Regeneračný HF prijímač na jednom tranzistore. Jednoduchý tranzistorový regeneračný prijímač

Prudké zvýšenie citlivosti prijímačov a následne prudké zvýšenie dosahu rádiovej komunikácie s rovnakým príkonom ako vysielač umožnilo pritiahnuť pozornosť mnohých ľudí k rádiu, najmä amatérskych rádiových nadšencov. Jednoduché jednorúrkové transceivery v tých vzdialených časoch 20-30-tych rokov umožňovali rádioamatérom udržiavať kontakt s celým svetom. „Serióznejšie“ prijímače obsahujúce jednu alebo dve lampy v UHF a jednu lampu v regeneračnej kaskáde, napríklad slávny „ KUB-Ch“, boli už považované za zložité profesionálne zariadenia.

Zdalo sa, že regenerátor sa svojich pozícií nikdy nevzdá. A len to druhé Svetová vojna zastavil triumf regenerátora, ktorý v tom čase používali niektoré vojenské rádiostanice vyrábané ZSSR a inými bojujúcimi krajinami. Tento prijímač bol zhrnutý niektorými z jeho prirodzených nedostatkov, ktoré neumožňovali jeho použitie vo vojnových časoch - keď je saturácia staníc vo vzduchu vysoká. A po vojne ho používali len rádioamatéri a aj to v r nedávne časy menej a menej. Ale cesta, ktorou regenerátor prešiel, a úloha, ktorú zohral vo vývoji rádia, nás stále vyzývajú, aby sme na to nezabudli. A možno sa čoskoro podarí prekonať jeho hlavné nedostatky a opäť bude mať svoje slovo v rádiokomunikačnej technike.

1. Princíp činnosti regenerátora

Regeneračný prijímač je prijímač s priamym ziskom s nastaviteľnou kladnou spätnou väzbou ( obr.1 ). Pomocou pozitívnej spätnej väzby sa zvyšuje ekvivalentný faktor kvality vstupného obvodu L1C2, čo je ekvivalentné zvýšeniu amplitúdy vstupného signálu na ňom. Pretože šírka pásma slučky klesá so zvyšujúcim sa faktorom kvality, je možné efektívne izolovať úzkopásmový signál, ako je hlasová správa alebo telegrafné zhluky.

Ryža. 1. Prijímač s priamym ziskom s nastaviteľnou pozitívnou spätnou väzbou

Pri použití regenerátora v rozsahu LW-MW možno zistiť, že pri približovaní sa ku generovaniu, t.j. do optimálneho režimu príjmu dochádza v dôsledku zvýšenia kvalitatívneho faktora okruhu k odrezaniu horných vysielacích frekvencií, v dôsledku čoho je skreslený príjem vysielaných staníc. Na MW-LW je dosiahnuteľná šírka pásma v režime AM 3-6 kHz, čo na kvalitný príjem vysielaných staníc zjavne nestačí.

So stabilným príjmom v dosahu 3-10 MHzšírka pásma prijímača 10-15 kHz, v rozsahu 10-20 MHz- už dosahuje 30 kHz na jeho hornom okraji a vo vyššie uvedených rozsahoch sa ešte zväčšuje 20 MHz. To ukazuje, že sa dá použiť len na príjem AM staníc na nižších HF pásmach.

2. Úprava spätnej väzby a prevádzkových režimov regenerátora

Predtým sa tejto problematike venovali celé objemy výskumov. V našom jednoduchom regenerátore je vhodné nastaviť spätnú väzbu pomocou cievky L2, ako je znázornené na obrázku obr.2a , a nastavenie prevádzkového režimu - pomocou odporu R4. Existujú dva režimy prevádzky regenerátora: „mäkké“ a „tvrdé“. "mäkký"- vtedy pri nastavovaní prevádzkového režimu prijímač postupne prejde do režimu maximálneho faktora kvality a následne do režimu generovania.

Ryža. 2. Úprava spätnej väzby

O "tvrdý" zapojenia (ktoré, žiaľ, prevláda v mnohých publikovaných obvodoch tranzistorových regenerátorov, čo značne zdiskreditovalo tento typ prijímača), je to nemožné, keďže prijímač sa generuje aj vtedy, keď sa zo vstupného obvodu L1C2 „nevytiahne“ celý jeho kvalitatívny faktor. V dôsledku toho nie je možné dosiahnuť prijateľné výsledky pri prijímaní AM a CW (viac o tom neskôr). Dá sa to povedať hneď dizajnové prvky takmer všetky regenerátory s autotransformátorovým spätnoväzbovým riadiacim obvodom sú "tvrdý" regenerátory.

Bez toho, aby sme sa dostali do teoretických výpočtov, možno poznamenať, že pre konkrétny typ kladného spojenia je to optimálne "mäkký" režim budenia sa dosiahne iba vo frekvenčnom rozsahu 1-3% ladiacej frekvencie vstupného obvodu, to znamená, že dosiahnutie optimálnej prevádzky je v tomto prípade možné buď v jednom amatérska kapela alebo u jedného vysielateľa. Ak plánujete príjem v širokom rozsahu vĺn, je potrebné rýchlo prispôsobiť spätnú väzbu. Dá sa to uskutočniť tak priblížením a odstránením cievok L1 a L2, ako aj posunutím sita medzi nimi.

Na obr.2 ukazuje uskutočnenia zariadení na nastavenie spätnej väzby, ktoré som testoval v obvodoch regeneračného prijímača. S takýmito zariadeniami bolo možné dosiahnuť "mäkký" režim regenerácie v celom kapacitnom rozsahu pokrytom variabilným kondenzátorom - 40-365 pF, a teda - v celom frekvenčnom rozsahu prijímača s týmto kondenzátorom. V zóne nízkej kapacity obvodu je ťažké dosiahnuť optimálnu prevádzku regenerátora, takže skutočná frekvencia vychádza z kapacity slučky 30-40 pF. Ak potrebujete pracovať v úzkych častiach rozsahov, môžete použiť schému uvedenú v. Bohužiaľ, toto je jeden z mála dobre fungujúcich obvodov regeneračného prijímača, ktorý bol publikovaný už veľmi dávno.

Optimálny prevádzkový režim s optimálnym kladným spojením sa jednoducho nastavuje pomocou R4. Čím menšia je hysterézia pri nastavovaní R4 (t.j. čím bližšie sú body začiatku a konca generovania pri nastavovaní R4 dopredu/dozadu), tým optimálnejší je prevádzkový režim regeneračného prijímača.

3. Regeneračná citlivosť prijímača

Pri nadväzovaní optimálnej komunikácie a používaní vysokokvalitných okruhov a vzduchových KPI je citlivosť prijímača ľahko dosiahnuteľná, nie horšia ako 10 UV až do 20 MHz. Mala by sa venovať najvážnejšia pozornosť vstupné obvody. Vstupný obvod musí byť vysoko kvalitný. Je nežiaduce používať ferity, KPI by mal byť iba vzduch.

Vstupný kondenzátor C1 pomôže vytvoriť optimálne spojenie s anténou. S blížiacou sa generáciou sa prijímač stáva citlivým na rôzne vplyvy, ktoré ho môžu vyviesť z optimálneho režimu. Sú to silné signály, ktoré vytvorením predpätia na bráne VT1 môžu zmeniť jej režim činnosti, ako aj kolísanie napájacieho napätia a teploty. Ak sa však napájacie napätie regenerátora dá ľahko stabilizovať, potom si tepelný faktor vynúti použitie vysokokvalitných cievok a kondenzátorov v prijímači.

Stojí za zmienku, že je skutočne možné dosiahnuť vysoké výsledky iba použitím aktívnych prvkov s vysokým ziskom, pretože. zisk kaskády závisí od sklonu aktívneho prvku. Tranzistor alebo lampa často pracujú v režime príjmu pri nízkych prúdoch, kde je sklon malý a použitie prvku s veľkým sklonom zvyšuje zisk regenerátora.

4. Selektivita regenerátora

Ak je citlivosť regenerátora počas príjmu jedného signálu dosť vysoká, potom pri súčasnom príjme niekoľkých signálov prudko klesá. Prečo sa to deje?

Teória ukazuje, že ekvivalentný aktívny odpor obvodu regenerátora závisí od RF napätia na ňom. Čím vyššia je úroveň tohto napätia, tým je vyššie, a preto je faktor kvality obvodu nižší. Okrem toho toto napätie vytvára určité predpätie na rezistore R1 ( ryža. jeden ), ktorý mení prevádzkový režim regenerátora. Prvý dôvod je takmer nemožné odstrániť, druhý dôvod je možné odstrániť pripojením obvodu na hradlový obvod tranzistora priamo, bez C3R1 a nastavením spätnej väzby pomocou pomocného tranzistora.

Bohužiaľ, tieto schémy neposkytujú správnu "mäkkosť" regenerácie a následne vysokú citlivosť. Je to práve kvôli tomuto nedostatku - slabej selektivite, ktorá v najlepšom prípade nie je väčšia ako 16 dB na 2-5 MHz a ešte menej - na KV pásmach ustúpil regeneračný prijímač superheterodyn.

5. Zachytenie frekvencie regenerátorom

Tí, ktorí zostavili regeneračné prijímače, sa s týmto javom nepochybne stretli. Zobrazuje sa iba vtedy, keď regenerátor pracuje v optimálnom režime zmiešavania. A spočíva v tom, že malá plocha rozsahu, jedna silná AM stanica je suverénne prijímaná bez ohľadu na malé rozladenie variabilného kondenzátora bez rušivých pískaní a pri väčšom rozladení prudko zaniká.

Záchytné pásmo môže byť v závislosti od prevádzkového rozsahu a konštrukčných prvkov desiatky kilohertzov na 2-5 MHz a dosiahnuť 500 kHz na 30 MHz, a najlepšie regenerátory – s „mäkkým“ režimom – sú najviac náchylné na zachytávanie frekvencie. "Tvrdé" regenerátory sú menej náchylné na zachytenie, ale zachytením frekvencie ju udržia silnejšiu ako "mäkké". Na odstránenie blokovania frekvencie existuje len jeden spôsob - znížiť úroveň prijímaného signálu. Dá sa to dosiahnuť buď znížením celkovej úrovne signálu pomocou kondenzátora C2, alebo použitím úzkopásmových filtrov na vstupe prijímača. Čím silnejšia je amplitúda prichádzajúceho signálu, tým širšia je prijímacia šírka pásma prijímača. Vo väčšej miere sa tento jav prejavuje na VKV, čo takmer znemožňuje selektívny príjem staníc v rozsahu nad 30 MHz.

Zachytávanie frekvencií, ktoré je v dnešnom preťaženom ovzduší nevyhnutné, značne obmedzuje pole pôsobnosti regenerátorov, z tohto dôvodu ich úplne vylučuje z profesionálnej komunikácie a dáva ich na experimenty rádioamatérom.

6. Praktický návrh regeneračných prijímačov

Pri návrhu regenerátorov je potrebné venovať najväčšiu pozornosť elementovej základni. Je potrebné, aby vstupný obvod bol vyrobený s maximálnym faktorom kvality, kondenzátor slučky s premenlivou kapacitou musí byť vzduch, je žiaduce, aby bol vzduch a kondenzátor s premenlivou väzbou s anténou. Schéma regenerátora na lampe je znázornená na obr.3 .

Na prácu v regeneračnej kaskáde je lepšie použiť pentódy typu 6Zh1P - 6Zh52P. Pentódy typu 6K4P - 6K13P sú nežiaduce na použitie, prevádzkový režim s použitím týchto pentód je blízky tvrdému. Spätná väzba musí byť riadená pomocou vyššie uvedených metód alebo musí byť použitá stála spätná väzba. V tomto prípade je cievka L2, obsahujúca od 1/6 do 1/4 závitu počtu závitov L1, inštalovaná v určitej experimentálne zvolenej vzdialenosti od L1 tak, aby poskytovala prijateľný prevádzkový režim v celom frekvenčnom rozsahu regenerátora. a potom je to opravené ( obr.4 ).

Údaje o vinutí cievok pre rôzne rozsahy sú uvedené v tabuľke.

Bipolárne tranzistory môžu byť tiež použité v regenerátoroch. Je vhodné použiť tranzistory typov GT311, GT313. Germániové tranzistory uľahčujú dosiahnutie "mäkkého" režimu ako kremíkové tranzistory, ale vysokofrekvenčné kremíkové tranzistory so ziskom viac ako 100 často fungujú rovnako dobre ako germánium. Zapnutý obvod prijímača bipolárny tranzistor zobrazené na obr.5 . Najlepšia možnosť je stále použitie tranzistorov s efektom poľa s čo najvyššou strmosťou.

Ryža. 5. Obvod prijímača bipolárneho tranzistora

7. „Kvalitné znásobenie“ pomocou regenerátorov

Predtým boli regenerátory široko používané na "násobenie Q faktora" jednoduchých prijímačov. V praxi bol obvod regenerátora pripojený k anténe cez slabé nastaviteľné spojenie, najlepšie kapacitne-indukčné, a signál z toho istého obvodu bol odoberaný cez malý kondenzátor (5-10 pF) na vstup hlavného prijímača. Keďže s blížiacou sa generáciou sa kvalitatívny faktor obvodu prudko zvyšuje, pomocou tejto metódy je možné voliť signály v susednom kanáli aj na vstupe prijímača ( obr.6 ). Ak sa takáto kaskáda použije s prijímačom vysielania triedy III a krátkou anténou, možno dosiahnuť dobré výsledky - systém sa nebude líšiť v citlivosti od prijímača triedy I.

Ryža. 6. Výber signálu susedného kanálu na vstupe prijímača

Ale bohužiaľ, Q-násobič sa vyznačuje aj všetkými nedostatkami regeneračnej kaskády. Ide o upchatie slabého signálu silným a nestabilitu kaskády a v dôsledku toho jej budenie. S určitými skúsenosťami možno použiť Q násobiče na vstupe vysielacieho prijímača.

V posilňovači môžete použiť multiplikátor faktora kvality. To umožňuje prijímať signály SSB a zlepšovať selektivitu prijímača pomocou jednoduchých IF filtrov. V IF je lepšie použiť regeneračný stupeň so samostatným obvodom v Q multiplikátoroch a umiestniť ho hneď za IF filter, ale s náležitými skúsenosťami je možné ktorýkoľvek IF stupeň prepnúť do režimu "Q multiplikátor" pomocou pozitívnej spätnej väzby. .

Vhodné je použiť jednoduché regeneračné prijímače v rozsahu MW-LW, kde spolu s magnetickou anténou dokážu poskytnúť parametre porovnateľné so superheterodynom. Na SV je akvizičné pásmo ešte malé, rozladením magnetickej antény v smere od signálov výkonných staníc možno tento jav ešte viac oslabiť.

Pri použití regeneračných kaskád pre KV príjem sa už prejavujú mnohé nedostatky regenerátora: ide o zachytenie frekvencie výkonnou stanicou a príliš široké pásmo príjmu a nestabilitu prevádzky. Ale ako jednoduché prijímače, na ktorých sa dajú dosiahnuť aj dobré výsledky, sa dajú použiť. V skutočnosti je oblasť stabilnej prevádzky HF regenerátorov obmedzená 20 MHz, ale so skúsenosťami sa tento limit môže rozšíriť na 40 MHz.

Použitie regenerátora v stupňoch Q-násobenia má jasný účinok pre jednoduché prijímače a nemusí byť vhodné pre prijímače vysokej triedy - I-st ​​​​a profesionálne komunikačné prijímače.

Literatúra:

1. Lomanovič V. Regeneračný krátkovlnný prijímač 1-V-3. "Rozhlas" č. 1/1970 str.22, "Rozhlas" č. 2/1970 str.21

Pozri tiež: Super regenerácia. "Rozhlas" č.1/1959

I. Grigorov (RK3ZK). "Rádioamatér" č.9, 10/1995

Vrchol éry regeneračných prijímačov v profesionálnych a amatérskych rádiových zariadeniach spadá na koniec 20. alebo začiatok 30. rokov minulého storočia. Do začiatku druhej svetovej vojny ich začali intenzívne nahrádzať superheterodody a po vojne sa „regenerátory“ zachovali takmer výlučne v rádioamatérskej praxi. Výrobne jednoduché a s dobrými parametrami boli celkom vhodné na vlastnú výrobu pre začínajúcich rádioamatérov.

V 60. rokoch boli v amatérskych konštrukciách začínajúcich rádioamatérov nahradené prijímačmi priamej konverzie. No v 90. rokoch opäť nastal medzi rádioamatérmi istý nárast záujmu o regeneračné prijímače. Navyše, niektoré spoločnosti dokonca vyrábajú podobné zariadenia pre začínajúcich rádioamatérov. Uplynulo veľa času, ale rádioamatéri majú stále záujem o tieto návrhy.

Na ryža. jeden je znázornená schéma regeneratívneho prijímača KB. Jeho popis bol uverejnený v americkom časopise QEX v článku „Designing a high-quality regenerative receiver“ (High Performance Regenerative Receiver Design. Charles Kitchin, N1TEV. - QEX, November-December, 1988, s. 24-36).

Tento článok analyzuje rôzne spôsoby úpravy spätnej väzby v takýchto prijímačoch a poznamenáva, že najčastejšie používané pohodlné metódy, ktoré sú spojené so zmenou režimu regeneračnej kaskády podľa priamy prúd, nie sú najlepšie. Kaskády pracujú stabilnejšie v blízkosti prahu regenerácie, kde sa spätnoväzbová regulácia vykonáva pomocou variabilného kondenzátora (KPI). Je to on, kto sa používa v opísanom prijímači.

Aby sa zabránilo vyžarovaniu regeneračnej kaskády do antény a vylúčil sa vplyv jej parametrov na činnosť tejto kaskády, má prijímač na vstupe vysokofrekvenčný širokopásmový zosilňovač na tranzistore VT1. Jednosmerný režim tranzistora nastavuje odpor R1 v jeho emitorovom obvode.

Regeneračný stupeň je vyrobený na tranzistore VT2 s efektom poľa. V autorskom prevedení je prijímač určený pre prácu v dvoch KV subpásma pokrývajúcich frekvenčné pásmo od 3 do 13 MHz. Dual KPI C4 z prenosného tranzistorového rádiového prijímača vykonáva hrubé ladenie na pracovnú frekvenciu. Na vysokofrekvenčnom podpásme sa používa sekcia C4b s maximálnou kapacitou 140 pF a na nízkofrekvenčnom podpásme je paralelne s prepínačom SA1 zapojená druhá sekcia C4a s maximálnou kapacitou 365 pF. . Jemné doladenie na stanici sa vykonáva pomocou kondenzátora C8. Požadovaná úroveň spätnej väzby je nastavená pomocou KPI s maximálnou kapacitou 140 pF.

Pre stabilnú prevádzku tejto kaskády je stabilizované jej napájacie napätie +5 V (zenerová dióda VD1).

Záťaž regeneračného stupňa pre audio frekvencie je tlmivka L3. Autor tu použil primárne vinutie miniatúrneho vláknového transformátora. Jeho indukčnosť nie je známa, ale celková frekvenčná odozva na audio frekvenciách pre príjem CW, SSB a AM staníc je nastavená kondenzátormi C12-C14. Ich nádoby sú vybrané tak, aby najlepší príjem CW stanice boli v krajnej ľavej polohe prepínača SA2, SSB stanice v jeho strednej polohe, AM stanice v krajnej pravej polohe.

Výstupný stupeň zosilňovača zvukovej frekvencie je vyrobený na čipe DA1 podľa štandardnej schémy na jeho zapnutie. S prepínačom SA3 k nemu môžete pripojiť buď vstavanú dynamickú hlavu alebo slúchadlá.

Tlmivky L1 a L2 (obr. 2) navinuté na ráme s priemerom 3,2 cm (bola použitá plastová nádobka od nejakého lieku) a obsahujú 4 resp. 16 závitov. Vzdialenosť medzi ich vinutiami je 6 mm. Kohútik z cievky L2 je vyrobený z druhej (počítajúc zdola) otáčky.

Blízkym analógom tranzistora VT1 2N2222 je náš KT3117A. Tranzistor 2N2222 sa začal vyrábať pred polstoročím, no stále ho možno často nájsť v amatérskych rádiových prevedeniach. Má celkom veľký význam maximálne prípustný prúd kolektor (800 mA), tu však pracuje na svojej nízkej hodnote (asi 2,4 mA) a preto je možné na jeho miesto umiestniť akýkoľvek kremíkový vysokofrekvenčný tranzistor s koeficientom prenosu statického prúdu aspoň 100. A blízky analóg tranzistor MPF102 (VT2) je náš KP303E.

Hodnoty rezistorov R1 a R2 sú uvedené pre napájacie napätie 6 V. Pri napájacom napätí 9 V by mali byť 3,3 a 2 kΩ a pri 12 V, 4,7 a 5 kΩ.

Materiál pripravil B. STEPANOV,Mesto Moskva