Сверхрегенеративный прием — как работает сверхрегенеративный приемник

Недостатки регенеративного приемника в значительной степени устраняются в сверхрегенераторе, в котором модулированные сигналы принимаются в режиме генерации, но мешающие биения звуковой частоты не возникают, так как генерация колебаний прерывается со сверхзвуковой частотой.

Благодаря этому в сверхрегенераторе получается более устойчивый прием модулированных сигналов, чем в регенераторе, и весьма высокая чувствительность. Усиление, даваемое одним сверхрегенеративным каскадом при приеме слабых сигналов, доходит до сотен тысяч.

Сверхрегенеративные приемники применяются только для приема радиотелефонных сигналов или модулированных радиотелеграфных сигналов’. Они имеют сравнительно невысокую избирательность и поэтому особенно пригодны для приема сигналов передатчиков, не имеющих стабилизации частоты.

Недостатком сверхрегенератора является «суперный шум» в виде шороха, слышимого при отсутствии принимаемых сигналов. Этот шум уничтожается приходящими сигналами, если только они не слишком слабы.

Физические процессы в сверхрегенераторе. Пусть в регенеративном приемнике (рис. 1) обратная связь установлена такой, что при небольшом отрицательном смещении на сетке получается режим генерации, а при увеличении смещения собственные колебания прекращаются.

Если подать на сетку от вспомогательного генератора переменное напряжение с частотой, которая значительно ниже частоты собственных колебаний, то смещение на сетке будет изменяться. Когда на сетку поступает положительная полуволна вспомогательного напряжения, то рабочая точка на характеристике лампы находится в области большой крутизны и в схеме генерируются собственные колебания.

В отрицательный полупериод напряжения вспомогательной частоты рабочая точка сдвигается на участок характеристики с меньшей крутизной и генерация прекращается. Таким образом, генерация собственных колебаний высокой частоты прерывается с более низкой вспомогательной частотой.

Эту частоту называют гасящей.

Рис. 1. Схема для получения сверхрегенеративного приема.

Когда на входе приемника полезных сигналов нет, генерация колебаний высокой частоты во время положительных полупериодов гасящего напряжения возникает под влиянием электрических флуктуаций.

Рис. 2. Графики процессов в сверхрегенераторе при отсутствии сигналов на входе приемника.

Этим термином называют весьма слабые электрические импульсы, которые существуют в любой электрической цепи, так как электроны в каждом проводнике совершают беспорядочное тепловое движение.

На рис. 2 даны графики электрических процессов в сверхрегенераторе при отсутствии сигналов на входе приемника. График а показывает напряжение гасящей (вспомогательной) частоты.

Для упрощения гасящее напряжение взято прямоугольной формы. Если гасящее напряжение имеет синусоидальную форму, то принцип работы сверхрегенератора не изменится, но явления будут протекать сложнее.

Возникающие вспышки колебаний высокой частоты даны на графике б. Эти колебания возникают и нарастают при каждом положительном полупериоде гасящего напряжения, а затухают при каждом отрицательном его полупериоде.

Чем сильнее начальный импульс электрических флуктуаций, тем больше амплитуда генерируемых колебаний высокой частоты. Импульсы электрических флуктуаций имеют разную величину, и вспышки колебаний имеют также различные амплитуды, причем никакой закономерности в этом нет.

В результате детектирования таких высокочастотных колебаний с «беспорядочной» «модуляцией получаются импульсы различной величины, следующие друг за другом со вспомогательной частотой (график в).

Они не могут быть слышны в телефоне, так как вспомогательная частота сверхзвуковая. Среднее значение тока этих импульсов, показанное на графике в пунктирной линией, изменяется также беспорядочно, но более медленно и создает в телефоне звук в виде шороха — суперный шум.

Если на приемник воздействуют полезные сигналы более слабые, чем импульсы электрических флуктуаций, то процесс практически не изменяется.

Суперный шум остается и заглушает принимаемые сигналы.

Прием сигналов, уровень которых выше уровня импульсов флуктуаций, показан на рис. 3. Напряжение гасящей частоты изображено на графике а. График б показывает модулированное колебание приходящего сигнала.

Вспышки собственных колебаний теперь возникают под влиянием более сильных приходящих колебаний, а не от слабых флуктуационных импульсов. Наибольшая амплитуда колебаний в этих вспышках определяется амплитудой приходящих сигналов, т. е. следует закону модуляции этих сигналов (график в).

Результат детектирования таких колебаний показан на графике г. Среднее значение полученных импульсов изменяется с частотой модуляции, и в телефоне слышен передаваемый звук.

В этом случае нет вспышек колебаний от флуктуаций и суперный шум не слышен даже тогда, когда принимаются только несущие колебания сигнала, т. е. когда модуляции нет. Происходит подавление суперного шума приходящими сигналами.

Вспышки колебаний под влиянием приходящих сигналов могут возникать и при большой разнице между частотой сигнала и частотой приемного контура, т. е. при значительной расстройке.

Амплитуда сигналов при этом уменьшается, но, пока она превышает флуктуационные импульсы, прием возможен. Следовательно, избирательность у сверхрегенератора получается сравнительно низкая, но зато устойчивость приема значительно выше, чем у обычного регенеративного приемника.

Рассмотренные процессы в сверхрегенераторе объясняют его высокую чувствительность. Под влиянием очень слабых приходящих сигналов в сверхрегенераторе возникают вспышки собственных колебаний, амплитуда которых нарастает до значительной величины, определяющей слышимость принимаемых сигналов.

Рис. 3. Графики процессов в сверхрегенераторе при приеме модулированных сигналов.

Вспышки генерации колебаний происходят с частотой гасящего напряжения, а приходящие сигналы определяют величину наибольшей амплитуды генерируемых колебаний.

Чувствительность сверхрегенератора зависит от того, до какой величины может нарастать амплитуда собственных колебаний. Эта амплитуда может достигать нескольких вольт, хотя приходящие сигналы могут иметь амплитуду в несколько микровольт. Таким образом, коэффициент сверхрегенеративного усиления доходит до миллионов и мало зависит от усилительных свойств лампы.

Возможна также работа сверхрегенератора при низком анодном напряжении (15-20 в), если оно достаточно для самовозбуждения.

Гасящая частота должна быть обязательно сверхзвуковая, чтобы колебания этой частоты не воспринимались ухом человека, и она должна быть значительно ниже частоты сигнала.

Если последнее условие не соблюдается, то за время положительного полупериода гасящей частоты амплитуда колебаний высокой частоты не нарастает до достаточно большой величины.

На средних и даже коротких волнах трудно выполнить указанные условия, но для УКВ можно выбрать наивыгоднейшую гасящую частоту порядка 100-200 кгц.

Сверхрегенератор дает излучение в окружающее пространство, так как он работает в режиме генерации.

Рис. 4. Схема сверхрегенеративного детектора с отдельным генератором гасящей частоты.

Поэтому желательно иметь каскад усиления высокой частоты, который устраняет излучение, отделяя генерирующий каскад от антенны, повышает чувствительность приемника и делает его работу более устойчивой.

Если нет каскада усиления высокой частоты, то всякие изменения параметров антенны влияют на настройку и режим работы сверхрегенератора, колебательный контур которого связан с антенной.

Применение сверхрегенератора без каскада усиления высокой частоты допустимо только в крайнем случае, например в переносной аппаратуре, когда число ламп и расход энергии источников питания должны быть сведены к минимуму.

Основные схемы сверхрегенеративных приемников. Типичная схема сверхрегенератора с отдельным генератором показана на рис. 4.

Ламп.а Л1 входит в детекторно-регенеративный каскад, представляющий собой УКВ генератор и сеточный детектор. Контур L1C1 настраивается на частоту приходящих сигналов.

Генератор колебаний гасящей частоты работает на лампе Л2 и имеет индуктивную обратную связь. Гасящая частота определяется параметрами контура L2С2. Для регулировки режима работы служит потенциометр R, при помощи которого изменяют анодное напряжение на лампах.

Через конденсатор С3 колебания гасящей частоты передаются на сверхрегенеративный каскад. Конденсатор С4 служит для пропускания только токов частоты принимаемого сигнала, а через конденсатор C5 замыкаются токи гасящей и низкой частоты.

Трансформатор Тр служит для передачи колебаний, полученных в результате детектирования, на усилитель низкой частоты Дроссель Др преграждает путь колебаниям высокой частоты. В такой схеме генератор на лампе Д2 играет роль модулятора, прерывающего генерацию колебаний в каскаде лампы Л1.

Рис 5. Схема сверхрегенеративного детектора, работающего в режиме самогашения.

Более простыми и распространенными являются схемы с са-могашением, в которых прерывание генерации колебаний высокой частоты происходит за счет особого режима цепи сетки. Одна из таких схем дана на рис. 5.

В ней отрицательное смещение на сетке лампы получается от напряжения, возникающего на конденсаторе Сс, или, что то же самое, от падения напряжения на сопротивлении Rc. Величины Rc и Сс подбираются так, чтобы при нарастании колебаний конденсатор Сс заряжался сеточным током до напряжения, которое гасит генерацию.

После этого конденсатор разряжается на сопротивление Rc.Когда напряжение на нем, а следовательно, и смещение на сетке несколько уменьшаются, снова возникает генерация.

Колебания опять нарастают и увеличивают смещение до тех пор, пока Генерация не сорвется, после чего конденсатор снова разрядится и т. д. В этой схеме гасящая частота определяется величинами С с и Rc, а также параметрами лампы и режимом схемы.

Особенностью схемы рис. 5 является подача положительного постоянного напряжения не только на анод, но и на сетку лампы (через большое сопротивление Rc). Могут применяться и схемы, в которых сопротивление утечки Rc включено нормально на катод лампы.

Наивыгоднейший режим сверхрегенератора с самогашением достигается изменением анодного напряжения при помощи потенциометра R. Делают также переменным сопротивление Rc. Связь с усилителем низкой частоты может быть осуществлена и по реостатной схеме. В качестве лампы применяют любой триод или пентод, пригодный для УКВ.

В сверхрегенераторе с самогашением суперный шум и внешние импульсные помехи подавляются приходящими сигналами, а также получается хорошая устойчивость работы и автоматическая регулировка усиления.

Сверхрегенеративные приемники могут быть использованы и для приема частотно-модулированных сигналов.

Источники:

1. С. Л. Давыдов — Радиотехника. Учебное пособие для сержант войск связи. 1958 год, стр. 274.
2. Ф.Л. Левинзон — Радиотехника. Учебное пособие для сержант войск связи. 1957 год, стр. 314.

Сверхрегенеративный прием — основы и принципы работы

Приемники с использованием принципа сверхрегенерации по своей схеме являются регенеративными приемниками, работающими в режиме прерывистой генерация. Они применяются, как правило, только для приема радиотелефонных сигналов или модулированных радиотелеграфных сигналов.

По принципу работы и по свойствам они значительно отличаются от обычных регенеративных приемников.

Как известно, регенеративный приемник обладает наибольшей чувствительностью для приема радиотелефонных сигналов в случае, если обратная связь доведена до порога генерации. В этом режиме получается весьма высокое усиление, особенно слабых сигналов, но прием очень неустойчив. Малейшее изменение питающих напряжений, настройки контура или частоты сигнала нарушает этот режим, и в приемнике либо возникают собственные колебания, сильно искажающие принимаемые сигналы, либо резко падает чувствительность.

Прием телеграфных сигналов на регенеративный приемник более устойчив, так как он ведется в режиме генерации. Тон принимаемых телеграфных сигналов определяется частотой биений, которая равна разности частот сигнала и собственных колебаний, генерируемых в приемнике.

При этом не слишком большие изменения режима работы приемника, как правило, не вызывают срыва колебаний, и прием сигналов не прерывается. Наблюдается лишь некоторое изменение тона сигналов вследствие того, что изменение частоты собственных колебаний вызывает изменение частоты биений, т. е. разностной частоты. Может быть также и незначительное изменение громкости.

К сожалению, такой режим не пригоден для приема модулированных радиотелефонных сигналов, так как возникающие биения звуковой частоты накладываются на радиотелефонную передачу и сильно ее искажают.

Указанные недостатки регенеративного приемника в значительной степени устраняются в сверхрегенераторе, в котором прием модулированных сигналов производится в режиме генерации, но мешающие биения звуковой частоты не возникают, так как генерация колебаний прерывается с сверхзвуковой частотой, т. е. с низкой радиочастотой. Благодаря такому режиму прием модулированных сигналов на сверхрегенеративный приемник получается значительно более устойчивый, чем на регенеративный.

При этом чувствительность приемника получается весьма высокой. Усиление, даваемое одним сверхрегенеративным каскадом при приеме слабых сигналов., доходит до сотен тысяч.

Сверхрегенератор обладает сравнительно невысокой избирательностью и поэтому особенно пригоден для приема .простейших передатчиков с самовозбуждением, не. имеющих стабилизации частоты.

Некоторым недостатком сверхрегенератора является наличие так называемого суперного шума в виде довольно громкого шороха, слышимого при отсутствии принимаемых сигналов. Однако этот шум уничтожается приходящими сигналами, если только они не слишком слабы.

Рис. 1. Принципиальная схема для получения сверхрегенеративного приема.

Рассмотрим сначала упрощенное объяснение работы сверхрегенератора. Возьмем регенеративный приемник (рис. 1), в котором обратная связь установлена такой, что при небольшом отрицательном смещении на сетке получается режим генерации, а при увеличении смещения собственные колебания прекращаются.

Если подать от вспомогательного генератора на сетку переменное напряжение некоторой вспомогательной частоты, значительно более низкой, чем частота собственных колебаний, то смещение на сетке будет изменяться. Когда на сетку поступает положительный полупериод вспомогательного напряжения, рабочая точка на характеристике лампы находится в области большой крутизны,, и в приемнике генерируются собственные колебания.

В следующий отрицательный полупериод напряжения вспомогательной частоты рабочая точка сдвигается на участок характеристики с меньшей крутизной, и генерация прекращается, т. е. колебания затухают.

Таким образом, генерация собственных, колебаний высокой частоты прерывается с более низкой вспомогательной частотой. Вспомогательную частоту называют гасящей, так как колебания этой частоты служат для прерывания (гашения) генерации.

При отсутствии каких-либо полезных сигналов генерация колебаний высокой частоты во время положительных полупериодов гасяшего напряжения возникает под влиянием так называемых электрических флюктуаций. Этим термином называют весьма слабые электрические импульсы, которые существуют в любой электрической цепи, так как электроны в каждом проводнике совершают беспорядочное тепловое движение.

На рис. 2 графически иллюстрируются электрические процессы, происходящие в сверхрегенераторе при отсутствии принимаемых сигналов. График А показывает напряжение вспомогательной частоты, которое для упрощения рассуждений взято прямоугольной формы.

При такой форме гасящего напряжения во время положительного полупериода отрицательное смещение на сетке лампы получается небольшим к остается постоянным на протяжении всего полупериода. В результате происходит генерация колебаний и нарастание их амплитуды.

При переходе к отрицательному полупериоду напряжение на сетке сразу принимает значительную отрицательную величину, условия самовозбуждения нарушаются и колебания затухают.

Если гасящее напряжение будет иметь не прямоугольную, а синусоидальную форму, то принцип работы сверхрегенератора не изменится, но явления будут протекать сложнее, так как непрерывное изменение напряжения на сетке окажет влияние на процессы нарастания и затухания колебаний.

Возникающие в сверхрегенераторе «вспышки» колебаний высокой частоты показаны графически на рис. 2, Б. Чем сильнее будет начальный импульс от электрических флюктуаций, тем больше получается амплитуда генерируемых колебаний.

Так как импульсы электрических флюктуаций имеют разную величину, то и вспышки колебаний также имеют различные амплитуды, причем никакой закономерности в этом нет.

Эти колебания высокой частоты являются беспорядочно модулированными. В результате детектирования таких высокочастотных колебаний с «беспорядочной» модуляцией получаются импульсы различной величины, следующие друг за другом с вспомогательной частотой (график В).

Рис. 2. Графики процессов в сверхрегенераторе при отсутствии внешних сигналов.

Сами эти импульсы не могут быть услышаны в телефоне, так как вспомогательная частота является высокой (сверхзвуковой) частотой.

Среднее значение тока этих импульсов, показанное на графике В пунктирной линией, изменяется также беспорядочно, но более медленно, и создает в телефоне звук в виде шороха — суперный шум.

Рис. 3. Графики процессов в сверхрегенераторе при приеме модулированных сигналов.

Если на приемник будут воздействовать сигналы более слабые, чем импульсы электрических флюктуаций, то процесс практически не изменится. Суперный шум останется и будет заглушать приходящие сигналы.

Иначе протекают процессы при приеме сигналов, уровень которых выше уровня импульсов флюктуаций. Графически это приведено на рис. 3.

Напряжение вспомогательной частоты изображено на графике А. График Б показывает модулированное колебание приходящего сигнала. Вспышки собственных колебаний теперь будут возникать под влиянием более сильных приходящих колебаний, а не от слабых флюктуационных импульсов.

Наибольшая амплитуда колебаний в этих вспышках здесь определяется амплитудой приходящих сигналов, т. е. следует тому закону, по которому модулированы эти сигналы (график В). Результат детектирования таких колебаний дан на графике Г. Как видно, среднее значение полученных импульсов изменяется с частотой модуляции, и поэтому в телефоне будет слышен передаваемый звук.

Так как в этом случае вспышки колебаний возникают не от флюктуаций, то суперный шум не слышен даже и тогда, когда принимаются только несущие колебания сигнала, т. е. когда модуляции нет. Этим именно и объясняется подавление суперного шума приходящими сигналами.

Вспышки колебаний под влиянием приходящих, сигналов могут возникать и при большой разнице между частотой сигнала и частотой приемного контура, т. е. при значительной расстройке.

Правда, амплитуда сигналов при этом уменьшается, но пока она превышает флюктуационные импульсы, прием будет еще возможен. Поэтому избирательность сверхрегенератора получается сравнительно низкой.

Рассмотренные процессы в сверхрегенераторе объясняет, почему он обладает высокой чувствительностью. Действительно, ведь даже под влиянием очень слабых приходящих сигналов в сверхрегенераторе возникают вспышки собственных колебаний, амплитуда которых нарастает до значительной величины. Именно амплитуда этих колебаний определяет слышимость принимаемых сигналов.

Вспышки колебаний происходят с частотой гасящего напряжения, а приходящие сигналы определяют величину наибольшей амплитуды генерируемых колебаний.

Очевидно, что чувствительность сверхгенератора зависит прежде всего от того, до какой величины может нарастать амплитуда собственных колебаний. При удачно подобранном режиме эта амплитуда достигает нескольких вольт, хотя приходящие сигналы могут иметь амплитуду всего лишь в несколько микровольт. Таким образом, сверхрегенеративное усиление может доходить до миллионов.

Величина этого усиления практически мало зависит от усилительных свойств лампы. Возможна также работа сверхрегенератора при низком анодном напряжении, например 15-20 в, которое должно быть только достаточно для самовозбуждения.

Более подробный анализ процессов, протекающих в сверхрегенеративном приемнике, показывает, что в случае, когда гасящее напряжение создается отдельным вспомогательным генератором, возможны два различных режима работы: линейный и нелинейный (или логарифмический).

При линейном режиме работы сверхрегенератора генерируемые колебания не успевают нарасти до наибольшей возможной (установившейся) амплитуды. Иначе говоря, в этом режиме амплитуда возникших колебаний все время нарастает и доходит до какого-то наибольшего значения 0макс в момент, когда условия самовозбуждения нарушаются из-за увеличения отрицательного смещения на сетке.

В этот момент генерация прекращается и начинается затухание колебаний. Графики колебаний на рис. 2 и 3 соответствуют именно такому линейному режиму. Получить линейный режим можно при достаточно высокой частоте гасящего напряжения.’

Особенностью линейного режима является то, что максимальная амплитуду U пропорциональна напряжению U0 того начального импульса, который вызвал генерацию колебаний (амплитуде напряжения приходящих сигналов, а при их отсутствии — напряжению флюктуаций).

Таким образом, если Uo увеличится в несколько раз, то возрастет во столько же раз и U макс. Таким образом, между Uмакс и U0 имеется линейная зависимость.

Достоинством линейного режима является то, что работающий в этом режиме сверхрегенеративный приемник вносит малые искажения в воспроизводимые радиотелефонные передачи. Но зато в таком режиме усиление, даваемое сверхрегенератором, сильно зависит от величины питающих напряжений Для получения устойчивого усиления необходимо эти напряжения стабилизировать.

Кроме того, при линейном режиме плохо подавляются импульсные помехи, и, наконец, сверхрегенератор, работающий в таком режиме, труден в налаживании. Поэтому линейный режим редко применяется в любительских приемниках.

При нелинейном режиме амплитуда генерируемых колебаний успевает нарасти до установившегося, т. е. наибольшего возможного, значения и в течение некоторого промежутка времени остается неизменной. Величина U макс в этом случае не зависит от U0. Начальное напряжение U0 влияет только на время нарастания колебаний.

Чем больше U0, тем меньший промежуток времени нужен для нарастания амплитуды колебаний до Uмакс и тем больше промежуток времени, в течение которого происходят колебания с постоянной амплитудой Uмaкc. Для получения нелинейного режима частота гасящего напряжения должна быть меньше, чем при линейном режиме.

На рис. 4 показаны графики колебаний при приеме модулированных сигналов на сверхрегенератор, работающий в нелинейном режиме. В отличие от линейного режима здесь при изменении амплитуды приходящих сигналов изменяется не максимальная амплитуда, а длительность вспышек с максимальной амплитудой генерируемых колебаний.

После детектирования этих вспышек колебаний получается некоторое среднее значение напряжения, показанное на рис. 4, Г жирной пунктирной линией. Оно пропорционально длительности вспышек, но, очевидно, не пропорционально амплитуде приходящих сигналов. Отсюда следует, что в данном режиме получаются значительные нелинейные искажения.

В этом заключается основной недостаток нелинейного режима.

Зато при нелинейном режиме усиление получается устойчивым при колебаниях питающих напряжений. Кроме того, сверхрегенератор, работающий в нелинейном режиме, обладает свойствами автоматической регулировки усиления и. ослабления импульсных помех.

В любительских сверхрегенеративных приемниках обычно применяется нелинейный режим, так как при нем легче регулировать приемник.

Из сказанного можно прийти к выводу, что гасящая частота должна быть, с одной стороны, обязательно сверхзвуковая, т. е. не слышимая ухом человека, а с другой стороны, она должна быть значительно ниже частоты сигнала.

Если последнее условие не соблюдается, то за время положительного полупериода гасящей частоты амплитуда колебаний высокой частоты не нарастает до достаточно большой величины.

Рис. 45. Графики процессов при приеме модулированных сигналов на сверхрегенератор, работающий в нелинейном режиме.

На средних и даже коротких волнах трудно выполнить указанные условия, но для УКВ можно выбрать наивыгоднейшую величину гасящей частоты. Для любительского УКВ диапазона наиболее выгодно применять гасящие колебания с частотой порядка 200 кгц.

Следует отметить, что сверхрегенератор дает излучение в окружающее пространство, так как он работает в режиме генерации.

Поэтому весьма желательно иметь в приемнике, помимо сверхрегенеративного каскада, еще и каскад усиления высокой частоты, который устраняет излучение, отделяя генерирующий каскад от антенны.

Применение сверхрегенератора без каскада усиления высокой частоты можно допустить только в самом крайнем случае, например в переносной аппаратуре, в которой число ламп я расход энергии источников питания должны быть сведены к минимуму.

Основные схемы сверхрегенеративных приемников

Сверхрегенераторы можно разделить на две большие группы: приемники с отдельным генератором гасящей частоты и приемники с самогашением, в которых генерация гасящих колебаний происходит в самом сверхрегенеративном каскаде.

Рис. 5. Схема сверхрегенеративного детектора с отдельным генератором гасящих колебаний.

Типичная схема сверхрегенеративного детектора с отдельным генератором гасящего напряжения показана на рис. 5.

Лампа Лх входит в детекторно-регенеративный каскад, который представляет собой УКВ генератор с емкостной обратной связью (см. схему на рис. 8 в главе второй). Контур L1C1 настраивается на частоту приходящих сигналов.

Кроме того, лампа Л1 работает и в качестве сеточного детектора.

Генератор колебаний гасящей частоты работает на лампе Л2 и построен по схеме с индуктивной обратной связью. Гасящая частота определяется параметрами контура L2С2. Через конденсатор С3 колебания гасящей частоты передаются на сверхрегенеративный каскад.

Блокировочный конденсатор С4 пропускает только токи частоты принимаемого сигнала, а блокировочный конденсатор С5 — токи гасящей частоты и токи низкой частоты.

Трансформатор Тр служит для передачи колебаний низкой частоты, полученных в результате детектирования, на усилитель низкой частоты. Дроссель Др — обычный УКВ дроссель — преграждает путь колебаниям высокой частоты.

Для регулировки режима работы всего устройства служит потенциометр R, с помощью которого можно изменять анодное напряжение на лампах. Подобные схемы с отдельным генератором гасящей частоты встречаются в различных вариантах.

Представляет интерес сверхрегенератор, схема которого показана на рис. 6. В нем применен пентод, который одновременно входит и в сверхрегенеративный каскад и в генератор гасящих колебаний.

Использование одной и той же лампы для генерации колебаний высокой частоты и колебаний гасящей частоты возможно потому, что эти частоты во много раз отличаются друг от друга. В этом отношении данная схема напоминает рефлексные схемы приемников.

Экранная сетка в схеме рис. 6 выполняет роль анода лампы сверхрегенератора, так как в ее цепь включена катушка обратной связи L3. Но вместе с тем экранная сетка является управляющей сеткой лампы генератора гасящих колебаний.

Рис. 6. Схема сверхрегенератора без отдельной лампы в генераторе гасящих колебаний.

Контур L2C2, включенный в цепь анода, настроен на гасящую частоту. Для получения обратной связи на этой частоте включена катушка L4, шунтированная конденсатором С3, пропускающим токи высокой частоты через катушку L3.

Благодаря генерации колебаний гасящей частоты напряжение экранирующей сетки изменяется с этой частотой и получаются срывы генерации колебаний высокой частоты в контуре L1C1.

Рис. 7. Схема сверхрегенеративного детектора, работающего в режиме самогашения.

Полученные в результате сеточного детектирования колебания низкой частоты усиливаются всей лампой в целом и передаются на усилитель низкой частоты. Таким образом, в данной схеме лампа служит для генерации колебаний высокой и гасящей частоты, детектирования и усиления низкой частоты.

Рассмотренные схемы и им подобные все же не получили большого распространения у любителей, так как наличие в них отдельного генератора гасящих колебаний несколько усложняет устройство приемника. Однако следует рекомендовать экспериментирование с такими схемами. Они могут дать очень хорошие результаты.

Более простыми, а потому и более распространенными являются сверхрегенераторы с самогашением, в которых прерывание генерации колебаний высокой частоты происходит из-за особого режима цепи сетки. Одна из часто применяемых схем такого типа дана на рис. 7.

Здесь отрицательное смещение на сетке лампы получается от напряжения, возникающего на конденсаторе С, или, что то же самое, от падения напряжения на сопротивлении R.

Характерной особенностью схемы является то, что в ней управляющая сетка лампы присоединена через сопротивление утечки не к катоду лампы, а к положительному полюсу источника анодного тока.

Рис. 8. График напряжения на сетке лампы сверхрегенератора с самогашением.

В режиме самогашения также нет линейной зависимости между напряжением низкой частоты, полученным в результате детектирования, и напряжением сигнала. Таким образом и в этом режиме получаются значительные нелинейные искажения.

Вспышки генерируемых колебаний обычно имеют такой же характер, как и в сверхрегенераторе с линейным режимом, т. е. амплитуда колебаний доходит до максимального значения, после которого колебания затухают. Этот процесс показан графически на рис. 8.

Как видно из графика, при нарастании колебаний напряжение на сетке заходит в положительную область и создает сеточный ток, заряжающий конденсатор С. Вследствие этого вместе с амплитудой колебаний растет величина сеточного смещения, показанная на рис. 8 жирной пунктирной линией.

В некоторый момент когда амплитуда колебаний и величина смещения достигают наибольшего значения, условия самовозбуждения нарушаются колебания начинают затухать. Вместе с ними уменьшается и смещение, так как конденсатор Сс разряжается на сопротивление Rc. Но при уменьшении смещения возрастает крутизна лампы в рабочей точке.

Поэтому в какой-то момент условия самовозбуждения снова будут выполняться, и приходящий сигнал вызовет генерацию следующей вспышки колебаний.

Чем больше амплитуда приходящих колебаний, тем сильнее их воздействие и тем раньше возникает очередная вспышка собственных колебаний. Таким образом, в отличие от сверх-регенератора с отдельным генератором гасящих колебаний в режиме самогашения частота вспышек не остается постоянной, а зависит от силы принимаемых сигналов.

Зато длительность вспышек и максимальная амплитуда колебаний сохраняют неизменные значения.

Если сигналов нет, то под влиянием флюктуаций частота вспышек в режиме самогашения меняется беспорядочно, и после детектирования получается некоторое напряжение, также беспорядочно изменяющееся, но с более низкой частотой, нежели частота самих вспышек.

Колебательный процесс в этом случае напоминает то, что было изображено на рис. 3, но только максимальные амплитуды вспышек должны быть неизменны, а частота их следования будет беспорядочно меняться. В результате возникает суперный шум.

Рис. 9. Графики процессов, происходящих при приеме модулированных колебаний на сверхрегенератор с самогашением.

Графики процессов, протекающих при приеме модулированных колебаний в режиме самогашения, изображены на рис. 9. С увеличением амплитуды приходящих колебаний частота вспышек растет (график Б) и наоборот. Однако прямой пропорциональности в этой зависимости нет.

Среднее значение выпрямленных импульсов, полученных после детектирования (пунктирная линия на графике В), изменяется с частотой модуляции.

Когда импульсы следуют чаще, то среднее значение будет больше, а когда импульсы следуют реже, то среднее значение получается меньше. Но полученное колебание низкой частоты по форме не соответствует точно модулирующему сигналу, т. е. имеются нелинейные искажения.

Рис. 10. Схемы сверхрегенераторов с самогашением.

Существуют схемы, в которых сопротивление утечки сетки Rc присоединено к катоду лампы. Примеры таких схем даны на рис. 10.

Наивыгоднейший режим работы сверхрегенератора с самогашением устанавливается путем изменения анодного напряжения с помощью потенциометра R. Связь с усилителем низкой частоты может быть осуществлена не только по трансформаторной, но и по реостатной схеме.

В качестве лампы в сверхрегенераторе можно применить любой триод или пентод, пригодный для работы на метровых волнах.

В режиме самогашения, как и в нелинейном режиме с отдельным генератором гасящих колебаний, суперный шум и импульсные помехи подавляются приходящими сигналами, а также получается хорошая устойчивость работы и автоматическая регулировка усиления. Поэтому сверхрегенераторы с самогашением особенно часто применяются любителями.

Каскады усиления высокой и низкой частоты

Выше указывалось, что сверхрегенератор сильно излучает и этим создает помехи другим приемникам. Излучение может быть устранено с помощью каскада усиления высокой частоты. Одна из возможных схем такого каскада, соединенного со сверхрегенеративным детектором, показана на рис. 11. В этом каскаде должен применяться пентод.

На рис. 11 показана схема с параллельным анодным питанием усилителя, но можно применять и последовательное питание.

Рис. 11. Схема сверхрегенератора с каскадом усиления высокой частоты.

Применение усилителя высокой частоты не только устраняет излучение, но и повышает чувствительность приемника и делает его работу более устойчивой.

Если нет каскада усиления высокой частоты, то всякие изменения параметров антенны сильно влияют на настройку и режим работы сверхрегенератора, колебательный контур которого непосредственно связан с антенной.

При наличии усилителя высокой частоты антенна отделена от сверхрегенеративного каскада, и поэтому последний будет работать значительно устойчивее.

В УКВ приемниках большое значение имеет схема входной части и связи с антенной. Чаще всего применяют индуктивную связь, причем величину связи устанавливают несколько больше оптимальной. Сравнительно сильную связь с аніонной устанавливают для того, чтобы возможно больше поднять уровень полезного сигнала над уровнем внутренних шумов приемника.

Так как лампы на УКВ обладают малым входным сопротивлением, то связь между первой лампой приемника и входным контуром желательно применять автотрансформаторную, как это показано на рис. 12.

Чем к меньшей части витков катушки L1 подключен участок сетка-катод лампы, тем меньше шунтируется контур входным сопротивлением лампы, выше добротность контура, а значит, и больше напряжение на нем. Однако при этом понижается напряжение, которое подводится от контура к лампе.

Поэтому существует некоторая наивыгоднейшая связь между контуром и лампой, при которой подводимое к сетке напряжение максимально.

Рис 12. Схема входной части УКВ приемника.

Рис. 13. Схема усилителя высокой частоты с заземленной сеткой.

Антенная катушка L обычно имеет 1-2 витка. Хорошие результаты в УКВ приемниках дают каскады усиления высокой частоты на триодах по схеме с заземленной сеткой, предложенной М. А. Бонч-Бруевичем в 1931 г. Схема такого каскада приведена на рис. 13.

По сравнению с пентодами триоды создают значительно меньшие собственные шумы, и поэтому их применение в первом каскаде приемника весьма желательно. В обычные усилительные каскады (с заземленным катодом) триоды ставить нельзя, так как они обладают большой емкостью между анодом и сеткой, из-за которой возникает самовозбуждение.

Усилитель с заземленной сеткой свободен от этого недостатка. В нем емкость Сас присоединена параллельно колебательному контуру, включенному в анодную цепь лампы, и не участвует в создании паразитной обратной связи, которая в данном случае осуществляется через емкость анод-катод Сак. Сетка лампы, будучи заземлена, выполняет роль экрана и уменьшает во много раз связь через емкость Сак.

Недостатком усилителей с заземленной сеткой является то, что они дают меньшее усиление, чем обычные каскады, ч обладают весьма малым входным сопротивлением (порядка нескольких сотен ом). Чтобы оно не слишком ухудшало качество сеточного контура, приходится связь этого контура с лампой делать меньше, чем в каскадах с заземленным катодом.

Следует отметить, что сверхрегенеративный режим можно осуществить не в детекторном каскаде, а в каскаде усилепия высокой частоты. Тогда несколько облегчается налаживание детекторного каскада, так как в нем уже не требуется добиваться совмещения наилучших режимов сверхрегенерации и детектирования.

Для сокращения числа ламп и расхода энергии на питание и для уменьшения размеров приемника иногда применяют рефлексные схемы сверхрегенераторов, в которых усилитель высокой частоты одновременно служит и каскадом усиления низкой частоты.

Одна из возможных схем такого приемника дана на рис. 14.

Рис. 14. Схема рефлексного сверхрегенератора с усилением высокой и низкой частоты.

В нем колебания низкой частоты со вторичной обмотки междулампового трансформатора Тр подаются на управляющую сетку лампы Л1 усилителя высокой частоты, а в анодную цепь этой лампы включены телефоны.

Конденсатор С3 практически замыкает накоротко вторичную обмотку трансформатора для токов высокой частоты, а конденсатор С4 не пропускает колебаний низкой частоты на вход детекторного каскада. Эти колебания в телефоны свободно проходят через дроссель Др1.

Следует отметить, что часто для приема УКВ не делают полного ультракоротковолнового приемника, а лишь изготовляют специальную УКВ приставку, представляющую собой сверхрегенеративный детектор, которую подключают к низкочастотной части обычного радиовещательного приемника. Питание приставки осуществляется от выпрямителя того же приемника.

Первоисточник: неизвестен.

Super-Regen Radio » Заметки по электронике

Суперрегенеративный радиоприемник смог обеспечить значительное улучшение характеристик по сравнению с настроенным радиочастотным приемником и регенеративным радио.

---

Учебное пособие по радиоприемникам Включает:
Типы приемников TRF-приемник Хрустальный радиоприемник Приемник регенерации Суперрегенерация Супергетеродинное радио

---

Суперрегенеративный радиоприемник использовался в течение многих лет, особенно на ОВЧ и УВЧ, где он мог предложить простоту схемы и относительно высокие уровни производительности.

В наши дни сверхрегенеративное радио мало используется, хотя есть несколько нишевых применений. Однако в прошлом он использовался гораздо шире, хотя нужно было следить за тем, чтобы он не излучал помех.

Основы суперрегенеративного приемника

Суперрегенеративный приемник основан на более простом регенеративном радиоприемнике. Он использует второе низкочастотное колебание в контуре регенерации, которое прерывает или гасит основное ВЧ колебание.

Второе или гасящее колебание обычно работает на частотах выше звукового диапазона, т.е. от 25 кГц до 100 кГц.

В процессе работы схема имеет достаточную положительную обратную связь, чтобы вызвать колебания. Даже небольшое количество шума вызовет колебания схемы.

Как работает супер регенерация

Объяснение работы сверхрегенеративного приемника начинается с рассмотрения регенеративного радио.

К выходу РЧ-усилителя в приемнике применяется положительная обратная связь, т. е. часть выходного сигнала возвращается на вход синфазно. Любой сигнал, присутствующий в данный момент, будет многократно усиливаться, что может привести к увеличению уровня усиления сигнала в тысячу и более раз.

Хотя усиление усилителя фиксировано, можно достичь уровней усиления, приближающихся к бесконечности, используя методы положительной обратной связи, подобные этой, со схемой в точке колебаний. На самом деле бесконечные усиления невозможны из-за таких проблем, как фазовые сдвиги в цепи и ограничение шин напряжения.

Регенерация вводит в цепь отрицательное сопротивление, а это означает, что общее положительное сопротивление уменьшается. Это означает, что в дополнение к увеличению дополнительного усиления улучшается селективность или добротность схемы.

Когда схема работает с обратной связью, так что осциллятор в достаточной степени входит в область колебаний, возникает вторичное колебание с более низкой частотой.

Вторичное колебание прерывает ВЧ колебание гораздо более высокой частоты, периодически прерывая или гася основное колебание.

Действие гашения колебаний, РЧ-сигналы способны нарастать до очень высоких уровней. Уровни усиления часто могут приближаться к миллиону или около того за один этап.

Концепция была первоначально открыта Эдвином Армстронгом, который ввел термин суперрегенерация.

Термин остался, и этот тип радиоприемника называется сверхрегенеративным приемником по сей день.

Другие основные темы радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частоты Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы ВЧ-фильтры РЧ циркулятор Типы радиоприемников Суперхет радио Избирательность приемника Чувствительность приемника Приемник с сильным сигналом Динамический диапазон приемника
    Вернуться в меню тем радио. . .

суперрегенерация

 

Одновременный повторитель на частоте:

Суперрегенеративные детекторы всегда привлекали внимание. Они всегда кажутся что-то даром, или бесплатный обед, но, как мы все знаем, нет такой вещи, как бесплатный ланч ! Тем не менее, они действительно хорошо работают при минимальном количестве комплектующие и потребляемый ток. Не многие ресиверы могут похвастаться демодуляцией wbfm и am сигнала 1 мкВ при токе в несколько мА с чуть более чем полдюжиной компонентов!

Детектор основан на типичном радиочастотном генераторе, который включается и выключается с ультразвуковая частота 25-200 кГц или около того. Это можно сделать с помощью простой сети RC, встроенной в в эмиттере/источнике генератора или более сложным внешним квадратом/синусоидой/треугольником осциллятор. Идея состоит в том, чтобы выключать и включать осциллятор, и он по своей природе его положительная обратная связь будет иметь тенденцию к колебаниям. Конечно, отзыв будет продолжать расти положительным образом (в течение микросекунд), и осциллятор наращивайте радиочастотную мощность до тех пор, пока она не насытится, мы все это понимаем. Без сомнения, у вас есть все читать о регенеративных приемниках и о том, как, пытаясь контролировать положительную обратную связь, вы можете добиться очень высокого коэффициента усиления приемника с помощью одного активного устройства. Если вы идете слишком далеко с управлением регенерацией, он начнет колебаться, это нежелательно функция, так как она не служит никакой полезной цели, и вы не слышите, как Диддли приседает с ресивером в таком состоянии! Теперь он колеблется и генерирует нежелательный радиочастотный сигнал, который будет передаваться на антенну и, следовательно, излучаться.

Я склонен думать о работе сверхрегенеративного ресивера как о регенеративном приемник, работающий в «режиме выборки». Кто-то (например, RC-цепь или внешний схема гашения) настраивает управление регенерацией вверх и вниз с помощью ультразвука. ставка. На каком-то этапе «ультразвукового вертела» управления регенерацией, контур будет проходить через восходящий ступени чувствительности оптимизированного регенеративного приемника!! и сигналы будут принято,  Чтобы услышать демодулированный сигнал, все, что вам нужно сделать, это отфильтровать РЧ генерация и частота гашения/регенерации с ФНЧ и все такое слева — демодулированный звук с ультразвуковой выборкой. Для этого подойдет простой RC-фильтр нижних частот. Super-regen будет демодулировать только AM и WBFM, я подозреваю, что демодуляция WBFM в основном связана с для обнаружения наклона, но мне еще предстоит провести несколько экспериментов, чтобы доказать это, используя диапазон различных цепей, настроенных на «Q», Помните также, что, поскольку предколебательный контур накапливает энергию в своем режиме положительной обратной связи по характеру обратная связь, добротность настроенной схемы возрастет до некоторого максимального предела, (так же, как множитель Q) I я уверен, что именно это увеличенное «Q» позволяет такой простой схеме наклоняться демодулировать WBFM. +/- 75 кГц сигналы.

сигналов NBFM +/- 5 кГц не демодулируются легко, «Q» настроенного схема слишком низкая на нормальных интересующих частотах. Однако есть экспериментаторы которые разработали некоторые схемы для этого. не видела, но очень хотелось бы интересно посмотреть. Было бы интересно построить суперрегенератор, работающий на частоте 455 кГц, чтобы увидеть, может ли он демодулировать NBFM ?? простой ЕСЛИ для приемника без сомнения!! Суперрегенерация детекторы по своей природе являются формой логарифмического детектора и могут использоваться как таковые. демонстрируя диапазон до 80 дБ, они, таким образом, имеют характеристики «АРУ» и также совершенно невосприимчив к импульсному шуму! Они также могут быть использованы в качестве логарифмических функций широкого диапазона. S-метр с небольшим количеством дополнительных схем, есть очень хорошая статья о это в УКВ-связи, я выкопаю.

Экспериментальный участок

Я собрал простой генератор колпитса, используя полевой МОП-транзистор с двойным затвором BF960. 12 вольт B+ выводился через простой межкаскадный звуковой преобразователь, так что я мог отводить демодулированный звук в дешевый мультимедийный динамик с компьютерным усилителем. Я контролировал РФ заземленные (47 пФ) затворы двух мосфетов через выход квадратной/синусоидальной/треугольной функции генератор. Я мог варьировать тип управляющего сигнала, его частоту, амплитуду. , уровни переключения и т. д., чтобы увидеть, как эти параметры повлияли на чувствительность, демодуляция и выходная мощность генератора RF. Я установил цепь L / C на работу около 49-50 МГц. Антенна представляла собой 1/4-волновую антенну GPlane на крыше с питанием по коаксиальному кабелю 50 Ом. вход антенны был подключен примерно на 1 оборот вверх по настроенной цепи генератора через разъем BNC. Я подключил питание, включил аудиоусилитель и функциональный генератор затем поигрался с частотой гашения и амплитудой различных сигналов. (квадратный, синусоидальный и треугольный). (Треугольник и синусоидальный сигнал дали наилучшие результаты при закалка далеко позади.)

С пилообразным гашением в диапазоне 100-200 кГц и полной амплитудой 12 вольт я мог слышать 1 мкВ легко от генератора сигналов HP8640 на частоте 50 МГц. потом подключил антенну подключение к анализатору спектра Agilent E3044 и увидел несущую сигнала на 50 МГц на уровне +10 дБм !! и его боковые полосы 100-200 кГц в обе стороны падают далеко на некоторое расстояние , Это одна из причин, по которой супер-регены потеряли популярность в основном из-за возможности повторного излучения шума и помех другим. 10 мВт в хорошую антенну может иметь большое значение и в свободном пространстве. В старые добрые времена и даже теперь желательно поставить ВЧ-усилитель на передний конец между генератором настроенная схема и антенна, в основном для использования обратной изоляции усилителя для минимизации переизлучения генератора. (вы обнаружите, что это не очень улучшения чувствительности приемников.)

Это подводит меня к моему основному интересу к нежелательному повторному излучению сверхрегенеративный приемник  . Простая схема может действовать и действует как низкочастотный мощный повторитель!! Чтобы доказать это, я взял пару приемопередатчиков гарнитуры Maxon SX-49. Дальность действия в открытом поле составляет 350-400 метров с поднятыми антеннами на обоих комплектах. я перенастроил суперреген на радиоканал Maxon 49,890 МГц (помните, что это комплекты НБФМ). Я мог бы использовать свой сканирующий приемник AR3001 на NBFM, чтобы поймать maxon. радио в 49.890 напрямую. Снял антенну с максона и поставил сканер через комнату с отключенной штыревой антенной, и он не мог слышать сигнал Максона. трансивер, когда я позвонил. Я подключил суперрегенератор к антенне и повернул его. на. Вы могли видеть шум на измерителе «S» сканера, но приглушение звука на сканере молчал (ничего не слышно) (я ожидал этого, потому что эти FM-глушители работают на ПАДЕНИЕ в шуме при приеме сигнала) поэтому я включил маленький максон без антенны и поместил его рядом с макетной суперрегенерацией, которая подключалась к внешней 1/4 волновая антенна, управлял PTT и разговаривал. Низко и вот сканер включен и мой речь появилась из динамика!. Я отключил суперрегенерацию и сканер упал снова молчит. Подключил спец Ан к антенному входу суперрегенеративного приемника и измерил выходную мощность +8-10 дБм, неплохой уровень выходной мощности ВЧ для ближнего радиуса действия. приложение, следующий тест был очевиден, как далеко он передает? Ну я поставил максон микрофон в режиме вокс,поверх динамика вещания, все включил, прыгнул в машину, настроил ICOM 706 на 490,890 МГц, и вот оно! ясно как колокол,(также примерно в 3-х других местах по обе стороны от перевозчика из-за смешивания боковые полосы частоты гашения). Я проехался по окрестностям и нашел полезный радиус действия читаемого сигнала составлял около 2 км (с использованием 80-метрового ВЧ-штыря). для приема 49 МГц  ), а в городских условиях это было ниже уровня улицы. При таком диапазоне, +10 дБм и плохой антенне, неудивительно, что его рекомендуют поместите ВЧ-предусилитель между антенной и настроенной схемой генераторов для изоляции целей.

Хотя суперрегенерация не может демодулировать NBFM, она по-прежнему синхронизируется с частотой, которую получает и, следовательно, отслеживает его, повторно излучая принятый сигнал NBFM в процессе. Очень полезно, подумал я!, как его 1 мкВ получит чувствительность в сочетании с 10 мВт RF выходная система пойдет как репитер ближнего действия! для расширения радиуса действия пары гарнитур maxon приемопередатчики (10 мВт в 15-дюймовых штырях с базовой нагрузкой и чувствительностью около 1 мкВ)??? Я должен быть в состоянии по крайней мере удвоить диапазон, на котором они могут работать, используя этот простой ретранслятор между ними. Пища для размышлений!

На всякий случай, если вас интересует патент Plessey, это функциональный проект ретранслятора, который передает и принимает на одной и той же частоте в в то же время! тоже очень грамотно придумали. Plessey Electronics UK на самом деле выпустил военную версию под названием Groundsat. Это Рюкзак, синтезированный приемник передатчик с диапазоном частот от 30 до 80 МГц с тремя выбираемыми уровнями мощности выдает 10 мВт, 100 мВт и 1 Вт, хотя патент распространяется на все режимы передача, FM – единственный практичный режим, который использует ретранслятор. Секрет находится в его приемнике прямого преобразования, где приемник Local osc также является Генератор передатчика. он работает как мощный демодулятор PLL, где демодулированный звук повторно модулирует приемный генератор, усиливается и передается через антенну. Поскольку сигнал передачи возвращается в приемник идентичен сигналу гетеродина, нет отличие, отличное от фиксированного фазового сдвига.