियो ट्रांसमीटर के लिए अच्छी तरह से अनुकूल बनाता है और वाल्व आज भी बहुत उच्च शक्ति शॉर्ट वेव रेडियो ट्रांसमीटरों के लिए उपयोग में रहते हैं । जहां ठोस अवस्था विधियों को समानांतर में कई उपकरणों की आवश्यकता होती है, और बहुत अधिक DC धाराओं की आपूर्ति उच्च शक्ति ठोस स्तर ट्रांसमीटरों को भी ट्रांसफार्मर और ट्यूनिंग नेटवर्क के जटिल संयोजन की आवश्यकता होती है । जबकि वाल्व-आधारित ट्रांसमीटर एकल, अपेक्षाकृत सरल ट्यूनेड नेटवर्क का उपयोग करता है।

इस प्रकार जबकि ठोस अवस्था उच्च शक्ति शॉर्ट वेव ट्रांसमीटर विधि रूप से संभव हैं । आर्थिक विचार अभी भी 3 मेगाहर्ट्ज और 10,000 वाट से ऊपर के वाल्वों के पक्ष में हैं।

रेडियो अव्यवसायी भी मुख्य रूप से आर्थिक कारणों से 500–1500 वाट स्तर में वाल्व प्रवर्धक का उपयोग करते हैं।

ऑडियो बनाम आरएफ प्रवर्धक

वाल्व ऑडियो प्रवर्धक सामान्यतः 20 हर्ट्ज और 20 किलोहर्ट्ज़ या अधिक के बीच संपूर्ण ऑडियो स्तर को बढ़ाते हैं। वे स्पीकर चलाते समय वाल्व को उपयुक्त उच्च प्रतिबाधा भार प्रदान करने के लिए आयरन कोर ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करते हैं । जो सामान्यतः 8 ओम होता है। ऑडियो प्रवर्धक सामान्य रूप से प्रवर्धक कक्षा ए में वाल्व का उपयोग करते हैं, या इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक कक्षा बी और एबी कक्षा बी या में जोड़ी कक्षा एबी का उपयोग करते हैं।

एक आरएफ पावर प्रवर्धक को 18 kHz जितना कम और अल्ट्रा हाई आवृत्ति जितना ऊंचा सिंगल आवृत्ति पर ट्यून किया जाता है | यूएचएफ रेडियो प्रसारण या औद्योगिक ताप के प्रयोजन के लिए आवृत्तियों की श्रेणी है। वे वाल्व को उचित रूप से उच्च लोड प्रतिबाधा प्रदान करने के लिए संकीर्ण ट्यून परिपथ का उपयोग करते हैं और सामान्यतः 50 या 75 ओम के लोड को फीड करते हैं। आरएफ प्रवर्धक सामान्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक कक्षा सी या कक्षा एबी संचालित करते हैं।

चूँकि आवृत्ति ऑडियो प्रवर्धक के लिए होती है और आरएफ प्रवर्धक ओवरलैप, संचालन की श्रेणी, आउटपुट कपलिंग की विधि और प्रतिशत परिचालन बैंडविड्थ अलग-अलग होते है। पावर वाल्व कम से कम 30 मेगाहर्ट्ज तक उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया करने में सक्षम हैं। डायरेक्टली हीटेड सिंगल एंडेड ट्रायोड (डीएच-सेट) ऑडियो प्रवर्धक रेडियो ट्रांसमिटिंग वाल्व का उपयोग करते हैं । जो मूल रूप से आरएफ उच्च आवृत्ति स्तर में प्रवर्धक संचालित करने के लिए रचना किया गया था ।

वाल्वों के परिपथ लाभ

उच्च इनपुट प्रतिबाधा: ट्यूबों की इनपुट प्रतिबाधा की तुलना की जा सकती है । एफईटी-s, बाइपोलर ट्रांजिस्टर की तुलना में अधिक है । जो कुछ सिग्नल प्रवर्धन अनुप्रयोगों में लाभदायक है।
उच्च वोल्टेज का सहिष्णु: वाल्व उच्च वोल्टेज उपकरण हैं । जो अधिकांश अर्धचालकों की तुलना में उच्च वोल्टेज परिपथ के लिए स्वाभाविक रूप से उपयुक्त हैं।
शीतलन में सुधार के लिए ट्यूबों को बड़े आकार में बनाया जा सकता है: बड़ी मात्रा में गर्मी को नष्ट करने के लिए बड़े मापदंड पर वाल्वों का निर्माण किया जा सकता है। बहुत उच्च-शक्ति मॉडल पानी या वाष्प-शीतलन को समायोजित करने के लिए रचना किए गए हैं। उस कारण से, वाल्व बहुत उच्च शक्ति और विशेष रूप से उच्च शक्ति + उच्च वोल्टेज उपयोग, जैसे रेडियो और से निपटने के लिए एकमात्र व्यवहार्य विधि बने रहे TV ट्रांसमीटर, लंबे समय तक जब ट्रांजिस्टर ने लगभग सभी अन्य अनुप्रयोगों में वाल्वों को विस्थापित कर दिया था। चूँकि, आज भी उच्च शक्ति / वोल्टेज के लिए, ट्यूब तेजी से अप्रचलित होते जा रहे हैं । क्योंकि नई ट्रांजिस्टर विधि उच्च वोल्टेज की सहनशीलता और उच्च शक्ति की क्षमता में सुधार करती है।
कम निवेश व्यय: व्यावहारिक ट्यूब-आधारित रचनाों की सादगी के कारण, अनुप्रयोगों के लिए ट्यूबों का उपयोग करना RF किलोवाट पावर स्तर से ऊपर के प्रवर्धक निर्माण व्यय को बहुत कम कर सकते हैं। ^[2] इसके अतिरिक्त, बड़े, उच्च मूल्य वाले पावर वाल्व (स्टील क्लैड, ग्लास ट्यूब नहीं) को कुछ सीमा तक अवशिष्ट जीवन का विस्तार करने के लिए फिर से बनाया जा सकता है।
विद्युत रूप से बहुत शक्तिशाली: ट्यूब आश्चर्यजनक रूप से उच्च अधिभार को सहन कर सकते हैं । जो मिलीसेकंड में द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर प्रणाली को नष्ट कर देगा (सैन्य और अन्य रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण प्रणालियों में विशेष महत्व)।
अनिश्चितकालीन स्वयं जीवन: यहां तक कि 60 वर्ष पुरानी ट्यूब भी पूरी तरह कार्यात्मक हो सकती हैं, और कई प्रकार नए-पुराने-स्टॉक के रूप में खरीदने के लिए उपलब्ध हैं। इस प्रकार, ज्ञात विश्वसनीयता मुद्दों के अतिरिक्त (नीचे अगला भाग देखें), यह अभी भी सबसे पुराने वैक्यूम ट्यूब उपकरण को चलाने के लिए पूरी तरह से संभव है।
प्रतिस्थापन के तुलनात्मक सरल: कई सामान्य विफलता मोड के अधीन होने के कारण, ट्यूबों के साथ अधिकांश प्रणाली सॉकेट के साथ रचना किए गए थे । जिससे ट्यूबों को प्लग-इन उपकरणों के रूप में स्थापित किया जा सकता है । वे संभवतः ही कभी होते हैं । यदि कभी, परिपथ में टांका लगाया जाता है। विफल ट्यूब को बस अनप्लग किया जा सकता है और उपयोगकर्ता द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है,। जबकि सोल्डर-इन अर्धचालक की विफलता पूरे उत्पाद या उप-विधानसभा के लिए प्रभावकारी मरम्मत से परे क्षति का कारण बन सकती है। एकमात्र कठिनाई यह निर्धारित कर रही है कि कौन सी ट्यूब विफल हो गई है।

वाल्व की हानि

व्यय: अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, ट्यूबों को अर्धचालकों की तुलना में दिए गए आवेदन के लिए चरणों की संख्या के अधिक चौकस बजट की आवश्यकता के लिए प्रति प्रवर्धन चरण में अधिक प्रारंभिक परिव्यय और चलने वाले व्यय दोनों की आवश्यकता होती है।

लघु परिचालन जीवन: सबसे सामान्य अनुप्रयोगों में, वाल्वों का जीवन कुछ हज़ार घंटों का होता है । जो ठोस अवस्था वाले भागों की तुलना में बहुत कम होता है। यह विफलता के विभिन्न सामान्य विधियों के कारण होता है । कैथोड की कमी, ओपन- या शॉर्ट-परिपथ (विशेष रूप से हीटर और ग्रिड संरचनाओं के), कैथोड 'विषाक्तता', और कांच के खोल (ग्लास "ट्यूब") को तोड़ना होता है। कोल्ड स्टार्ट के यांत्रिक तनाव के कारण हीटर की विफलता अधिकांशतः होती है। केवल कुछ सीमित, सदैव चालू रहने वाले प्रस्तुतेवर अनुप्रयोगों में, जैसे कि विशेष अर्ध स्वचालित ग्राउंड एनवायरनमेंट और टीएटी-1, विशेष रूप से रचना किए गए परिपथ में विशेष रूप से रचना किए गए वाल्व हैं, और अच्छी तरह से ठंडा वातावरण दसियों या सैकड़ों हजारों घंटों के परिचालन जीवन तक पहुँच गया है।

कैथोड के लिए हीटर की आपूर्ति की आवश्यकता होती है: निवेश व्यय के अतिरिक्त, बिजली बजट का भाग जो गर्म कैथोड कैथोड में जाता है । आउटपुट में योगदान के बिना, एनोड अपव्यय के कुछ प्रतिशत बिंदुओं से हो सकता है (पूर्ण आउटपुट पर उच्च शक्ति अनुप्रयोगों में) ^[3] सामान्यतः छोटे सिग्नल अनुप्रयोगों में एनोड अपव्यय के लिए तुलनीय होते है।^[4]
चालू/बंद चक्रों में बड़ा परिपथ तापमान झूलता है: सामान्य कम बिजली ट्यूबों में कैथोड हीटरों से भारी गर्मी का कारण है कि आस-पास के परिपथ तापमान में परिवर्तन का अनुभव करते हैं । जो कि 100 °C (212 °F) अधिक हो सकता है । इसके लिए गर्मी प्रतिरोधी घटकों की आवश्यकता होती है। अनुप्रयोगों में RF का अर्थ यह भी है कि आवृत्ति स्थिरता तक पहुँचने से पहले सभी आवृत्ति-निर्धारण घटकों को तापीय संतुलन तक गर्म करना पड़ सकता है। जबकि पर AM ब्रॉडकास्ट (मीडियम वेव) रिसीवर्स और लूज़ ट्यून में TV सेट यह कोई समस्या नहीं थी,। विशिष्ट रेडियो रिसीवर और ट्रांसमीटर में फ्री-रनिंग ऑसिलेटर के साथ HF आवृत्तियों इस थर्मल स्थिरीकरण के लिए लगभग घंटे की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, न्यूविस्टर अल्ट्रा-लो पावर डायरेक्ट-हीटेड वाल्व निरपेक्ष रूप से अधिक गर्मी उत्पन्न नहीं करते हैं,। अधिक सामान्य तापमान में उतार-चढ़ाव का कारण बनते हैं, और उन उपकरणों को अनुमति देते हैं । जिनमें उनमें से कुछ जल्द ही स्थिर हो जाते हैं।^[5]^[6]
कोल्ड स्टार्ट से तुरंत नहीं: संचालन प्रारंभ करने के लिए वाल्व कैथोड को चमक के लिए गर्म करने की आवश्यकता होती है। इनडायरेक्ट-हीटिंग कैथोड में इसमें 20 सेकंड तक का समय लग सकता है। तापमान से संबंधित अस्थिरता के अतिरिक्त, इसका कारण यह था कि संचालित होने पर वाल्व तुरंत काम नहीं करता है। इससे वैक्यूम ट्यूब उपकरणों के लिए सदैव ऑन-इंस्टेंट-ऑन उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स का विकास हुआ था ।, जिसने प्रतीक्षा को छोटा कर दिया और थर्मल शॉक से वाल्व विफलताओं को कम किया हो सकता है । किन्तु निरंतर बिजली नाली की कीमत पर, और आग का खतरा बढ़ गया था। दूसरी ओर, बहुत छोटे, अल्ट्रा लो पावर डायरेक्ट-हीटेड वाल्व कोल्ड स्टार्ट से सेकंड के दसवें भाग में चालू हो जाते हैं।

खतरनाक रूप से उच्च वोल्टेज: ट्यूबों के एनोड्स को कार्य करने के लिए खतरनाक रूप से उच्च वोल्टेज की आवश्यकता हो सकती है। सामान्यतः, ट्यूब स्वयं उच्च वोल्टेज से परेशान नहीं होंगे, किन्तु "फ्लैशओवर" से बचने के लिए उच्च वोल्टेज परिपथ लेआउट और रचना में अतिरिक्त सावधानी की मांग करते है।

सुविधाजनक उपयोग के लिए गलत प्रतिबाधा: उच्च प्रतिबाधा आउटपुट (उच्च वोल्टेज/कम धारा) सामान्यतः कई वास्तविक विश्व भारों को सीधे चलाने के लिए उपयुक्त नहीं है । विशेष रूप से इलेक्ट्रिक मोटर के विभिन्न रूप होते है ।

वाल्वों में केवल एक ध्रुवता होती है: ट्रांजिस्टर की तुलना में, वाल्वों में एकल ध्रुवता होने से हानि होती है । जबकि अधिकांश उपयोगों के लिए, ट्रांजिस्टर पूरक ध्रुवता वाले जोड़े के रूप में उपलब्ध होते हैं (उदाहरण के लिए, NPN / PNP), संभव कई परिपथ विन्यास बनाते हैं । जिन्हें वाल्व के साथ अनुभव नहीं किया जा सकता है।

विरूपण

सबसे उत्तम वाल्व-आधारित आरएफ प्रवर्धक इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक कक्षा सी संचालित करते हैं। यदि आउटपुट में ट्यून किए गए परिपथ के साथ प्रयोग किया जाता है । तो यह हार्मोनिक्स उत्पन्न करने वाले इनपुट सिग्नल को विकृत कर देगा। चूँकि, कक्षा सी प्रवर्धक सामान्य रूप से उच्च का उपयोग करते हैं । $Q$ आउटपुट नेटवर्क जो हार्मोनिक्स को हटा देता है, इनपुट वेवफॉर्म के समान अविकृत साइन वेव को छोड़ देता है। कक्षा सी केवल स्थिर आयाम वाले संकेतों को प्रवर्धित करने के लिए उपयुक्त है, जैसे आवृत्ति मॉडुलन FM, आवृत्ति-शिफ्ट कीइंग FSK, और कुछ CQ (मोर्स कोड) सिग्नल होते है। जहां प्रवर्धक के लिए इनपुट सिग्नल का आयाम सिंगल-साइडबैंड मॉड्यूलेशन, आयाम मॉड्यूलेशन, वीडियो और जटिल डिजिटल सिग्नल के साथ भिन्न होता है । वहां प्रवर्धक को ड्राइविंग सिग्नल के लिफाफे को अविकृत रूप में संरक्षित करने के लिए कक्षा ए या एबी को संचालित करना चाहिए। ऐसे प्रवर्धकों को रैखिक प्रवर्धक कहा जाता है।

डीआरएम प्रसारण

प्रवर्धक संचालक कक्षा सी के लाभ को संशोधित करना भी सामान्य है । जिससे आयाम मॉडुलन का उत्पादन किया जा सके। यदि रेखीय विधि से किया जाता है, तो यह संग्राहक प्रवर्धक कम विरूपण करने में सक्षम होता है। आउटपुट सिग्नल को इनपुट के RF सिग्नल और मॉड्यूलेटिंग सिग्नल उत्पाद के रूप में देखा जा सकता है ।

विकास FM में उपलब्ध अधिक बैंडविड्थ का उपयोग करके उत्तम निष्ठा का प्रसारण करना VHF स्तर, और जहां वायुमंडलीय ध्वनि अनुपस्थित थी। FM में ध्वनि को अस्वीकार करने की अंतर्निहित क्षमता भी है,। जो कि अधिकतर आयाम संग्राहक है। कैथोड-एनोड पारगमन समय के कारण वाल्व प्रौद्योगिकी उच्च-आवृत्ति सीमाओं से ग्रस्त है। चूँकि, टेट्रोड का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है । VHF स्तर और ट्रायोड कम गीगाहर्ट्ज स्तर में आधुनिक FM प्रसारण ट्रांसमीटर वाल्व और ठोस अवस्था उपकरण दोनों का उपयोग करते हैं । जिसमें वाल्व का उपयोग उच्चतम शक्ति स्तरों पर अधिक होता है। FM ट्रांसमीटर बहुत कम विरूपण के साथ कक्षा सी संचालित करते हैं।

आज का डिजिटल रेडियो जो विभिन्न चरण मॉडुलन (जैसे GMSK, QPSK, आदि) और साथ ही स्पेक्ट्रम की बढ़ती मांग ने रेडियो के उपयोग के विधि में नाटकीय बदलाव को अशक्त कर दिया है,। उदाहरण सेलुलर रेडियो अवधारणा आज के सेलुलर रेडियो और डिजिटल प्रसारण मानक वर्णक्रमीय लिफाफे और स्वीकार्य बैंड उत्सर्जन के स्थितियों में अत्यधिक मांग कर रहे हैं । (के स्थितियों में) GSM उदाहरण के लिए, -70 dB या उत्तम केंद्र आवृत्ति से बस कुछ सौ किलोहर्ट्ज़)। इसलिए डिजिटल ट्रांसमीटरों को कम विरूपण प्राप्त करने पर अधिक ध्यान देने के साथ रैखिक मोड में काम करना चाहिए।

अनुप्रयोग

ऐतिहासिक ट्रांसमीटर और रिसीवर

(उच्च वोल्टेज / उच्च शक्ति) रिसीवर में विभिन्न बिंदुओं पर प्राप्त रेडियो आवृत्ति संकेतों, मध्यवर्ती आवृत्तियों, वीडियो सिग्नल और ऑडियो संकेतों को बढ़ाने के लिए वाल्व चरणों का उपयोग किया गया था। ऐतिहासिक रूप से (पूर्व डब्ल्यूडब्ल्यूआईआई) ट्रांसमिटिंग ट्यूब उपलब्ध सबसे शक्तिशाली ट्यूबों में से थे । सामान्यतः थोरिअटेड फिलामेंट्स द्वारा सीधे गर्म होते थे । जो प्रकाश बल्ब की तरह चमकते थे। कुछ नलियों को बहुत ऊबड़-खाबड़ बनाने के लिए बनाया गया था । जो इतनी मेहनत से चलने में सक्षम थी कि एनोड खुद चेरी लाल चमक जाएगा, एनोड्स को ठोस सामग्री (पतली शीट से गढ़े जाने के बजाय) से तैयार किया जा रहा है । जिससे गर्म होने पर विकृत किए बिना इसका सामना किया जा सके। इस प्रकार के उल्लेखनीय ट्यूब 845 (वैक्यूम ट्यूब) और 211 हैं। बाद में बीम पावर ट्यूब जैसे 807 और (डायरेक्ट हीटेड) 813 का भी बड़ी संख्या में (विशेष रूप से सैन्य) रेडियो ट्रांसमीटर में उपयोग किया गया था।

वाल्व बनाम ठोस अवस्था प्रवर्धक की बैंडविड्थ

आज, माइक्रोवेव आवृत्ति (सेलुलर रेडियो बेस स्टेशन) पर भी रेडियो ट्रांसमीटर अत्यधिक ठोस अवस्था में हैं। अनुप्रयोग के आधार पर, रेडियो आवृत्ति प्रवर्धक की उचित संख्या में उनकी सादगी के कारण वाल्व का निर्माण जारी रहता है । जबकि, यह एकल वाल्व की आउटपुट पावर की समान मात्रा के समान जटिल विभाजन और संयोजन परिपथ के साथ कई आउटपुट ट्रांजिस्टर लेता है।

वाल्व प्रवर्धक परिपथ ब्रॉडबैंड ठोस अवस्था परिपथ से अधिक अलग हैं। ठोस अवस्था उपकरणों में बहुत कम आउटपुट प्रतिबाधा होती है। जो ब्रॉडबैंड ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से आवृत्तियों की बड़ी स्तर को कवर करने की अनुमति देती है ।, उदाहरण के लिए 1.8 से 30 मेगाहर्ट्ज कक्षा सी या एबी संचालन के साथ, इनमें हार्मोनिक्स को हटाने के लिए निम्न पास फ़िल्टर सम्मिलित होना चाहिए। जबकि उचित कम पास फ़िल्टर को ब्याज की आवृत्ति स्तर के लिए चयनित होना चाहिए,। परिणाम को ट्यून रचना नहीं माना जाता है। वाल्व प्रवर्धक में ट्यून्ड नेटवर्क होता है जो लो पास हार्मोनिक फिल्टर और आउटपुट लोड से मेल खाने वाले प्रतिबाधा दोनों के रूप में कार्य करता है। किसी भी स्थिति में, ठोस अवस्था और वाल्व उपकरणों दोनों को ऐसे फ़िल्टरिंग नेटवर्क की आवश्यकता होती है,। इससे पहले कि आरएफ सिग्नल लोड पर आउटपुट हो जाए।

रेडियो परिपथ

ऑडियो प्रवर्धक के विपरीत, जिसमें एनालॉग आउटपुट सिग्नल इनपुट सिग्नल के समान रूप और आवृत्ति का होता है। आरएफ परिपथ वाहक (बहुत अधिक आवृत्ति पर) पर कम आवृत्ति की जानकारी (ऑडियो, वीडियो या डेटा) को संशोधित कर सकते हैं, और परिपथरी में कई अलग-अलग चरण होते हैं। उदाहरण के लिए, रेडियो ट्रांसमीटर में हो सकता है ।

ऑडियो आवृत्ति (एएफ) चरण (सामान्यतः वाल्व ऑडियो प्रवर्धक में वर्णित पारंपरिक ब्रॉडबैंड छोटे सिग्नल परिपथरी का उपयोग करते हुए,।
एक या एक से अधिक दोलक चरण जो वाहक तरंग उत्पन्न करते हैं,।
एक या एक से अधिक आवृत्ति मिक्सर चरण जो ऑसिलेटर से वाहक सिग्नल को संशोधित करते हैं,।
प्रवर्धक चरण ही (सामान्यतः) उच्च आवृत्ति पर काम कर रहा है। ट्रांसमीटर शक्ति एएमपी ही रेडियो प्रणाली में एकमात्र उच्च शक्ति चरण है, और वाहक आवृत्ति पर संचालित होता है। एएम में, मॉडुलन (आवृत्ति मिश्रण) सामान्यतः अंतिम प्रवर्धक में ही होता है।

ट्रांसमीटर एनोड परिपथ

सबसे सामान्य एनोड परिपथ ट्यूनेड एलसी परिपथ है । जहां एनोड वोल्टेज नोड (परिपथ) से जुड़े होते हैं। इस परिपथ को अधिकांशतः एनोड टैंक परिपथ के रूप में जाना जाता है।

सक्रिय (या ट्यून्ड ग्रिड) प्रवर्धक

ट्यून्ड ग्रिड इनपुट का उपयोग करके सरल टेट्रोड-आधारित रचना

वीएचएफ/ अति उच्च आवृत्ति में उपयोग होने वाले इसके उदाहरण में 4सीएक्स250बी सम्मिलित है, ट्विन टेट्रोड का उदाहरण क्यूक्यूवी06/40ए है।

न्यूट्रलाइजेशन टीजीटीपी (ट्यून ग्रिड ट्यून्ड प्लेट) प्रवर्धक में प्रयुक्त शब्द है । जो इनपुट परिपथ में कुछ आउटपुट सिग्नल के परिचय के कारण संचालक आवृत्ति पर अवांछित दोलनों के खिलाफ स्थिरीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले विधियों और परिपथ के लिए उपयोग किया जाता है। यह मुख्य रूप से ग्रिड से प्लेट क्षमता तक होता है । किन्तु परिपथ लेआउट को महत्वपूर्ण बनाते हुए अन्य रास्तों से भी आ सकता है। अवांछित फीडबैक सिग्नल को रद्द करने के लिए, आउटपुट सिग्नल का भाग जानबूझकर इनपुट परिपथ में समान आयाम किन्तु विपरीत चरण के साथ प्रस्तुत किया जाता है।

इनपुट में ट्यून्ड परिपथ का उपयोग करते समय, नेटवर्क को ड्राइविंग स्रोत को ग्रिड के इनपुट प्रतिबाधा से मेल खाना चाहिए। यह प्रतिबाधा कक्षा C या एबी2 संचालन में ग्रिड धारा द्वारा निर्धारित की जाएगी। एबी1 संचालन में, ग्रिड परिपथ को अत्यधिक स्टेप अप वोल्टेज से बचने के लिए रचना किया जाना चाहिए,। चूँकि यह अधिक स्टेज गेन प्रदान कर सकता है । जैसा कि ऑडियो रचना में होता है । यह अस्थिरता को बढ़ाएगा और न्यूट्रलाइज़ेशन को और अधिक महत्वपूर्ण बना देता है।

यहां दिखाए गए सभी तीन मूलभूत रचनाओ के साथ सामान्यतः, वाल्व का एनोड गुंजयमान एलसी परिपथ से जुड़ा होता है । जिसमें एक और आगमनात्मक लिंक होता है । जो आरएफ सिग्नल को आउटपुट में पारित करने की अनुमति देता है।

दिखाया गया परिपथ अधिक सीमा तक पाई नेटवर्क द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है । जो सरल समायोजन की अनुमति देता है और कम पास फ़िल्टरिंग जोड़ता है।

संचालन

एनोड धारा को पहले ग्रिड की विद्युत क्षमता (वोल्टेज) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। वाल्व पर प्रत्यक्ष वर्तमान पूर्वाग्रह प्रयुक्त किया जाता है । जिससे यह सुनिश्चित किया जा सके कि आवश्यक आवेदन के लिए सबसे उपयुक्त स्थानांतरण समीकरण का भाग उपयोग किया जाता है। इनपुट सिग्नल ग्रिड की क्षमता को खराब (परिवर्तन) करने में सक्षम है। यह बदले में एनोड विद्युत प्रवाह (प्लेट धारा के रूप में भी जाना जाता है) को बदल देगा।

इस पृष्ठ पर दिखाए गए आवृति रचना में, ट्यूनेड परिपथ एनोड और हाई वोल्टेज सप्लाई के बीच होता है। इस ट्यून्ड परिपथ को अनुनाद में लाया जाता है । जो आगमनात्मक भार प्रस्तुत करता है जो वाल्व से अच्छी तरह मेल खाता है और इस प्रकार उत्तम बिजली हस्तांतरण होता है।

चूंकि एनोड सम्बन्ध के माध्यम से बहने वाली धारा को ग्रिड द्वारा नियंत्रित किया जाता है, तो लोड के माध्यम से बहने वाली धारा को भी ग्रिड द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

अन्य आरएफ रचनाओ की तुलना में ट्यून किए गए ग्रिड का हानि यह है कि न्यूट्रलाइजेशन की आवश्यकता होती है।

निष्क्रिय ग्रिड प्रवर्धक

निष्क्रिय ग्रिड इनपुट का उपयोग करते हुए सरल टेट्रोड-आधारित प्रवर्धक

वीएचएफ/यूएचएफ आवृत्तियों पर प्रयुक्त निष्क्रिय ग्रिड परिपथ 4सीएक्स250बी टेट्रोड का उपयोग कर सकता है। जुड़वां टेट्रोड का उदाहरण क्यूक्यूवी06/40ए होगा। टेट्रोड में स्क्रीन ग्रिड होता है । जो एनोड और पहले ग्रिड के बीच होता है । जो आरएफ के लिए ग्राउंड किया जा रहा है । पहले ग्रिड और एनोड के बीच प्रभावी कैपेसिटेंस को कम करने के लिए ढाल के रूप में कार्य करता है। स्क्रीन ग्रिड और ग्रिड भिगोना रोकनेवाला के प्रभावों का संयोजन अधिकांशतः इस रचना के बिना तटस्थता के उपयोग की अनुमति देता है। टेट्रोड्स और पेंटोड्स में पाई जाने वाली स्क्रीन, एनोड धारा पर एनोड वोल्टेज के प्रभाव को कम करके वाल्व के लाभ को बहुत बढ़ा देती है।

इनपुट सिग्नल को कैपेसिटर के माध्यम से वाल्व के पहले ग्रिड पर प्रयुक्त किया जाता है। ग्रिड रोकनेवाला का मान प्रवर्धक चरण के लाभ को निर्धारित करता है। प्रतिरोध जितना अधिक होगा, लाभ उतना ही अधिक होगा, अवमंदन प्रभाव उतना ही कम होगा और अस्थिरता का कठिन परिस्थिति भी उतना ही अधिक होगा। इस प्रकार के अवस्था के साथ अच्छा लेआउट कम महत्वपूर्ण होता है।

लाभ

स्थिर, सामान्य रूप से कोई तटस्थता आवश्यक नहीं है ।
उत्तेजक अवस्था पर निरंतर भार ।

हानि

कम लाभ, अधिक इनपुट शक्ति की आवश्यकता होती है ।
ट्यून्ड ग्रिड की तुलना में लाभ कम होता है ।
ट्यून्ड ग्रिड (अधिक ब्रॉडबैंड) की तुलना में कम फ़िल्टरिंग, इसलिए एक्साइटर से हार्मोनिक्स जैसे बैंड नकली संकेतों का प्रवर्धन अधिक होता है ।

ग्राउंडेड ग्रिड प्रवर्धक

निष्क्रिय ग्रिड इनपुट का उपयोग करते हुए सरल ट्रायोड-आधारित रचना

यह रचना सामान्यतः ट्रायोड का उपयोग करता है, इसलिए 4सीएक्स250बी जैसे वाल्व इस परिपथ के लिए उपयुक्त नहीं हैं। जब तक कि स्क्रीन और नियंत्रण ग्रिड सम्मिलित न हों, प्रभावी रूप से टेट्रोड को ट्रायोड में परिवर्तित कर दें। इस परिपथ रचना का उपयोग 2सी39ए जैसे डिस्क सील ट्रायोड वेक्यूम - ट्यूब का उपयोग करके 1296 मेगाहर्ट्ज पर किया गया है।

ग्रिड को ग्राउंड किया जाता है और कैपेसिटर के माध्यम से ड्राइव को कैथोड पर लगाया जाता है। हीटर की आपूर्ति को कैथोड से अलग किया जाना चाहिए । क्योंकि अन्य रचनाओ के विपरीत कैथोड आरएफ ग्राउंड से जुड़ा नहीं है। कुछ वाल्व, जैसे कि 811ए, को शून्य बायस संचालन के लिए रचना किया गया है और कैथोड डीसी के लिए जमीनी क्षमता पर हो सकता है। कैथोड पर सकारात्मक डीसी वोल्टेज डालकर नकारात्मक ग्रिड पूर्वाग्रह की आवश्यकता वाले वाल्व का उपयोग किया जा सकता है। इसे कैथोड और जमीन के बीच जेनर डायोड लगाकर या अलग बायस आपूर्ति का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।

लाभ

स्थिर, सामान्य रूप से कोई तटस्थता आवश्यक नहीं है
उत्तेजक अवस्था की कुछ शक्ति आउटपुट में दिखाई देती है

हानि

अपेक्षाकृत कम लाभ, सामान्यतः लगभग 10 dB होता है।
हीटर को जमीन से अलग किया जाना चाहिए।

तटस्थता

प्रवर्धक और अन्य आवारा युग्मन के इनपुट और आउटपुट के बीच उपस्थित वाल्व इंटरइलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस पर्याप्त ऊर्जा को इनपुट में वापस फीड करने की अनुमति दे सकता है । जिससे प्रवर्धक चरण में स्व-दोलन हो सके। उच्च लाभ रचनाओ के लिए इस प्रभाव का प्रतिकार किया जाना चाहिए। आउटपुट से वापस इनपुट तक आउट-ऑफ-फेज सिग्नल प्रारंभ करने के लिए विभिन्न विधि उपस्थित हैं । जिससे प्रभाव रद्द हो जाए। यहां तक कि जब फीड बैक दोलन उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त नहीं है,। तब भी यह अन्य प्रभाव उत्पन्न कर सकता है,। जैसे कठिन ट्यूनिंग इसलिए, न्यूट्रलाइजेशन सहायता करता है , यहां तक कि प्रवर्धक के लिए भी जो दोलन नहीं करता है। कई ग्राउंडेड ग्रिड प्रवर्धक में कोई न्यूट्रलाइजेशन नहीं होता है,। किन्तु 30 मेगाहर्ट्ज पर इसे जोड़ने से ट्यूनिंग को सुचारू किया जा सकता है।

टेट्रोड या पेंटोड के निराकरण का महत्वपूर्ण भाग स्क्रीन ग्रिड परिपथ का रचना है। सबसे बड़ा परिरक्षण प्रभाव प्रदान करने के लिए, संचालन की आवृत्ति पर स्क्रीन को अच्छी तरह से ग्राउंड किया जाना चाहिए। वीएचएफ स्तर में कहीं न कहीं कई वाल्वों में स्व-बेअसर आवृत्ति होगी। यह स्क्रीन क्षमता और स्क्रीन लीड के अधिष्ठापन से युक्त श्रृंखला अनुनाद से उत्पन्न होता है । इस प्रकार जमीन पर बहुत कम प्रतिबाधा पथ प्रदान करता है।

यूएचएफ

इन आवृत्तियों पर पारगमन समय प्रभाव महत्वपूर्ण हैं । इसलिए प्रतिक्रिया सामान्य रूप से उपयोग करने योग्य नहीं होती है और प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए वैकल्पिक रेखीयकरण विधियों का उपयोग किया जाना चाहिए । जैसे अध: पतन और फीडफॉर्वर्ड है।

ट्यूब ध्वनि और ध्वनि आंकड़ा

ध्वनि का आंकड़ा सामान्यतः पावर प्रवर्धक वाल्व के लिए उद्देश्य नहीं है,। चूँकि, वाल्व का उपयोग करने वाले रिसीवर में यह महत्वपूर्ण हो सकता है। जबकि ऐसे उपयोग अप्रचलित हैं, यह जानकारी ऐतिहासिक रुचि के लिए सम्मिलित है।

किसी भी प्रवर्धक उपकरण की तरह, वाल्व सिग्नल को प्रवर्धित करने के लिए ध्वनि जोड़ते हैं। यहां तक कि काल्पनिक पूर्ण प्रवर्धक के साथ भी, सिग्नल स्रोत में थर्मल उतार-चढ़ाव के कारण ध्वनि अनिवार्य रूप से उपस्थित है । (सामान्यतः कमरे के तापमान पर माना जाता है, T = 295 K)। इस तरह $k_{B}TB$ के उतार-चढ़ाव के कारण विद्युत ध्वनि शक्ति होती है । जहां k_B बोल्ट्जमैन स्थिरांक है और बैंडविड्थ B है। इसी प्रकार, $4*k_{B}*T*B*R)^{1/2}$ खुले परिपथ में एक प्रतिरोध आर का वोल्टेज ध्वनि है और $4*k_{B}*T*B/R)^{1/2}$ शॉर्ट परिपथ में धारा ध्वनि है ।

नॉइज़ फिगर को प्रवर्धक के आउटपुट पर नॉइज़ पावर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है,। जो नॉइज़ पावर के सापेक्ष आउटपुट में उपस्थित होगा यदि प्रवर्धक नीरव था (सिग्नल स्रोत के थर्मल ध्वनि के प्रवर्धन के कारण)। समतुल्य परिभाषा है: ध्वनि का आंकड़ा वह कारक है जिसके द्वारा प्रवर्धक का सम्मिलन ध्वनि अनुपात के संकेत को कम करता है। इसे अधिकांशतः डेसिबल (डीबी) में व्यक्त किया जाता है। 0 डीबी ध्वनि के आंकड़े वाला प्रवर्धक सही होगा।

ऑडियो आवृत्तियों पर ट्यूबों के ध्वनि गुणों को ग्रिड के साथ श्रृंखला में वोल्टेज ध्वनि के स्रोत वाले आदर्श नीरव ट्यूब द्वारा अच्छी तरह से तैयार किया जा सकता है। EF86 ट्यूब के लिए, उदाहरण के लिए, यह वोल्टेज ध्वनि निर्दिष्ट किया गया है । (उदाहरण के लिए, वाल्वो, टेलीफंकन या फिलिप्स डेटा शीट देखें) लगभग 25 Hz से 10 kHz की आवृत्ति स्तर पर एकीकृत 2 माइक्रोवोल्ट के रूप में । (यह एकीकृत ध्वनि को संदर्भित करता है । ध्वनि वर्णक्रमीय घनत्व की आवृत्ति निर्भरता के लिए नीचे देखें।) यह 25 kΩ रोकनेवाला के वोल्टेज ध्वनि के समान है। इस प्रकार, यदि सिग्नल स्रोत का प्रतिबाधा 25 kΩ या उससे अधिक है, तो ट्यूब का ध्वनि वास्तव में स्रोत के ध्वनि से छोटा होता है। 25 kΩ के स्रोत के लिए, ट्यूब और स्रोत द्वारा उत्पन्न ध्वनि समान होते हैं । इसलिए प्रवर्धक के आउटपुट पर कुल ध्वनि शक्ति पूर्ण प्रवर्धक के आउटपुट पर ध्वनि शक्ति से दोगुनी होती है। तब ध्वनि का आंकड़ा दो, या 3 dB होता है। उच्च प्रतिबाधाओं के लिए, जैसे कि 250 kΩ, ईएफ86 का वोल्टेज ध्वनि है । $1/10^{1/2}$ स्रोत के अपने ध्वनि से कम इसलिए यह स्रोत के कारण होने वाली ध्वनि शक्ति का 1/10 जोड़ता है, और ध्वनि का आंकड़ा 0.4 dB है। 250 Ω के कम प्रतिबाधा स्रोत के लिए, दूसरी ओर, ट्यूब का ध्वनि वोल्टेज योगदान सिग्नल स्रोत से 10 गुना बड़ा होता है । जिससे ध्वनि की शक्ति स्रोत के कारण सौ गुना अधिक हो। इस स्थितियों में ध्वनि का आंकड़ा 20 dB है।

कम ध्वनि का आंकड़ा प्राप्त करने के लिए ट्रांसफॉर्मर द्वारा स्रोत की प्रतिबाधा को बढ़ाया जा सकता है। यह अंततः ट्यूब की इनपुट क्षमता द्वारा सीमित होता है, जो सीमा निर्धारित करता है । कि निश्चित बैंडविड्थ वांछित होने पर सिग्नल प्रतिबाधा कितनी अधिक हो सकती है।

किसी दिए गए ट्यूब का ध्वनि वोल्टेज घनत्व आवृत्ति का कार्य है। 10 kHz या उससे अधिक आवृत्तियों पर, यह मूल रूप से स्थिर (श्वेत ध्वनि) है। सफेद ध्वनि को अधिकांशतः समतुल्य ध्वनि प्रतिरोध द्वारा व्यक्त किया जाता है,। जिसे प्रतिरोध के रूप में परिभाषित किया जाता है । जो ट्यूब इनपुट पर उपस्थित समान वोल्टेज ध्वनि उत्पन्न करता है। ट्रायोड के लिए, यह लगभग (2-4)/g_m है, जहां g_m पारचालकता है। पेन्टोड्स के लिए, यह अधिक है, लगभग (5-7)/g_m. उच्च g_m के साथ ट्यूब इस प्रकार उच्च आवृत्तियों पर कम ध्वनि होता है। उदाहरण के लिए, यह ईसीसी88 के आधे के लिए 300 Ω है, E188CC के लिए 250 Ω है (दोनों में g_m = 12.5 mए/V) और ट्राइड-कनेक्टेड D3a (g) के लिए 65 Ω जितना कम_m = 40 एमए/वी) है।

ऑडियो आवृत्ति स्तर (1–100 kHz से कम) में, 1/f ध्वनि प्रभावी हो जाता है । जो 1/f की तरह बढ़ जाता है। (यह उपरोक्त उदाहरण में EF86 के अपेक्षाकृत उच्च ध्वनि प्रतिरोध का कारण है।) इस प्रकार, उच्च आवृत्ति पर कम ध्वनि वाले ट्यूबों में ऑडियो आवृत्ति स्तर में कम ध्वनि नहीं होता है। विशेष कम-ध्वनि वाले ऑडियो ट्यूबों के लिए, आवृत्ति जिस पर 1/f ध्वनि होता है, जिसको यथासंभव कम कर दिया जाता है । संभवतः लगभग किलोहर्ट्ज़ तक कैथोड निकल के लिए बहुत शुद्ध सामग्री का चयन करके और ट्यूब को अनुकूलित (सामान्यतः कम) एनोड धारा पर चलाकर इसे कम किया जा सकता है।

रेडियो आवृत्तियों पर, चीजें अधिक जटिल होती हैं: (i) एक ट्यूब के इनपुट प्रतिबाधा में वास्तविक घटक होता है । जो 1/f² की तरह नीचे जाता है । (कैथोड लीड अधिष्ठापन और पारगमन समय प्रभाव के कारण)। इसका कारण है । कि ध्वनि के आंकड़े को कम करने के लिए इनपुट प्रतिबाधा को इच्छानुसार से नहीं बढ़ाया जा सकता है। (ii) इस इनपुट प्रतिरोध का अपना तापीय ध्वनि होता है, बिल्कुल किसी प्रतिरोधक की तरह। (ध्वनि उद्देश्यों के लिए इस प्रतिरोधक का तापमान कमरे के तापमान की तुलना में कैथोड तापमान के अधिक निकट है)। इस प्रकार, ट्यूब प्रवर्धक का ध्वनि आंकड़ा आवृत्ति के साथ बढ़ता है। 200 मेगाहर्ट्ज पर, 2.5 (या 4 dB) के ध्वनि आंकड़े तक ईसीसी2000 ट्यूब के साथ अनुकूलित कैस्कोड-परिपथ में अनुकूलित स्रोत प्रतिबाधा के साथ पहुंचा जा सकता है। 800 मेगाहर्ट्ज पर, ईसी8010 जैसे ट्यूबों में लगभग 10 dB या उससे अधिक का ध्वनि होता है। प्लानर ट्रायोड उत्तम हैं, किन्तु बहुत जल्दी, ट्रांजिस्टर यूएचएफ में ट्यूबों की तुलना में अधिक कम ध्वनि के आंकड़े तक पहुंच गए हैं। इस प्रकार, टेलीविज़न सेट के ट्यूनर उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के पहले भागों में से थे । जहां ट्रांजिस्टर का उपयोग किया गया था।

क्षय

अर्धचालक प्रवर्धक ने सभी आवृत्तियों पर कम और मध्यम-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए वाल्व प्रवर्धक को अत्यधिक विस्थापित कर दिया है।

शॉर्ट वेव ब्रॉडकास्टिंग, वीएचएफ और यूएचएफ टीवी और (वीएचएफ) एफएम रेडियो के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ हाई-पावर, हाई-आवृत्ति प्रवर्धक में वाल्व का उपयोग जारी है । उपस्थिता रडार, काउंटरमेशर्स उपकरण या संचार उपकरण में भी ^[7] विशेष रूप से रचना किए गए वाल्वों का उपयोग करना होता है । जैसे कि क्लीस्टरोण , जाइरोट्रॉन, यात्रा-लहर ट्यूब , और क्रॉस-फील्ड प्रवर्धक; चूँकि, ऐसे उत्पादों के लिए नए रचना अब अनिवार्य रूप से अर्धचालक-आधारित हैं। ^[8]

फुटनोट्स

↑ Watkins, G.T.; Mimis, K. (2016). "करंट मिरर आधारित वैरेक्टर ड्राइवर एम्पलीफायर के साथ डायनेमिक लोड मॉड्यूलेशन आरएफ एम्पलीफायर". Active and Passive RF Devices Seminar. Institution of Engineering and Technology: 7 (4 .). doi:10.1049/ic.2016.0007. ISBN 978-1-78561-219-0.
↑ ARRL Handbook. The American Radio Relay League, Inc. 2013. ISBN 978-0-87259-663-4.
↑ "4CV35,000A vapor-cooled radial beam power tetrode" (PDF). Tube Data (tubedata.tubes.se). EIMAC technical data. San Carlos, California: EIMAC division of Varian. 1966-05-15 [1962]. Retrieved 2021-08-23.
↑ "12AT7* (label "12AT7" prefixes all tubes of this generic type)". The Datasheet Archive. datasheet & application notes.
↑ "R326 receiver". www.qsl.net.
↑ "TELEFUNKEN Elektroakustik microphones". Archived from the original on 2014-08-08. Retrieved 2012-10-03.
↑ Symons 1998, p. 56.
↑ Symons 1998.

उद्धृत कार्य

Symons, Robert S. (1998). "ट्यूब: इन सभी वर्षों के बाद भी महत्वपूर्ण है". IEEE Spectrum. 35 (4): 52–63. doi:10.1109/6.666962.

संदर्भ

Radio communication handbook (5th Ed), Radio Society of Great Britain, 1976, ISBN 0-900612-28-2

बाहरी संबंध

WebCite query result - एM band (medium wave, short wave) old valve type Radio
The एudio Circuit - एn almost complete list of manufacturers, DIY kits, materials and parts and 'how they work' sections on valve एएमपीlifiers
Conversion calculator - distortion factor to distortion attenuation and THD

[1] Watkins, G.T.; Mimis, K. (2016). "करंट मिरर आधारित वैरेक्टर ड्राइवर एम्पलीफायर के साथ डायनेमिक लोड मॉड्यूलेशन आरएफ एम्पलीफायर". Active and Passive RF Devices Seminar. Institution of Engineering and Technology: 7 (4 .). doi:10.1049/ic.2016.0007. ISBN 978-1-78561-219-0.

[:0-2] ARRL Handbook. The American Radio Relay League, Inc. 2013. ISBN 978-0-87259-663-4.

[3] "4CV35,000A vapor-cooled radial beam power tetrode" (PDF). Tube Data (tubedata.tubes.se). EIMAC technical data. San Carlos, California: EIMAC division of Varian. 1966-05-15 [1962]. Retrieved 2021-08-23.

[4] "12AT7* (label "12AT7" prefixes all tubes of this generic type)". The Datasheet Archive. datasheet & application notes.

[5] "R326 receiver". www.qsl.net.

[6] "TELEFUNKEN Elektroakustik microphones". Archived from the original on 2014-08-08. Retrieved 2012-10-03.

[FOOTNOTESymons199856-7] Symons 1998, p. 56.

[FOOTNOTESymons1998-8] Symons 1998.

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