Сверхрегенераторы на лампах с низковольтным питанием (6Ж5П, 6Ф1П)

Крайняя простота схем сверхрегенеративных радиоприемников, достаточная легкость их настройки, возможность приема как на AM, так и ЧМ (широкополосной) сделала такие приемники весьма популярными.

Вместе с тем особенности работы таких приемников и на сегодняшний день остаются до конца не исследованными. И это несмотря на то, что основополагающие принципы конструирования их в свое время изучались достаточно полно [1, 2]. Исследования принципиально новых конструкций сверхрегенераторов на транзисторах [3…8] позволили выявить новые возможности приемников этого типа. Однако сверхрегенеративные приемники на лампах остаются пока еще мало исследованными.

Поскольку большинство автогенераторов (как на транзисторах, так и на лампах) можно перевести в сверхрегенеративный режим, т.е. построить на их основе сверхрегенеративные приемники, будет полезно рассмотреть схему сверхрегенеративного приемника на лампах, особенно с низковольтным питанием анода (+12 В).

В [9] рассматривался LC-автогенератор на лампе с низковольтным питанием на частоту около 30 МГц. Переведем такой LC-автогенератор с низковольтным питанием в режим прерывистой генерации, позволяющий при соблюдении ряда известных условий получить из автогенератора сверхрегенератор.

Ламповый сверхрегенератор на 6Ж5П

Конструкция лампового сверхрегенератора с низковольтным питанием приведена на рис. 1. Как видно, данная схема близка к классической высоковольтной схеме сверхрегенеративного приемника. Методы настройки такой схемы аналогичны методам настройки схемы высоковольтной, поэтому подробно останавливаться на них не будем.

Рис. 1. Схема лампового сверхрегенератора с низковольтным питанием на 6Ж5П.

В конструкции использовались практически те же детали, что и в LC-автогенераторе на 30 МГц [9]. В качестве УНЧ автор использовал УНЧ приемника прямого преобразования, как и в других своих конструкциях сверхрегенераторов.

При испытаниях конструкции в условиях реального эфира при использовании низкоомных антенн (50 Ом) наилучший результат показал вариант индуктивной связи приемника с антенной (см. рис. 1). При этом контурная катушка и катушка связи с антенной La располагались согласно рис. 2.

Рис. 2. Контурная катушка и катушка связи .

Для регулировки связи с антенной катушку La можно отклонять от L1. При более тщательной настройке также следует подобрать число витков катушки La. В случае высокоомных антенн (например, проводников длиной менее 1 м) можно использовать и емкостную связь (см. рис.

3).

Рис. 3. Емкостная связь для антенны.

Достаточно хорошее согласование с приемником при емкостной связи достигается и в случае использования низкоомных (50 Ом) антенн. Однако для этого дополнительно следует включить резистор Ra с сопротивлением, равным волновому сопротивлению антенны 50…51 Ом (см. рис. 3).

Вместе с тем, при любом исполнении входной части необходимо, чтобы изменение параметров антенны не влияло (влияло крайне слабо) на работу приемника. Так, прикосновение к антенне рукой не должно изменять частоту настройки приемника и, тем более приводить к срыву сверхрегенеративного режима.

Как известно, ламповые конструкции сверхрегенераторов (как высоковольтные, так и низковольтные) обладают существенными преимуществами по сравнению с твердотельными конструкциями сверхрегенераторов (на транзисторах, туннельных диодах и пр.)

К таким преимуществам следует, прежде всего, отнести их значительно большую чувствительность и селективность (относительно узкую полосу), меньшие искажения огибающей модулирующего (НЧ) сигнала, и др.

Исследование работы схемы сверхрегенератора при положении катушек La и L1 согласно рис. 2 показало, что чувствительность приемника составляет 1,5…2 микровольта (50 Ом/50 Ом).

При 90% глубине модуляции AM сигнала удавалось даже разобрать сигналы с уровнем, несколько меньшим 0,5 микровольта, т.е. удавалось еще принимать речевое сообщение.

В то же время при сравнимых условиях подобные приемники на транзисторах имеют чувствительность в среднем 50 микровольт. Таким образом, ламповый сверхрегенератор примерно в 25…30 раз более чувствительный, чем сверхрегенератор на биполярных транзисторах.

Отметим, что сверхрегенераторы на полевых транзисторах занимают по чувствительности промежуточное положение между ламповыми конструкциями и конструкциями на биполярных транзисторах.

Чувствительность и селективность («острота» настройки) лампового сверхрегенератора с низковольтным питанием находятся между собой в прямо пропорциональном соотношении (чем больше чувствительность, тем выше и селективность), что, впрочем, свойственно и всем другим конструкциям сверхрегенераторов.

Большая чувствительность и селективность ламповых низковольтных сверхрегенераторов обусловлена очень высоким входным сопротивлением лампы по ВЧ.

Как видно из рис. 1, резистор R3 включен как делитель напряжения. Однако этот резистор можно включить и последовательно, как это показано на рис. 4.

Рис. 4. Включение резиатора последовательно.

В этом случае номинал R3′ подбирается уже опытным путем. При включении регулирующего резистора согласно рис. 4 схема сверхрегенератора потребляет от источника анодного питания весьма небольшой ток.

В этой связи Требования к величине тока катода можно значительно снизить.

Так, если в распоряжении конструктора имеется радиолампа, ток накала которой всего несколько миллиампер, этого может быть достаточно для реализации схемы сверхрегенератора. Токопотребление такой схемы будет примерно таким, как и токопотребление маломощных транзисторных схем.

Ламповый сверхрегенератор на Ф1П

Далее рассмотрим еще одну схему низковольтного лампового сверхрегенератора с автосуперизацией (с автогашением, или внутренним гашением), которая представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема простого лампового регенератора на 6Ф1П с питанием 12В.

Несмотря на то, что принцип работы предыдущей схемы (рис. 1) и схемы данной в общем одинаковы, тем не менее, собственно процесс суперизации этих схем различен.

В предыдущей схеме периодические вспышки колебаний ВЧ (суперизация) организуются прежде всего, за счет RC-цепи R2, С4* (и R3), однако не исключена возможность и участия в этом процессе и цепочки R1, С3.

Для того чтобы оценить вклад в суперизацию цепочки R1, С3, воспользуемся рекомендациями [10].

Так, для RC-цепи R1, С3 (т.н. гридлика) постоянная времени составляет

τR1C3 = 5,1 * 106 * 5,1 * 1011 = 2,601 * 10-4 (сек), что соответствует частоте суперизации

fSP = 1/tR1C3= 1/2,601 * 10-4 ≈ 3,8 (кГц).

Как известно [1, 2], частота автосуперизации для оптимальной работы сверхрегенератора составляет 10…1000 кГц.

В этой связи не исключена возможность, что и гридлик в схеме (рис. 1) может при определенных условиях принимать участие в процессе автосуперизации вместе с RC-цепью R2 (и R3) С4*. Однако в схеме, приведенной на рис. 5, суперизация происходит уже исключительно за счет гридлика R1, С3*!

Главенствующая роль гридлика R1, С3* в этом процессе подтверждается простым экспериментом: изменяя величину конденсатора С6 и/или С7 даже на порядок (например, в сторону увеличения соответствующих емкостей), мы практически не влияем на режим сверхрегенератора, в то время как увеличение (или уменьшение) величины С3* на порядок практически делает работу приемника невозможной.

Поскольку оптимальный сточки зрения приема режим сверхрегенератора реализуется при R1 ≈ 1 МОм… 100 кОм и С3* ≈ 1000 пФ, постоянная времени гридлика будет равна при R1 = 1 МОм

τR1C3* = 1 * 106 * 1000 * 10-12 = 1 * 10-3 (сек),

а при R1 =100 кОм

τR1C3* = 1 * 105 * 1000 * 10-12 = 1 * 10-4 (сек).

Исходя из этого, частота суперизации fSP будет находиться (крайне приблизительно) в пределах 1 …10 кГц.

Следует учитывать, что в реальных условиях частота суперизации зависит от целого ряда факторов и значительно отличается от теоретической, рассчитанной через постоянную времени гридлика. Как показали проведенные ориентировочные расчеты, частота гашения (суперизации) невелика и намного меньше рабочей частоты (частота принимаемого сигнала), которая в данном случае составляет 3 * 107 Гц.

Стоит также отметить, что субъективно схема приемника (рис. 1) работает более устойчиво, чем приведенного на рис. 5. Это может быть связано с тем, что автосуперизация первого сверхрегенератора осуществляется более сложным способом (через RC-цепь анодного питания и, отчасти, через гридлик).

Такая сложная автосуперизация, действующая и в анодной, и в сеточной цепи, по-видимому, и делает работу такого сверхрегенератора более стабильной, если сравнивать ее со случаем, когда автосуперизация происходит только в одной цепи — сеточной (см. рис. 5).

С другой стороны, принцип работы схемы, приведенной на рис. 5, значительно проще, чем у предыдущей схемы приемника. В этом случае в начале колебаний ВЧ напряжение на контуре L1, С1, С2 увеличивается.

После того, как ВЧ напряжение на контуре достигнет величины, когда появляется сеточный ток, участок «сетка-катод» 6Ф1П уже начинает работать как диод. Обозначив на рис. 5 направление мгновенных токов, можно видеть, что левая (по схеме) обкладка С3* заряжается положительным, а правая — отрицательным постоянным напряжением.

Таким образом, на сетке по отношению к катоду создается отрицательный потенциал, лампа закрывается, а генерация ВЧ прекращается. Колебания в контуре L1, С1, С2 становятся свободными и достаточно быстро затухают.

Конденсатор С3* постепенно разряжается через R1, вследствие чего отрицательный потенциал на сетке лампы уменьшается и, наконец, снова создаются условия для генерации…

Если в антенне приемника присутствует принимаемый сигнал, то под действием этого сигнала генератор запускается. При отсутствии в антенне такого сигнала генератор также запускается, но несколько позже (под действием чисто случайных причин), вследствие чего и возникает известный суперный шум (см. также [4]).

Аналогичные конструкции контурной L1 и антенной La катушек, рекомендации по их взаимному расположению, а также видам используемых антенн обсуждались выше.

В данной схеме L1 имеет отвод примерно от 1/4 числа витков (считая от холодного конца), который непосредственно подключен к катоду лампы.

Чувствительность данной конструкции приемника примерно соответствует чувствительности приемника, рассмотренного выше. Отметим, что наличие в антенне более сильного принимаемого сигнала способствует и более раннему запуску генератора. Из этого отчасти следует, что чем более сильный сигнал присутствует в контуре приемника, тем чаще происходят вспышки ВЧ колебаний, т.е. больше становится частота суперизации.

Увеличивая номинал С3* в несколько раз, можно сделать слышимым сигнал суперизации в головных телефонах, что позволяет непосредственно исследовать изменение частоты автосуперизации в зависимости от силы принимаемых (входных) ВЧ колебаний. Такой режим работы уже позволяет выявить новые возможности сверхрегенераторов.

Еще один приемник на 6Ф1П

Так, традиционно считается, что сверхрегенеративные приемники могут принимать только AM и широкополосную FM, a CW, SSB, РМ и узкополосную FM принимать не могут (см., например, [1,2, 11, 12].

Однако при использовании режима работы сверхрегенератора, когда частота гашения (суперизации) лежит в звуковом диапазоне, возможен прием CW сигналов «на слух» («нажатие» соответствует заметному изменению тона звука в головных телефонах). В этой связи проводимые исследования новых возможностей сверхрегенератора позволят осуществлять уверенный прием на CW, а также в дальнейшем на SSB, РМ и узкополосной FM.

Поскольку триод лампы 6Ф1П при заземлении сетки демонстрирует заметный ток анода (до 2 миллиампер) при напряжении анода +12 В [9], при построении ВЧ автогенератора на триоде на сетку этой лампы можно не подавать какого-либо постоянного напряжения!

Этот LC-автогенератор с заземленной сеткой также может быть переведен в режим прерывистой генерации, т.е. на основании такой схемы принципиально может быть изготовлен сверхрегенеративный приемник с автосуперизацией.

Поскольку транзисторный сверхрегенератор на основе LC-автогенератора с общей базой работает весьма устойчиво [13], то есть все предпосылки и для нормальной работы подобной ламповой схемы.

Реализация такой идеи представлена на рис. 6.

Рис. 6. Схема однолампового приемника на 6Ф1П с питанием от 12В.

Собственно, сам автогенератор реализуется на катушке L1, дросселе L2, конденсаторах С1, С2, С3, С5, С7, С8 и триодной части лампы 6Ф1П.

При С3 = 10 пФ автогенератор позволяет получить на колебательном контуре достаточно большую амплитуду ВЧ напряжения (значительно больше 6 В).

С точки зрения создания сверхрегенератора этот факт, скорее всего, может рассматриваться как определенный недостаток, поскольку в данном случае в антенну излучался бы слишком мощный сигнал, создающий помехи расположенным близко приемникам.

Однако, как оказалось, при переводе этого автогенератора в режим автосуперизации, мощность его (измеренная по величине анодного тока) значительно уменьшается. Так, если автогенератор потребляет от анодного источника ток 5 миллиампер, то перевод его в режим автосуперизации (по максимуму чувствительности и усиления приемника) снижает токопотребление до 0,25…0,05 миллиампер.

Расчет проводимой мощности ВЧ Р = u * i показывает, что при напряжении питания +12 В и токопотреблении 5 миллиампер получается значение Р1 = 60 милливатт, при токе 0,25 миллиампер — значение Р2 = 3 милливатта и, наконец, при токе 0,05 миллиампер — значение РЗ = 0,6 милливатт.

Таким образом, сверхрегенератор дает понижение проводимой ВЧ мощности от

Р1/Р2 = 60 мВт/3 мВт = 20 (раз)

и до

Р1/Р3 = 60 мВт/0,6 мВт = 100 (раз)!

Однако на самом деле излучаемая в эфир (через антенну) мощность снижается еще сильнее, чем дает расчет по проводимой мощности.

Тем не менее, сверхрегенератор все же следует снабдить каскадом УРЧ для устранения паразитного излучения в антенну. Однако в связи с тем, что в статье обсуждается лишь сама возможность построения лампового сверхрегенератора с низковольтным питанием на основе ВЧ автогенератора с заземленной сеткой, рассматривается только схема собственно приемника (без УРЧ).

В таком ламповом низковольтном сверхрегенераторе автосуперизацию удалось выполнить точно так же, как и в [13], т.е. с помощью параллельной RC-цепи (цепи автосуперизации R1, С4*). В данном случае участок «сетка-катод» лампы (триода) для ВЧ напряжения можно рассматривать как «вакуумный диод», который выпрямляет это ВЧ напряжение.

Через этот участок ток проходит только в том случае, когда потенциал сетки больше потенциала катода (направление ВЧ тока в этом случае показано на рис. 6 стрелкой).

Выпрямленное постоянное напряжение имеет уже полярность, обозначенную знаками «+» и «-«. При этом сетка по отношению к катоду имеет отрицательный потенциал, т. е. лампа этим выпрямленным напряжением будет закрываться, что периодически приводит к срыву ВЧ колебаний.

Схемы, приведенные на рис. 7, наглядно иллюстрируют этот процесс.

Рис. 7. Вч сигнал.

В остальном автосуперизация протекает точно так же, как и в конструкции на рис. 5.

Для достижения максимальной чувствительности перемещают движок R1. Кроме того, при настройке схемы следует подобрать и величину С4*, а затем уточнить величину С3.

Катушки L1 и La и их взаимное расположение соответствуют аналогичным в рассмотренных выше конструкциях. Регулирую величину индуктивной связи М, добиваемся компромисса между максимальной чувствительностью и устойчивостью работы приемника.

Следует учесть, что звуковые колебания с цепи автосуперизации R1, С4* можно снять (без нарушения работы приемника) только через весьма совершенный буферный каскад.

Поскольку использовалась лампа 6Ф1П (триод-пентод), пентодная ее часть собственно в сверхрегенераторе оставалась незадействованной. Поэтому на пентоде 6Ф1П был изготовлен усилитель НЧ с высоким входным сопротивлением.

При довольно низком анодном напряжении (+12 В) усиление пентода получилось небольшим. Поэтому усилитель НЧ в этом случае в большей степени выполняет роль совершенного буферного каскада для снятия НЧ напряжения с цепи автосуперизации, чем собственно усилителя.

Анализируя схему (рис. 6), следует также отметить, что цепь автосуперизации R1, С4* отделена от других цепей ВЧ дросселем (L2 = 220 мкГн). Поскольку при этом управляющая сетка триода оказывается заземленной (по ВЧ, по НЧ, по частоте автосуперизации и по постоянному току), то работа такого сверхрегенератора оказывается весьма устойчивой!

Поскольку за процессы автосуперизации отвечает только цепь R1, С4* (других цепей, отвечающих за явления гашения колебаний, больше нет), получаем очень простую регулировку такого сверхрегенератора.

Понятно, что устранение конденсатора С4* их схемы делает процесс автосуперизации невозможным. И если установить величину сопротивления R1 в несколько килоом (с помощью перемещения движка), то, по-видимому, можно будет осуществить принудительную супери-зацию схемы от внешнего генератора.

Для этого генератор через емкость около 0,22 мкФ следует подключить к точке В схемы (см. рис. 6). Изменяя частоту и напряжение внешней силы, можно исследовать работу сверхрегенератора с внешним гашением.

Как показали натурные испытания приемника, чувствительность его получилась достаточно высокой (несколько единиц микровольт), что на один… два порядка лучше чувствительности подобных сверхрегенераторов на транзисторах.

Модернизация схемы на 6Ф1П

Дальнейшие модернизации рассматриваемой схемы (рис. 6) показали, что оптимальный режим работы сверхрегенератора можно устанавливать не только с помощью изменения сопротивления резистора в цепи автосуперизации (R1 в цепи R1, С4*).

Очевидно, что подстройку режима сверхрегенерации можно выполнять и по-другому. Так, параметры цепи автосуперизации можно зафиксировать, а оптимальный режим работы сверхрегенератора устанавливать путем изменения напряжения питания (анодного напряжения) схемы.

Такой вариант представлен на рис. 8. При этом такая схема обладает всеми характерными особенностями схемы предыдущей (см. рис. 6).

Рис. 8. Вариант модернизации схемы однолампового приемника на 6Ф1П.

Рассмотренные в [9] и данной статье схемы генераторов и сверхрегенераторов открывают путь для создания нового, весьма многочисленного класса ламповых универсальных устройств с низковольтным питанием.

Совершенствование приемников

Ранее в [14] была показана принципиальная возможность создания целого ряда ламповых схем генераторов с использованием весьма низкого анодного напряжения (+12 В) при применении обычных (высоковольтных) приемно-усилительных радиоламп.

Перевод таких LC-автогенераторов в режим прерывистой генерации позволяет создавать сверхрегенеративные приемники с автосуперизацией. Высокая чувствительность таких ламповых сверхрегенераторов свидетельствует о том, что исходные низковольтные ламповые генераторы являются достаточно малошумящими. Одна из предложенных выше ламповых схем сверхрегенераторов с низковольтным питанием приведена на рис. 9.

Рис. 9. Схема сверхрегенератора с низковольтным питанием.

Суперизация в такой схеме может происходить только за счет цепи т.н. гридлика CgRg. В этом случае от цепи суперизации Csp, Rsp и Ru можно вообще отказаться, а наиболее оптимальный режим суперизации устанавливать подбором величин Сд и Rg.

Чтобы со схемы можно было снять напряжение НЧ (ЗЧ), последовательно с дросселем включен резистор с относительно небольшим сопротивлением 1 кОм. Заметим, что при значительном увеличении сопротивления этого резистора генерация становится невозможной. В данном случае применен дроссель 200 мкГн, имеющий для ЗЧ практически нулевое сопротивление.

Подбирая величину Сg и Rg, отвечающие за суперизацию, можно получить прерывистую генерацию и сверхрегенеративный радиоприем (рис. 10). В этой схеме отрицательное смещение на сетке лампы также образуется за счет выпрямления ВЧ напряжения, возникающего на LC-контуре.

На приведенных схемах индекс «sp» означает, что данный элемент отвечает за суперизацию, индекс «g» — что элемент входит в состав гридлика, индекс «к» указывает на принадлежность элемента к колебательному контуру, индекс «н» означает, что элемент применяется для настройки частоты LC-контура, а индекс «u» свидетельствует, что данный элемент участвует в регулировке напряжения питания.

Подобранные номиналы Сg* и Rg* (см. рис. 10) позволяют достичь того, что образующееся при выпрямлении ВЧ постоянное напряжение будет полностью «запирать» лампу, на время вообще прекращая генерацию. Затем Сg* разряжается через Rg*, после чего ВЧ колебания возникают вновь.

Рис. 10. Прерывистая генерация и сверхрегенеративный радиоприем.

Возможно, что в данном случае роль выпрямительного диода играет участок «сетка-анод» лампы (!), что само по себе весьма необычно.

Поскольку из такого предположения следует, что сетка выполняет роль катода диода, а анод — соответственно анода диода, то в режиме прерывистой генерации следует ожидать полярность выпрямленного («постоянного») напряжения, как это показано на рис. 10.

Измерить такое напряжение можно высокоомным вольтметром постоянного напряжения с помощью зондов (электродов) специальной конструкции, предотвращающих срыв ВЧ колебаний (см. рис. 10).

Если полярность напряжения будет соответствовать предполагаемой полярности на схеме согласно рис. 10, это может свидетельствовать в пользу нашего предположения (не доказывая, тем не менее, его полностью).

Однако более убедительным сточки зрения доказательства такой гипотезы может служить приложение к участку «сетка-анод» внешнего постоянного напряжения достаточно большой величины через упомянутые выше зонды.

Понятно, что подобный эксперимент должен быть проведен при таких номиналах элементов зондов, которые бы не приводили к изменению (срыву) сверхрегенеративного режима и при «закорачивании» вольтметра постоянного напряжения проволочной перемычкой (как в предыдущем опыте).

Дроссели зонда должны быть выполнены применительно к ВЧ реализации, т.е. с принудительным шагом, иметь четко выраженный «горячий» и «холодный» конец (как в ламповом РА).

Практическая схема сверхрегенератора с учетом указанных особенностей приведена на рис. 11.

Рис. 11. Модернизированная схема сверхрегенератора на лампе 6Ф1П.

В данном случае собственно сверхрегенератор (сверхрегенеративный детектор) собран на триодной части лампы 6Ф1П. Поскольку оставался незадействованным пентод 6Ф1П, было решено использовать его в качестве буферного каскада. Однако в данном случае требования к такому буферному каскаду могут быть значительно снижены.

Головные телефоны с сопротивлением постоянному току не более 1000 Ом (1 кОм) можно включать непосредственно в анодную цепь лампы вместо R2. Сами же головные телефоны следует заблокировать конденсатором с емкостью 1000 пФ…0,22 мкФ (подбирается для приятного звучания суперного шума).

В схеме был использован контур С1, С2, LK согласно выше рассмотренным схемам, что позволяет осуществлять прием в диапазоне примерно 30±5 МГц.

Конструкция и настройка катушек LA и LK, их взаимное расположение выполнены согласно тем что рассмотрены в статье выше.

Понятно, что если изменить параметры колебательного контура, можно осуществлять прием и на других частотах. Данная конструкция сверхрегенератора, как и приведенные в статье выше, работоспособны (при замене LC-контура) по крайней мере, до 52 МГц.

Движок R1 следует перемещать с помощью пластмассовой отвертки длиной не менее 15 см (лучше 30 см), что диктуется схемой конструкции.

Схема на рис. 11 работает так же хорошо, как и схема с наибольшей чувствительностью, рассмотренная в начале статьи. Другие схемы сверхрегенеративных приемников, также рассмотренные здесь, работают с точки зрения практики несколько хуже, имея при этом меньшую чувствительность и требуя постоянной подстройки режима при изменении частоты настройки.

Приведенная на рис. 11 схема часто вообще не требует подстройки сверхрегенеративного режима даже при весьма существенном изменении частоты настройки колебательного контура.

Владислав Артёменко, UT5UDJ. РЛ-08,09-2007.

Литература:

1. Белкин М. К. Сверхрегенеративный радиоприем. — Киев, Техника, 1968.
2. Сверхрегенераторы. Под ред. М. К. Белкина. — М.: Радио и связь, 1983.
3. Артеменко В. Сверхрегенеративный приемник с барьерным режимом работы транзисторов. — Радиолюбитель KB и УКВ, 2002, №11.
4. Артеменко В. Повышение качества работы сверхрегенеративных приемников. — Радиолюбитель KB и УКВ, 2004, №1.
5. Артеменко В. Сверхрегенеративный приемник без УРЧ. — Радиолюбитель KB и УКВ, 2004, №1.
6. Артеменко В. Сверхрегенеративный приемник на основе барьерного генератора. — Радиолюбитель KB и УКВ, 2004, №2.
7. Артеменко В. Сверхрегенератор с коммутируемым LC-контуром. — Радиолюбитель, 2005, №2.
8. Артеменко В. Сверхрегенератор с внешним запуском. — Радиолюбитель, 2005, №3.
9. Артеменко В. Ламповые генераторы с низковольтным питанием. — Радиолюбитель, 2007, №7.
10. Калинин В. И., Герштейн Г. М. Введение в радиофизику., 1957.
11. Куприянович Л. И. Карманные радиостанции., 1960.
12. Жеребцов И. П. Радиотехника., 1963.
13. Путятин Н. Приемник — «контролер». — Р-1970-03.
14. Артеменко В. Ламповые генераторы с низковольтным питанием. — Радиолюбитель-2007-07.

Схема сверхрегенеративного УКВ ЧМ приемника » Паятель.Ру

Категория: Радиоприемники

Сверхрегенеративный приемник, настроенный на прием ЧМ радиостанций с широкополосной модуляцией (радиовещательные), выполнен всего на двух транзисторах, с достаточной уверенностью позволяет принимать практически все местные ЧМ-радиовещательные станции, работающие в выбранном диапазоне частот. Схема сверхрегенеративного детектора выполнена на транзисторе VT1. Обычно, такие схемы используют для приема АМ-сигналов, в дешевых радиостанциях диапазона 27 МГц или в системах радиоуправления на небольшие расстояния.

Для того чтобы сверхрегенеративный детектор стал детектировать ЧМ-сигналы, он преобразует ЧМ сигнал в АМ-сигнал, а затем уже его детектирует.

Чтобы произошло это преобразование колебательный контур приемника должен быть настроен не точно на принимаемую радиостанцию, а на один из скатов занимемой ею полосы частот. В результате частотная модуляция изменяет степень точности настройки сверхрегенератора на станцию, а это приводит к изменению амплитуды в контуре сверхрегенервтивного детектора.

Каскады сверхрегенератора на VT1 и низко частотного усилителя на VT2 включены с непосредственной (гальванической) связью. Номинальный ток через сверхрегенератор создает напряжение смещения на базе транзистора VT2 Конденсатор С5 подавляет суперный шум.

В коллекторной цепи VT2 включены стандартные головные стереонаушники такие как используются с аудиоплеерами. Общий про вод их разъема не подключают, и их капсюли оказываются включенными последовательно. Источник питания, — девятивольтовая гальваническая батарея.

Катушка L1 — бескаркасная, для диапазона 88-108 МГц она содержит 6 витков намоточного провода диаметром 0.8 мм. Внутренний диаметр обмотки — 8 мм (шаблоном служит хвостовик 8 мм сверла) Катушка L2 намотана на резисторе R2, — 3D витков провода ПЭВ 0,12. Органом настройки служит подстроенный конденсатор типа КПК-МН (С4).

Режим работы сверхрегенеративного детектора по постоянному току устанавливают подбором сопротивления R1.

Антенна — отрезок монтажного провода длиной около одного метра Чтобы снизить влияние антенны на настройку контура, которое обычно имеет место в типовой схеме сверхрегенератора, где антенна подключена к коллектору транзистора, здесь антенна подключена к эмиттеру. Чувствительность приемника при этом не изменилась, а вот влияние антенны на настройку существенно снизилось.

Данный приемник можно использовать не только для приема радиовещания, но и в паре с радиомикрофоном для дистанционного прослушивания, или для передачи команд радиоуправления, сформированных DTMF-кодером. Впрочем, с этими целями можно использовать и приемник на ИМС типа К174ХА34. настроенный на фиксированную частоту.

Поскольку, приемник собирался исключительно ради спортивного интереса, печатная плата для него не прорабатывалась. Весь монтаж выполнен на кусочке жести от консервной банки.

В условиях города Новосибирска приемник уверенно принимал все местные УКВ-радиовещательные станции. Работает приемник негромко, поэтому, регулятор громкости у него не предусмотрен, при работе от сетевого источника питания схема работает хуже.

Лаборатория Алана Йейтса — еще один сверхрегенеративный УКВ-приемник

2003-05-10

Подобно другому моему сверхрегенеративному приемнику УКВ, эта конструкция во многом заимствована из различных опубликованных проектов Чарльза Китчена N1TEV. Звуковая сцена — это моя собственная разработка, и я потратил много времени на настройку значений компонентов для диапазона FM-вещания.

Три катушки индуктивности установлены ортогонально по отношению друг к другу, чтобы свести к минимуму перекрестную связь. Это не идеально, все они находятся в ближнем поле друг друга и не совпадают (очевидно!), так что есть некоторое взаимодействие, но оно значительно меньше по сравнению с установкой их параллельно, прямо рядом друг с другом. Важно свести к минимуму утечку гетеродина обратно в антенну, но, поскольку вся плата не экранирована, усилия могут оказаться бесполезными.

Источник тока с низким импедансом для регенеративной ступени повышает производительность по сравнению с обычным управлением регенерацией на 5 кОм. Это также снижает потребление тока всей цепи примерно на 2 мА, рекуперативная ступень потребляет менее 3 мА макс. Для сравнения, каскад ВЧ-изоляции потребляет 3-4 мА. Схема хорошо колеблется до 5 или 6 В, что намного лучше, чем у предыдущего приемника, у которого были проблемы с достижением сверхрегенерации при питании 9 В.

С небольшой тщательной регулировкой триммера ширины ленты и основной катушки генератора я смог добиться 87-109Покрытие МГц. Он хорошо распределяется по 180-градусному диапазону настроечного конденсатора, предназначенного для линейной настройки в коммерческих AM-радиостанциях. Основная настроечная катушка представляет собой семь витков неизолированного медного провода диаметром 1 мм от сетевого кабеля. Внутренний диаметр около 10 мм, я намотал его на рукоятку из алюминиевого стержня моего хобби-ножа.

Две другие катушки намотаны на соломинку из содовой с использованием проволоки 0,4 мм. Толстые прозрачные соломинки для газировки от Subway, которые имеют внешний диаметр около 8 мм, отлично подходят для формирования катушек для легкой намотки провода. КЧХ цепи стока буферного усилителя 30 витков, катушки в истоке детектора 25 витков. Ни один из них не является особенно критичным, но с детектором может потребоваться некоторое экспериментирование для достижения наилучшего подавления сверхрегенерации.

Однако важно, чтобы их собственная резонансная частота была значительно выше рабочей частоты.

Выходной аудиокаскад довольно сырой. Конструкция может, по крайней мере теоретически, страдать от теплового разгона. Добавление сопротивления в несколько десятков Ом в эмиттерных цепях предотвратило бы это. Однако я не нашел в этом необходимости, и усилитель, кажется, работает просто отлично с минимальным перекрестным искажением для такой простой конструкции. Диоды мягко смещают ток покоя на несколько мА, т. е. работают в классе AB, но нет самонастройки, поэтому положительное амплитудное искажение может стать проблемой при высоких выходных мощностях. При всем при этом в наушниках с сопротивлением 32 Ом качество звука казалось довольно хорошим. Достаточно хорошо по сравнению с качеством звука, восстановленного при обнаружении наклона FM таким простым детектором.

Потенциометр регулятора громкости можно было бы поместить в качестве нагрузки коллектора аудиопредусилителя, сэкономив конденсатор, но я хотел, чтобы одна его сторона была заземлена, чтобы я мог припаять его к плате, как потенциометр регенерации и конденсатор настройки.

Того же самого можно было добиться, используя PNP-устройство в предусилителе, но я не думал об этом в то время. 🙂

Самая большая проблема при использовании этого ресивера для прослушивания вещательных FM-радиостанций — это биение частоты гашения высокочастотными компонентами стереосигнала. Откровенно говоря, это звучит ужасно и затрудняет прослушивание музыкальных стереотрансляций в течение длительного времени. Я не вижу простого способа исправить это. Увеличение частоты гашения так, чтобы она была выше боковых полос LR и любых поднесущих SCA, значительно снижает избирательность и усиление детектора, и все еще остаются проблемы со микшированием: процесс сверхрегенерации очень нелинейный, а интермодуляционные искажения довольно плохие. , накладывая боковые полосы в слышимый диапазон.

Возможно, поможет блокировка гашения на частоте 38 кГц с помощью отдельного кварцевого генератора? Любая небольшая разница частот должна быть ниже звуковых частот. Охлаждающая фильтрация могла бы быть лучше. Это общая проблема всех суперрегенеративных проектов, которые я нашел в сети. Однополюсный RC-фильтр работает «достаточно хорошо», особенно когда на выходе LM386 и для потребления человеком. Однако выходной каскад, который я использую, работает со многими сотнями кГц, поэтому индуктивность и механический отклик майларовых динамиков зависят от оставшегося сигнала подавления утечки. Подача выходного сигнала этой схемы на звуковую карту или магнитофон может вызвать проблемы с частотой дискретизации или генератором смещения.

2 комментария.

наименование	тип	размер
источник постскриптума схемы	приложение/постскриптум	19,009 кбайт

сверхрегенерация

 

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.

сигналы 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 низкий уровень. 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 опять 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.

Несмотря на то, что суперрегенерация не может демодулировать NBFM, она все равно синхронизируется с частотой, на которой получает и, следовательно, отслеживает его, переизлучая полученный 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.