Регенеративный приёмник с оптической связью OCR 2

Регенеративный приёмник с оптической связью
QST 1998, №6
Это приёмник простой конструкции - взгляните на старую классику в новом свете!
Эта конструкция является результатом усилий сконструировать недорогой приёмник на 40метровый диапазон, подходящий для начинающих. Главными задачами ставилось
получение хороших характеристик, минимум сложности и возможность приёма всех видов
модуляции (AM, CW, SSB). Там, где возможно, в конструкции используются недорогие,
широкодоступные компоненты. Для достижения поставленных задач было проведено
изучение классических схем регенераторов, что бы попытаться преодолеть присущие им
недостатки.
Со времени изобретения регенераторов многие, в том числе и автор, полагали, что можно
создать хороший, простой приёмник если удастся полностью изолировать управление
регенерацией и входную ВЧ цепь от остальной части схемы. Были попытки реализовать эти
решения с применением ВЧ усилителей для изоляции антенны от детектора и применением
сложных схем управлением регенерации. Эти дополнительные узлы, требовавшие
экранировки, сделали конструкцию приёмника более сложной, чем конструкция приёмника
прямого преобразования. Однако уникальным и простым, недорогим методом достижения
этих задач стал метод оптической ВЧ связи, где сигнал из антенны подаётся прямо на базу
транзистора регенеративного каскада, откуда и произошло название приёмника - Optically
Coupled Regenerative (OCR) Receiver - регенеративный приёмник с оптической связью.
Идея оптической изоляции ВЧ входа от регенеративного детектора впервые посетила
автора более десятилетия назад во время конструирования оптико-волоконной системы
связи. В то время стоимость компонентов было очень высока и не было простого пути
реализовать эту концепцию. К счастью, за последние 10 лет стоимость оптоэлектронных
полупроводников резко упала, и стали доступны недорогие оптроны с широкой полосой
пропускания.
Простота - это красиво
Элегантность и простота регенеративных детекторов особенно трогает. Нужно признать,
что копаясь в ящике с радиохламом, автор нашёл следы по крайней мере шести попыток
улучшения конструкции полупроводниковых регенеративных приёмников! Хотя концепцией
является простота, реализация хорошего регенеративного детектора дело достаточно
тонкое.
За последние несколько лет много было написано о регенеративных приёмниках. Хороший
обзор был написан Дэйвом Ньюкирком, WJ1Z (см. "A 40-Meter Regenerative Receiver You
Can Build", QST 1992, сентябрь, стр. 35-39). Очень рекомендуется прочитать эту статью тем,
кто не знаком с регенеративными приёмниками. Хорошо было бы взглянуть на ранние
конструкции регенеративных приёмников. Харри Хайдер, W7IZ, представляет
реконструкцию версии 1930-х годов (см. "A 1935 Ham Receiver", QST 1986, сентябрь, стр. 2730.), а Мортон Эйзенберг , K3DG, предлагает интересную статью про Армстронга,
изобретателя регенеративного детектора (см. "The Father of Modern Radio", QST 1999, май,
стр. 49-51.).
Даже если вы никогда не собирали регенеративные приёмники, то попробуйте собрать этот!
Как это работает
Краткий взгляд на стандартный регенеративный детектор.
За прошедшие годы было описано множество модификаций основной регенеративной
схемы. Чаще всего в конструкциях в качестве генератора используются биполярные или
полевые транзисторы. Типичная схема регенератора на биполярном транзисторе
изображена на рисунке 1. Конструкция основана на информации, представленной в
справочнике RSGB Radio Communications Handbook (5-е издание, 1991 год, стр. 4.38-4.40). В
этом приёмнике транзистор Q1 включён по схеме Колпитца. Генерация (регенерация)
транзистора Q1 управляется переменным резистором R3, который изменяет коэффициент
усиления через изменение тока коллектора. В простых приёмниках такого типа это один из
лучших способов управления регенерации, так как эффект "затягивания частоты" здесь
менее выражен, чем в других схемах. Сигнал звуковой частоты снимается с выхода
низкочастотного трансформатора T2 с большим импедансом.
Рис. 1. Типичная схема регенеративного приёмника на биполярном транзисторе.
Высокочастотная энергия из антенны подаётся на резонансный контур через
трансформатор T1. Это один из больших недостатков регенеративного приёмника по двум
причинам. Во-первых антенна, напрямую подключённая к резонансному контуру и сильно
влияет на его частоту. Незначительное изменение позиции антенны может изменить
частоту настройки приёмника. С таким простым приёмником можно услышать изменение
частоты настройки даже из-за лёгкого бриза, дующего на антенну. Попытка приёма CW
сигнала в таких условиях может быть серьёзно затруднена!
Во-вторых, более серьёзный недостаток прямого подключения антенны к колебательному
контуру выражен в том, что не только ВЧ энергия попадает в резонансный контур из
антенны, но и наоборот - ВЧ энергия попадает в антенну из резонансного контура! Были
проведены измерения энергии, попадающей в антенну из такого же приёмника, как этот, и
было обнаружено, что можно получить мощность от 10 до 100 мВт на 40-метровом
диапазоне! Если рассматривать это в контексте: автор часто использует передатчик с такой
же энергией при работе QRP на 40 метрах. С мощность 10 мВт можно проводить
устойчивые CW связи с ближайшими пятью или шестью штатами!
Чём отличается приёмник с оптической связью
В схеме приёмника с оптической связью (Рис. 2.) на транзисторе Q1 собран генератор
Колпитца, но здесь отсутствует физическое соединение базы транзистора Q1 с цепью
управления генерацией, а так же отсутствует непосредственная связь антенны и
резонансного контура L1C2. Базовый ток, необходимый для управления регенерацией
транзистора Q1, поддерживается фотонами, излучаемыми светодиодом DS1, находящимся
внутри оптопары. Ток через DS1 модулируется ВЧ энергией, поступающей из антенны в
резонансный контур, состоящий из трансформатора T1 и конденсатора C1. Таким образом,
две наибольшие проблемы регенеративных приёмников - практически полная изоляция
антенны и изоляция узла управления регенерацией от генератора - легко решены!
Рис. 2. Регенеративный детектор с оптической связью.
Главным элементом этой конструкции является недорогой, линейный широкополосный
оптрон HCPL-4562 производства Hewlett-Packard. Поскольку фотоны могут двигаться только
в одном направлении, от светодиода к базе Q1 (но не наоборот), то электрическая изоляция
ограничена только внутренней ёмкостью 0,6 пФ между светодиодом и базой транзистора
Q1. База транзистора Q1 соединена с фотодиодом. Фотодиод преобразовывает фотоны в
модулированный электрический ток, который обеспечивает базовый ток, управляющий
генерацией транзистора Q1, а так же подаёт ВЧ энергию в генератор.
В коллекторную цепь транзистора Q1 можно напрямую включить аудиотрансформатор, к
выходу которого подключаются высокочувствительные пьезотелефоны с высоким
сопротивлением. Но по некоторым причинам в данной схеме такой подход не используется.
Во-первых, в наши дни пьезотелефоны мало распространены. Во-вторых, трудно найти
подходящий аудиотрансформатор. Хотя аудиотрансформатор 600 Ом, 1:1 есть в
РадиоШеке, но его цена больше, чем цена всех остальных компонентов приёмника OCR.
Была попытка использовать согласующий аудиотрансформатор и высокочувствительные
наушники с сопротивлением 10 кОм. Результат? Были слышны только сильные CW, SSB и
несколько AM коротковолновых станций на диапазоне 40 метров. Такие характеристики
могли бы удовлетворить начинающего любителя 40 или 50 лет назад, но сегодня они
представляют только исторический интерес.
В приёмнике OCR сигнал звуковой частоты появляется на выходе каскада на транзисторе
Q2, являющемся детектором с бесконечно большим импедансом. Этот активный детектор
идеально подходит для регенеративного детектора. Так как его входное сопротивление
очень высоко, то влияние на добротность Q колебательного контура сведено к минимуму,
следовательно обеспечивается высокая селективность и максимальное ВЧ напряжение на
контуре. Напряжение звуковой частоты снимается с резистора Rs в цепи истока номиналом
27 кОм, который зашунтирован по высокой частоте. Более полно работа детектора
описывается в справочнике The ARRL Handbook (см. The ARRL Radio Amateur's Handbook.
Newington: ARRL, 69-е издание, 1992, стр. 18.11, редактор Charles L. Hutchinson. K8CH). В
цепь стока можно включить высокочувствительные наушники, но недостатки такого подхода
описывались ранее.
При использовании детектора с бесконечно-большим сопротивлением, транзистор Q1 будет
работать как Q-умножитель (см. Radio Communications Handbook, London, RSGB, 5-я
редакция, 1991, стр 1.33), увеличивая добротность контура до очень больших значений. При
этом селективность контура и усиление сильно возрастут. На схеме добротность Q
регулируется изменением величины положительной обратной связи с помощью
переменного резистора управления регенерацией. Как только этот переменный резистор
будет установлен в положение на пороге возникновения колебаний, то селективность схемы
станет такой большой, что полоса пропускания контура снизится до нескольких сотен Гц.
При положении переменного резистора в точке возникновения колебаний селективность
будет всё ещё высокой, и теперь при приёме CW или SSB радиостанций будет возникать
частота биений между частотой генератора и частотой принимаемой станции. По существу,
Q1 это высокоселективный ВЧ усилитель и генератор биений, и всё это в одной схеме. По
сути это приёмник всех видов модуляций! Это и есть красота регенеративной схемы. Нужен
всего лишь усилитель звуковой частоты для работы на низкоомные наушники, что бы схема
была законченной.
Окончательная схема OCR приёмника на 40-метровый диапазон
Законченная схема OCR приёмника на 40-метровый диапазон приведена на рисунке 3. В
дополнении к описанию схемы следует отметить несколько причин, по которым схема
разрабатывалась именно таким образом. Здесь используется батарейное питание, что бы
схему было легче собрать начинающим. Многие начинающие радиолюбители ещё не
обзавелсь 12 вольтным сетевым источником питания. Далее, многие компоненты, такие как
резисторы и конденсаторы, часто продаются упаковками, поэтому были приложены все
усилия, что бы минимизировать число компонентов с разными номиналами, используемыми
в схеме.
Click to Enlarge
Рис. 3. Принципиальная схема приёмника OCR.
BT1, BT2 - 9-вольтовая батарея
C1 - 12..100 пФ
C2, C3, C9, C10, C13, C18, C19, C28 - 0.01 мкФ
C4, C5 - 330 пФ, 5% ТКЕ0
C6 - 27 пФ, 5% ТКЕ0
C7 - 2.4..24.5 пФ
C8 - 82 пФ, 5% ТКЕ0
C11, C14, C16, C23, C26 - 0.1 мкФ
C12, C17 - 22 мкФ, 16 В, электролитический
C15, C20, C25, C27 - 10 мкФ, 16 В,
электролитический
C21, C22 - 2.2 мкФ, 16 В, электролитический
C24 - 220 мкФ, 16 В, электролитический
R1, R3 - 10 кОм линейный потенциометр
J1 - Антенное гнздо
J2 - Трёхвыводное гнездо под наушники
L1 - Индуктивность примерно 3.4 uH;
28 витков эмалированного провода сечением 0,5
мм
на сердечнике T-50-6 (жёлтый)
Q1 - 2N3819
S1 - DPDT
T1 - Обмотка 1 - 4 витка, обмотка 2 - 38;
провод сечением 0,5 мм, на сердечнике T-68-2
(красный)
D1 - MV104
R2, R21 - 10 кОм
R4 - 50 кОм линейный потенциометр
R5, R8, R9 - 3.3 кОм
R6, R12, R13, R15 - 330 кОм
R7, R14 - 270 Ом
R10, R11, R18 - 27 кОм
R16, R17 - 6.8 кОм
R19 - 47 кОм
R20 - 10 кОм логарифмический потенциометр
R22- 10 Ом
D2 - 1N4001
U1 - HCPL-4562
U2 - 78L05
U3 - TL082
U4 - LM386
Разное: Печатная плата,
разъём для 9 В батареи,
держатель 9 В батареи
Как было сказано ранее, ВЧ сигнал из антенны подаётся на светодиод оптрона U1 через
резонансный контур, T1C1. Отдельная батарея BT1 напряжением 9 вольт обеспечивает
смещение светодиода оптрона U1. Использование отдельной батареи объясняется тем, что
светодиод оптрона очень чувствителен не только к микровольтному ВЧ напряжению, но и к
НЧ шумам напряжения смещения. Если сделать надёжную развязку по питанию, то можно
будет использовать батарею BT2 для подачи напряжения смещения. Для простоты
конструкции применена отдельная батарея. Так как базовый ток составляет менее 1 мА, то
батареи BT1 хватит на несколько сотен часов работы. Переменный резистор управления
регенерации R1 обеспечивает плавное, безгистерезисное управление при напряжении
батареи BT1 от 5,5 до 10 вольт, что позволяет полностью использовать её ресурс.
Варикапом D1 настраивают генератор. Недорогой маломощный 5 вольтный стабилизатор
U2 обеспечивает стабилизацию напряжения для варикапа D1, оптрона U1 и транзистора
Q1. Было бы желательно, что бы приёмник перекрывал 400 кГц 40-метрового диапазона.
При диапазоне напряжения настройки всего 5 вольт, варикап должен будет работать в
более нелинейной части своего рабочего диапазона. Резисторы R3 и R4 выполняют
функции основной настройки и функцию растягивания диапазона настройки. Уникальная
особенность этого решения в том, что оно обеспечивает нелинейное растягивание
диапазона настроечного напряжения. Когда переменный резистор основной настройки R4
установлен в положение наименьшего сопротивления, то растягивающий диапазон
потенциометр R3 будет изменять напряжение настройки в диапазоне 90 мВ. Если резистор
R4 установить в положение максимального сопротивления, то величина растягивающего
напряжения будет лежать в диапазоне 750 мВ. Эта особенность позволяет компенсировать
нелинейность варикапа D1. Схема этого узла настройки является упрощением схемы одной
из предыдущих конструкций (см. QST 1997, октябрь, стр 33-38).
Сигнал звуковой частоты с выхода транзистора Q1 поступает на усилитель U3A. Этот
каскад обеспечивает усиление сигнала примерно в 12 раз (21,7 дБ), усиление определяется
отношением резисторов R11 и R15. Может возникнуть вопрос, почему в простой схеме
используется операционный усилитель, а не транзистор. Дело в том, что
однотранзисторный усилитель потребует такое же количество внешних компонентов, как и у
операционного усилителя U3A. Кроме того, у операционного усилителя усиление не зависит
от применённого экземпляра микросхемы, и его легко развязать по цепи питания 9 вольт.
Усилитель U3B используется как ФНЧ с частотой среза около 3 кГц. Усиление фильтра в
полосе пропускания составляет 4,8 дБ, что даёт общее усиление предварительного
усилителя чуть больше 26 дБ (схема этого фильтра более детально рассмотрена в книге
"Solid State Design for the Radio Amateur", Wes Hayward, Doug DeMaw, Newington: ARRL,
второе издание, 1986, стр. 79-82.).
U4, НЧ усилитель LM386, работает на нагрузку в виде наушников или небольшого
громкоговорителя. При измерении с использованием сигнал-генератора 8656B HewlettPackard, на слух принимались телеграфные сигналы амплитудой менее 1 мкВ, а так же
были слышны AM сигналы амплитудой менее 2,5 мкВ. Стоит отметить, что не все наушники
от плееров обеспечивают хороший результат. Наушники стоимостью от 2 до 3 долларов не
всегда имеют чувствительность, как у более дорогих моделей. Оказалось, что наушники
NOVA 45 и PRO 25 хорошо работают с этим и аналогичными усилителями на LM386, а так
же неплохо работает громкоговоритель OPTIMUS XTS 3. Было проведено измерение
энергии на разъёме антенны J1 с помощью анализатора спектра 8668B Hewlett-Packard и
оказалось, что энергия должна быть не более 0,1 нановатта (нВт) при установке регулятора
регенерации для нормального приёма CW. При максимальном уровне регенерации энергия
была равна 0,01 мкВт.
Постройка приёмника OCR на 40-метровый диапазон
Большинство основных компонентов доступны у стандартных поставщиков. Оптрон HCPL4562 (U1) есть в Newark Electronics. Конструкция может быть пересчитана на другие
низкочастотные диапазон. Если нет печатной платы для монтажа, то можно использовать
плату-пустышку и монтаж отрезками провода или отрезок фольгированного
стеклотекстолита и монтаж типа "мёртвый жук".
Единственное критическое место в схеме - это узел генератора. Здесь конденсаторы с ТКЕ0
используются для улучшения температурной стабильности. Используйте короткие, прямые
соединения в этом узле. Сделайте схему как можно более жёсткой механически: это
улучшит стабильность. Было построено несколько прототипов схемы. В нескольких из них
приёмник генерировал даже если была удалена батарея питания светодиода! Это
происходило из-за комбинации очень высокого входного сопротивления базы
фототранзистора в комбинации с разбросом коэффициента усиления оптрона U1 и ёмкости
конденсатора C6 (изначально ёмкость была равна 33 пФ). В некоторых случаях разводка
приёмника создаёт дополнительную ёмкостную обратную связь к U1, что приводит к
возникновению колебаний. Средство против этого простое: снизить ёмкость конденсатора
C6 от 33 до 27 пФ. Для удешевления схемы в качестве C6 используется постоянный
конденсатор. Если нужно, можно в качестве C6 использовать небольшой переменный
конденсатор (с ТКЕ0 или с воздушным диэлектриком).
Разъём J1 и выключатель S1 можно использовать любые. Необязательно конструкцию
заключать в корпус. Все прототипы OCR приёмника были построены как открытые
конструкции.
Проверка и работа
Перед включением питания проверьте монтаж, пайку и правильность установки компонент.
Если всё в порядке, подключите наушники в гнездо J2, и включите питание. Установите
регулятор громкости R20 в среднее положение, покрутите регулятор регенерации,
переменный резистор R1. В положении регулятора примерно 20..30% от полного оборота в
наушниках должно быть слышно явное увеличение фоновых шумов. Это указывает на то,
что есть генерация у оптрона U1 и всё в порядке. Теперь можно настроить катушку L1 и
сопутствующие ей компоненты на желаемую рабочую частоту. Но перед этим установите
регуляторы растяжки диапазона и основной настройки на минимум, и поставьте регулятор
управления регенерацией в точку возникновения колебаний. Прослушивая сигнал
генератора на связной приёмник в режиме CW на частоте 7 мГц, отрегулируйте
конденсатор C7. Подсоедините антенну к гнезду J1, отрегулируйте конденсатор C1 по
максимальной громкости при положении регулятора основной настройки в среднем
положении, и всё! Если под рукой нет связного приёмника, подключите антенну к OCR
приёмнику и регулируйте конденсатор C7 до тех пор, пока не найдёте телеграфный участок
диапазона. Продолжайте регулировку конденсатором C7 до тех пор, пока не найдёте
нижнюю границу CW диапазона 40 метров.
Использование регенеративного приёмника потребует некоторой практики. При приёме AM
область с наибольшей чувствительностью находится чуть ниже точки возникновения
колебаний, для CW - сразу же при возникновении колебаний. Для приёма SSB наилучшая
точка лежит чуть выше, чем нужно для приёма CW. Пользуясь приёмником некоторое
время, вы научитесь "чувствовать" его. Взаимодействие регенерации, усиления и
селективности станет очевидным. Разыскивая CW станции рядом с AM в той части
диапазона, которая выделена для новичков, вы сможете делать такое, что никогда не
сможете сделать с другими простыми приёмниками прямого преобразования! Те, кто
использовал другие конструкции могут отметить, что в этом приёмнике отсутствует
зависимость между амплитудой принимаемого сигнала и необходимостью регулировки
уровня регенерации. В действительности было найдено, что настройки для приёма CW
сигнала величиной 1 мкВ не нужно изменять до тех пор, пока напряжение принимаемого
сигнала не превысит 1 мВ - то есть это диапазон 60 дБ!
В отличии от других регенеративных приёмников, требования к антенне не критичны - в
общем, чем длиннее, тем лучше. При использовании заземления проволочная антенна
длиной 4,5-6 метров будет вполне приемлема.
Итог
Только несколько других конструкций приёмников предоставляют оператору такой полный
контроль над характеристиками, как хороший регенеративный приёмник. Несколько других
конструкций дадут вам возможность почувствовать что это такое - введение детектора в
режим генерации и выведение из него, для того что бы получить частоту биений, которая
принесёт шёпот телеграфных сигналов в эфире! Может быть поэтому - не вдаваясь во все
технические причины - регенераторы всё ещё живы последние 85 лет.
Если вы никогда не использовали регенеративный приёмник, попробуйте этот! Совершенно
не излучающий энергию из антенны (и имеющий улучшенное управление регенерацией),
будем надеяться, этот простой подход к постройке регенеративного приёмника позволит
регенераторам прожить ещё 15 лет и встретить их 100 летнюю годовщину.
Дэн Виссел, N1BYT
http://zpostbox.ru/ocr_regenerative_receiver.html
http://catalog.gaw.ru/index.php?id=4452&page=component_detail
(инфо.по оптронам)
Регенеративный приёмник с оптической связью OCR 2
QST 2000 №9
Некоторые читатели спрашивают: нельзя ли сделать простой AM CW SSB коротковолновый
приёмник, конструкция которого основывалась на комбинации популярных SLR и OCR схем.
Со времени опубликования SLR (shielded loop
receiver - приёмник с рамочной антенной, см. QST, 1997, сентябрь, стр. 33-38.) и OCR
(optically coupled regenerative - регенеративный приёмник с оптической связью, см. QST,
1998, июнь, стр. 35-38) схем приёмников в журнале QST, было получено огромное
количество положительных отзывов от читателей, построивших эту конструкцию. Многие из
них задают одни и те же вопросы: "Как сделать, что бы приёмник перекрывал более
широкий диапазон частот?". Независимо преобразовать SLR или OCR для охвата более
широкого диапазона является трудной задачей. Являясь простым приёмником прямого
преобразования, SLR можно легко переделать для перекрытия более широкой полосы
частот, но этот приёмник не подходит для качественного приёма AM станций. С другой
стороны, приёмник OCR является всережимным, но его достаточно трудно переделать для
перекрытия широкого диапазона частот. Для ответа на вопрос был создан гибрид SLR и
OCR конструкций, всережимный многодиапазонный (т.е. от 3.5 до 8.5 мГц) коротковолновый
приёмник, который здесь описывается.
Трудности, которые возникли, заключались в том, что бы сохранить качества обоих
предыдущих конструкций. Качеством для SLR была его высокая чувствительность и
возможность использовать небольшую рамочную антенну, снижающую местные помехи.
Приёмник OCR имел выдающиеся характеристики своего детектора с оптической связью,
обеспечивающего приём всех видов модуляции. В приёмнике, представленном здесь, все
трудности преодолены, и кроме того он содержит примерно такое же количество
компонентов, как обе других конструкции. Так как в приёмнике применяется простая антенна
в виде провода произвольной длины, а так же рамочная антенна, то приёмник был назван
OCR 2. Настоятельно рекомендуется ознакомиться с двумя предыдущими статьями в
журнале QST, чтобы получить более полное представление о развитии этой конструкции.
Схема приёмника
Краткий обзор схемы.
Обратимся к рисунку 1. Из схемы видно, что OCR 2 является приёмником с одним
преобразованием, промежуточная частота составляет 455 кГц. Принимаемые частоты,
лежащие в диапазоне 3,5..8,5 мГц преобразовываются в сигнал промежуточной частоты,
который затем усиливается и подаётся на детектор, являющийся регенератором с
оптической связью, работающий на частоте 455 кГц. Такой подход похож на тот, который
применялся в простых приёмниках 1950-х и 1960-х годов, когда регенеративный детектор
применялся на фиксированной промежуточной частоте. Однако характеристики тех старых
детекторов и детектора с оптической связью просто несравнимы!
Click to Enlarge
Рис. 1. Принципиальная схема приёмника OCR 2.
Все резисторы - МЛТ-0,25, +-5%, если не указано другое; n.c. значит не подключено; десятичные
значения конденсаторов в микрофарадах, остальные - в пикофарадах; неиспользуемые выводы
микросхем не показаны.
BT1 - батаря 9 Вольт
BT2 - батаря 9..12 Вольт; см. текст.
C1, C9 - 365 пФ КПЕ с воздушным
диэлектриком.
C6, C7 - 330 пФ, 5% ТКЕ0; см. текст.
C8 - 68 пФ, 5% ТКЕ0; см. текст.
C24, C27, C34 - 10 мкФ, 16 В
электролитический
C23, C26 - 22 мкФ, 16 В
электролитический
C29, C30 - 1 мкФ, 16 В электролитический
C31 - 220 мкФ, 16 В электролитический
D1 - MV104 варикап
J1 - Гнездо с пружинным зажимом
J2 - Трёхконтактное гнездо для
R1 - 1 кОм линейный потенциометр
R6 - 10 кОм линейный 10-оборотный потенциометр,
монтируется на передней панели; см. текст.
R13 - 20 кОм линейный потенциометр,
монтируется на печатной плате; см. текст.
R14 - 5 кОм линейный потенциометр, монтируется на
передней панели; см. текст.
R24 - 10 кОм логарифмический потенциометр
S1 - Сдвоенный выключатель питания
T1 - Обмотка 1 - 2 витка провода ПЭЛ-0,4;
обмотка 2 - 35 витков провода ПЭЛ-0,4; на сердечнике
T-68-2
наушников
L1 - Индуктивность примерно 4,5 мкГн,
28 витков провода ПЭЛ-0,5
на кольцевом сердечнике T-68-2
L2 - 0,64 мГн с индуктивность с
подстройкой
Toko RMC-2A6597HM
Q1-Q4 - 2N3819, MPF102
Q5 - 2N3904, 2N2222
U1 - NE/SA602 двухбалансный смеситель
с генератором
U2 - HCPL4562 оптрон
U3 - LM78L05 5 В, 100 мА стабилизатор
напряжения
U4 - LM386-4 УЗЧ
T2 - Обмотка 1 - 10 витка провода ПЭЛ-0,4;
обмотка 2 - 25 витков провода ПЭЛ-0,4; на сердечнике
T-50-43
T3, T4, T5 - 0,64 мГн индуктивность с подстроечником,
Toko RMC-502182NO
Разное:
Печатная плата;
Верньер диаметром 5 см, с осью длиной 6 мм;
Батарейные разъёмы;
Держатели батареи; корпус
Подробное описание работы схемы.
Как и в схеме приёмника SLR, преобразователь частоты собран на смесителе U1 SA602.
Катушка индуктивности L1 и переменный конденсатор C9 задают рабочую частоту
внутреннего генератора микросхемы. Варикапом D1 обеспечивается растягивание
диапазона. Генератор перестраивается в диапазоне 3..8 мГц. Это обеспечивает перекрытие
диапазона 3.5..8.5 мГц без использования коммутации частотозадающих цепей. Это
обеспечивает приём 80 и 40 метровых любительских диапазонов и диапазонов
вещательных станций. Смеситель может работать и на более высоких частотах, но это
потребует более сложной схемы генератора для получения требуемой стабильности
частоты. Перед преобразователем частоты установлен преселектор, собранный на
транзисторе Q1 и других компонентах. Применение преселектора позволяет использовать
простые проволочные антенны. Резонансный контур T1C1 на входе преселектора
обеспечивают приёмнику высокие характеристики и помогают ослабить зеркальный канал
приёма. Резистор R2 у затвора транзистора Q1 уменьшает добротность Q резонансного
контура T1C1, расширяя его полосу пропускания, что позволяет использовать конденсатор
настройки C1 без применения верньера.
Уровень входного сигнала может быть ослаблен переменным резистором R1
сопротивлением 1 кОм. Управление уровнем входного сигнала очень важно при
использовании смесителя SA602. Перегрузка смесителя приводит к появлению множества
нежелательных продуктов преобразования, приводящих к появлению существенных помех
в канале приёма. При использовании рамочной антенны, применённой в приёмнике SLR
перегрузить смеситель довольно трудно. Это одна из причин, почему у приёмника SLR
такие хорошие чувствительность и селективность.
Широкополосный трансформатор T2 трансформирует низкое выходное сопротивление
каскада на транзисторе Q1 в достаточно хорошо сбалансированное сопротивление 3 кОм
входного сопротивления смесителя. Ещё с приёмником SLR было обнаружено, что
смеситель SA602 работает гораздо лучше при сбалансированных входе и выходе. Были
приложены все усилия, что бы попытаться использовать несимметричную схему включения,
но хороших результатов достичь не удалось. Надо отметить, что преселектор по существу
является буфером, согласующим сопротивление, и не обеспечивает усиления сигнала,
поэтому вероятность возникновения самовозбуждения в этом каскаде минимальна.
Как и в приёмнике SLR, преселектор может быть удалён из схемы, и настраиваемая
рамочная антенна может быть подключена напрямую ко входу смесителя. При
использовании этой антенны её подключают к смесителю через конденсаторы C4 и C5. В
общем есть небольшая разница в характеристиках приёмника при использовании рамочной
антенны или комбинации преселектора и средней проволочной антенны. Но при
правильном ориентировании рамочной антенны можно избавиться от местных помех и
сильных вещательных станций, а с проволочной антенной это невозможно.
Выход смесителя U1 подключён к первичной обмотке трансформатора T3, который
является контуром ПЧ на частоту 455 кГц. (Эти ПЧ трансформаторы применены здесь
везде, где возможно потому, что они недороги и могут согласовывать импедансы в широком
диапазоне). Вторичная обмотка трансформатора T3 нагружена на резистор R7.
Сопротивление этого резистора примерно равно трансформированному выходному
сопротивлению смесителя, равному 3 кОм (два входа по 1,5 кОм, согласно паспорту SA602).
На транзисторе Q2 и трансформаторе T4 собран резонансный усилитель ПЧ 455 кГц.
Транзистор Q3 применён для согласования импеданса между трансформаторами T4 и T5.
Это согласование необходимо по той причине, что вторичная обмотка трансформатора T5
нагружена на относительно низкое (и не постоянное) сопротивление узла управления
регенерацией R13 и R14. Отсутствие буферного каскада на транзисторе Q3, могло бы
привести к возникновению самовозбуждения приёмника.
Со вторичной обмотки трансформатора T5 высокочастотный сигнал 455 кГц поступает на
линейный оптрон U2. Этот оптрон HCPL4562, производства компании Agilent (бывший
Hewlett-Packard) является сердцем приёмника OCR. Хотя принцип работы этого оптрона
полностью описан в оригинальной статье о приёмнике OCR, всё же стоит вкратце его
напомнить. Высокочастотный сигнал 455 кГц подаётся на катод светодиода оптрона U2 со
выхода трансформатора T5. Этот сигнал модулирует ток, протекающий через светодиод.
Фотоны из светодиода вызывают появление базового тока транзистора в оптроне.
Транзистор в оптроне включён по схеме генератора Колпитца с рабочей частотой 455 кГц,
задаваемой параметрами колебательного контура L2 и сопутствующими компонентами. Ток,
протекающий через светодиод, управляет схемой генерации, и мы получаем практически
идеальный регенеративный генератор. Основное достоинство этой схемы в том, что
светодиод обеспечивает полную изоляцию входного ВЧ сигнала и узла управления
регенерацией от чувствительных областей генератора, таких как колебательный контур.
Этот метод позволяет создать очень хороший регенеративный детектор, не имеющих
недостатков, присущих обычным регенеративным детекторам. Аудиосигнал появляется на
выходе детектора с бесконечно большим сопротивлением, собранного на транзисторе Q4,
хотя обычно в регенеративных схемах для получения сигнала ЗЧ часто используют
трансформатор и ВЧ дроссель.
Продетектированный аудиосигнал проходит через ФНЧ, собранный на конденсаторах C22,
C25, C28 и резисторах R20 и R22. Эти компоненты совместно с транзистором Q5
формируют предусилитель ЗЧ. На микросхеме LM386 (U4) собран усилитель ЗЧ, нагрузкой
которого могут быть наушники или громкоговоритель.
Стабилизация
напряжения
осуществляется
микросхемой
U3,
трёхвыводным
стабилизатором напряжения LM78L05. Стабилизированное напряжение поступает на
смеситель U1, оптрон U2 и сдвоенный варикап D1.
Детали конструкции.
Одной из наиболее сложных задач при разработке проекта приёмника OCR 2 был выбор
компонентов. Если делать один экземпляр приёмника, для себя, то можно использовать
детали, купленные на блошином рынке или найденные в коробке с радиохламом. Но если
предполагается, что конструкция будет повторена другими любителями, то все усилия
должны быть направлены на то, что бы можно было использовать широкодоступные
компоненты. Это в свою очередь приводит к спорным конструкторским решениям. Одним из
примеров такого компромисса может быть решение о том, как реализовать узел настройки в
приёмнике OCR 2. Имелось несколько решений, включающие применение переключения
диапазонов, съёмных контуров и внешнего ГПД. Каждое решение имеет свои трудности,
включая доступность деталей и их цену. В этом проекте было решено использовать широко
распространённый конденсатор переменной ёмкости 365 пФ с воздушным диэлектриком,
что бы исключить применение переключателей диапазонов, для которых нужны
высококачественные переключатели. Так как эти переключатели стоят столько же, как и
КПЕ, то и был выбран последний. Кроме того, с КПЕ настраиваться на станции легче, и
имеется возможность калибровки шкалы.
Для управления настройкой решение было принято в пользу недорогих варикапов и 10оборотного потенциометра. Оба этих решения основывались на доступности и цене
компонентов. В общем, был принят минималистский подход по числу компонентов при
сохранении желаемых характеристик приёмника. Из схемы нельзя удалить ни одной детали
без того, что бы не ухудшить параметры приёмника. Основная часть компонентов доступна
у обычных поставщиков. Оптрон HCPL-4562 (U1) есть в Newark Electronics.
Частотозадающая часть генератора в смесителе U1 может быть пересчитана на другие
частоты в нижней части КВ диапазона. Однако для работы в диапазоне частот выше 10 мГц
потребуется использовать внешний, хорошо экранированный ГПД для улучшения
стабильности частоты.
Вместо
использования
печатной платы можно любой вид монтажа, например, монтаж на "пяточках", или методом
"мёртвый жук" на куске фольгированного стеклотекстолита. Единственным критическим
узлом в схеме является генераторная часть смесителя SA602. Здесь используются
конденсаторы ТКЕ0 для улучшения стабильности частоты. Здесь следует делать короткие,
прямые соединения. Схему следует сделать как можно более жёсткой механически - это
улучшит стабильность частоты. Для антенного гнезда J1 и переключателя S1 можно
применять любые компоненты. Корпус конструкции можно сделать из фольгированного
стеклотекстолита, алюминия или использовать готовый. Для обеспечения хорошей работы
приёмника полностью закрытый корпус делать необязательно. Несколько прототипов OCR
приёмников были построены в бескорпусном варианте и хорошо работали в приемлемом
диапазоне температуры окружающей среды.
Одной из наиболее полезных и интересных особенностей приёмника OCR является
управление регенерацией. Этот узел не только управляет генерацией детектора, но так же
позволяет изменять добротность Q колебательного контура L2, что позволяет регулировать
полосу пропускания. При тщательной регулировке ширина полосы пропускания может
составлять несколько десятков герц в точке до возникновения генерации. Что бы
воспользоваться преимуществом такой регулировки, следует использовать потенциометр с
плавной регулировкой. Хотя можно использовать многооборотный переменный резистор, но
здесь применён несколько иной подход. Смонтированный на печатной плате переменный
резистор R13 сопротивлением 20 кОм используется для предустановки тока в цепи
управления регенерацией, а резистор R14, сопротивлением 5 кОм, который смонтирован на
передней панели, используется для управления регенерацией. R13 должен быть
отрегулирован таким образом, что бы генерация начиналась при положении резистора R14
в 75% от своего максимального значения. При таком подходе потенциометр R14
обеспечивает очень хорошее управление регенерацией. Эта схема работает очень хорошо,
так как частота генератора фиксирована и положение точки возникновения колебаний
достаточно постоянно. Так как ток, протекающий через светодиод в оптроне U2 составляет
около 400 мкА, то изменение напряжения батареи BT1, связанные с её старением
происходят очень медленно и поэтому очень редко требуется подстраивать переменный
резистор R13.
Проверка и работа
После окончания сборки схемы внимательно проверьте монтаж и пайку. Перед подачей
питания убедитесь, что все компоненты установлены правильно. Обратите внимание, что
батарея BT1 должна быть 9-вольтовой, это снизит шумы в детекторе. Батарея BT2 может
быть 9-вольтовой при использовании наушников, или 12-вольтовой при применении
громкоговорителя.
После того как всё будет проверено вставьте головные телефоны в гнездо J2 (применение
наушников с сопротивлением 16 Ом или более даст наилучший результат) и включите
питание приёмника. Наушники должны быть высококачественными. Установите
потенциометр регулировки громкости R24 в примерно среднее положение, резистор R14
управления регенерацией установите в положение около 75% от его номинала. Регулируйте
потенциометр предустановки уровня регенерации R13 до тех пор, пока не услышите
слабое, но отчётливо слышимое увеличение фоновых шумов. Это покажет, что транзистор
в оптроне U2 генерирует и с узлом детектора всё в порядке.
Установите частоту настройки детектора равной 455 кГц путём прослушивания сигнала,
генерируемого оптроном U2 на обычный вещательный приёмник. Отрегулируйте
подстроечник катушки L2, что бы установить рабочую частоту оптрона U2. Для контроля
частоты вместо вещательного приёмника можно воспользоваться частотомером. (Во многих
недорогих мультиметрах имеется частотомер, способный измерять сигналы частотой до 10
мГц). Для измерения частоты подключите частотомер к выводу 5 оптрона U2. Хотя
напряжение сигнала на этом выводе ниже, чем на индуктивности L2, измерение в этой точке
будет более точно, так как вход частотомера имеет некоторую ёмкость, которая может
исказить результат измерений, если их производить непосредственно на контуре.
(Аналогично частоту преобразователя U1 следует измерять на выводе 7). После
регулировки частоты детектора возможно потребуется повторная регулировка регенерации,
что бы оптрон U2 продолжал генерировать колебания. Точное значение промежуточной
частоты 455 кГц выдерживать не обязательно, так как в приёмнике нет узкополосых
фильтров. Важно только что бы все трансформаторы ПЧ были бы настроены на одну и ту
же частоту.
Убедитесь в том, что генератор смесителя работает в нужном диапазоне частот путём
прослушивания его сигнала на какой-нибудь приёмник или просто измерьте частоту с
помощью частотомера. Значение частоты может быть изменено путём уменьшения или
увеличения числа витков катушки L1. Не забывайте вычитать значение промежуточной
частоты из частоты генератора. К примеру, для приёма сигнала на частоте 3,5 мГц частота
сигнала гетеродина должна быть 3,045 мГц. После того, как диапазон частот перестройки
гетеродина установлен, подключите проволочную антенну длиной 4,5-6 метров к гнезду A1
разъёма J1. Гнездо A2 соедините с гнездом GND. Если имеется заземление, подключите
его так же к гнезду GND. При установленном режиме генерации детектора, с помощью КПЕ
C9 попробуйте настроится на какую-нибудь радиостанцию. Конденсатором настройки
антенны C1 настройте контур T1 в резонанс. Далее отрегулируйте подстроечники контуров
T3, T4 и T5 по максимальной громкости сигнала. Между этими подстройками существует
некоторая зависимость. Диапазон настройки контура T5 очень широк, и пик настройки
трудно различим. Поэтому подстроечник контура T5 следует поставить в среднее
положение. И наконец убедитесь, что аттенюатор R1 и потенциометр настройки R6
работают. На этом настройка закончена.
Работа с приёмником OCR 2
Если это у вас первый регенеративный приёмник, то для работы с ним потребуется
некоторая практика. Наиболее чувствительной областью детектора для приёма AMсигналов является та точка, которая лежит чуть ниже точки возникновения колебаний. Для
приёма SSB лучшей рабочей точкой будет то положение потенциометра управления
регенерацией, которое лежит чуть выше, чем нужно для приёма CW. После недолгой
практики использования регулятора регенерации вы скоро научитесь чувствовать приёмник.
Взаимодействие между положением регулятора регенерации, усилением и селективностью
детектора станет очевидным. Вы сможете выкапывать CW и SSB сигналы из-под сигналов
AM станций в 40-метровом диапазоне, чего невозможно добиться на других простых
приёмниках! Те, кто пользовался другими регенеративными приёмниками, отметят то, что
здесь практически отсутствует зависимость между силой принимаемого сигнала и
требуемым положением регулятора регенерации. Кроме того, так как детектор работает на
фиксированной частоте, то один и тот же уровень регенерации может поддерживаться во
всём диапазоне настройки приёмника. Пользоваться этим приёмником одно большое
удовольствие, поскольку у вас есть практически полный контроль над параметрами
приёмника.
На диапазоне 80 метров (3,5 мГц) действие регулятора настройки достаточно ограниченно и
покрывает только 20 кГц или около того. Здесь можно использовать КПЕ C9 для настройки
на диапазон, а резистор R6 для точной настройки. Около 25% полного диапазона настройки
используется для перекрытия частот от 3.5 до 4 мГц, так что применение КПЕ C9 в качестве
органа основной настройки будет неплохим решением при использовании верньера. На
диапазоне 40 метров конденсатор настройки C9 перекрывает весь диапазон. При настройке
на этот диапазон убедитесь, что преселектор так же настроен на 7 мГц. Не перепутайте с
зеркальным каналом, лежащим на частоте 6 мГц. Это добавит ещё больше помех приёму!
Когда условия приёма хорошие, используйте аттенюатор R1 для уменьшения уровня
входного сигнала. Если входной сигнал от антенны нельзя уменьшить до такого уровня, что
не будет слышна ни одна радиостанция, это значит, что антенна слишком большая и сигнал
может перегрузить смеситель при положении аттенюатора R1 на минимуме.
Для приёма AM станций используется следующая процедура: уровень регенерации
устанавливается такое же в положение, как при приёме CW и настройте принимаемую
станцию на нулевые биения. Потом уменьшите уровень регенерации до уровня, когда
колебания прекратятся. Поддерживание уровня регенерации на максимально возможном
уровне до возникновения колебаний позволяет получить максимальную чувствительность и
узкую полосу пропускания. В зависимости от силы сигнала принимаемой радиостанции и
наличия помех, уровень регенерации может быть уменьшен. Это улучшит качество
принимаемого сигнала из-за расширения полосы пропускания детектора. Для приёмника
OCR 2 такая процедура настройки доступна по двум следующим причинам. Во-первых,
здесь практически отсутствует зависимость между принимаемой частотой и управлением
регенерацией. Во-вторых, отсутствует "утягивание" частоты мощными станциями. Поэтому
можно легко принимать слабые станции, находящиеся рядом с мощными радиостанциями.
Измеренная чувствительность приёмника в режиме CW составляет менее 1 мкВ (на слух)
при приёме сигнала от лабораторного 50-омного сигнал-генератора. Измерить
чувствительность в режиме AM несколько труднее, так как она зависит от установки уровня
регенерации, и она составляет где-то 2..3 мкВ.
Антенны
Как
было
упомянуто
ранее, приёмник OCR 2 может быть построен для использования с рамочной или обычной
антенной. Для универсальности в схему можно добавить переключатель для выбора типа
преселектора (преселектор с рамочной или с обычной антенной). Это было реализовано в
одном из прототипов приёмника и принесло очень хорошие результаты.
Преселектор имеет два гнезда для подключения антенны (A1 и A2) и гнездо для
заземления. Это даёт максимальную гибкость при использовании простой проволочной
антенны. При использовании проволочной антенны произвольной длины её следует
подключить к гнезду A1. Соедините гнездо A2 с гнездом GND. Если доступно заземление, то
всегда подключайте его к гнезду GND. Применение антенны длиной 6..7,5 метров принесёт
хорошие результаты. Было установлено, что при наличии заземления прекрасно работает
простая длинная антенна длинной пару метров.
Если используется дипольная антенна, один её вывод следует соединить с гнездом A1,
другой - с гнездом A2. Опять же, в случае наличия заземления его следует подключить к
гнезду GND. Не бойтесь экспериментировать с подключением антенны, ищите лучшее
место подключения для вашей антенны. Помните: перегрузка смесителя приёмника OCR
ухудшит все его параметры. Используйте переменный резистор R1 регулировки уровня
сигнала, поступающего с антенны, если применяется длинная антенна или при приёме
сильного сигнала радиостанции. Регулятор уровня сигнала, поступающего с антенны, R1 и
регулятор управления регенерацией вместе являются мощной комбинацией для улучшения
КВ приёма.
Применение рамочной антенны обеспечивает приёмнику превосходную селективность
(конструкция рамочной антенны описана в статье об SLR приёмнике, см. QST, 1997,
сентябрь, стр. 33-38.). Рамочная антенна должна быть рассчитана на низшие частоты
приёма. Для частоты 3,5 мГц рамочная антенна минимального размере наматывается на
квадрате со стороной около 45 см. Можно использовать экранированную или
неэкранированную конструкцию. Эмпирическим правилом для расчёта индуктивности
небольшой проволочной антенны является величина индуктивности на 26 нГн на каждые 25
мм. Таким образом, небольшая рамочная антенна со стороной 45 см с каждой стороны
будет иметь индуктивность около 1,87 мкГн. Для настройки этой антенны на частоту 3,5 мГц
потребуется конденсатор ёмкостью около 1100 пФ. Для частоты 8,5 мГц значение
конденсатора будет составлять 187 пФ. Для перекрытия всего диапазона настройки
рамочной антенны можно использовать комбинацию из постоянных и переменного
конденсатора. Можно так же использовать трёхсекционный КПЕ ёмкостью каждой секции по
365 пФ. Конечно же, петлевая антенна может быть сделана больших размеров или
содержать больше витков, что бы с ней можно было использовать КПЕ меньшей ёмкости.
Экранированная рамочная (петлевая) антенна для приёмника OCR изображена вверху
страницы. Более ранняя версия этой антенны изображена на фотографии на главной
странице журнала QST за Октябрь 1997 года. Антенна намотана проводом сечением 0,64
мм, как описано в статье. Однако эту антенну и приёмник частот приходилось отдавать во
временное пользование, так что провод в рамке приходилось заменять почти каждую
неделю! Поэтому была построена более надёжная конструкция, с использованием трубок
диаметром 2,5 мм, продаваемых в магазинах для моделистов и в хозтоварах. Медная
трубка используется в местах крепления рамочной антенны, а латунная применяется для
экранирования в остальной части. Материал трубок продаётся отрезками по 30 см, легко
паяется и довольно жёсток. Эксплуатация рамочной антенны, витки которой сделаны из
трубок доказала свою надёжность.
Эта рамочная антенна небольшая, со стороной всего 23 см, поэтому она используется на
частотах выше 6,5 мГц. Ёе индуктивность составляет примерно 0,95 мкГн и к ней требуется
конденсатор ёмкостью около 550 пФ для работы на частоте 7 мГц. Настройка рамочной
антенны осуществляется конденсатором переменной ёмкости 365 пФ, соединённый
параллельно с постоянным конденсатором 220 пФ. Постоянный конденсатор может быть
соединён через переключатель, что позволит использовать два диапазона настройки.
Нижний диапазон перекрывает частоты от 7 до 12 мГц, и верхний - от 8 до 30 мГц. Антенна
соединяется с приёмником через короткий отрезок недорогого аудио кабеля и с
использованием стандартных аудио разъёмов.
Итог
Приёмник OCR является простым, всережимным (AM, CW, SSB) приёмником. Он наследует
лучшие особенности своих предшественников, SLR и OCR приёмников. С
чувствительностью, как у приёмника SLR и хорошей селективностью, которую обеспечивает
регенеративный детектор, приёмник OCR 2 имеет характеристики, лучшие чем у SLR и OCR
приёмников, вместе взятых. Создание такого приёмника и работа с ним доставляют
удовольствие. Автор благодарит тех, кто построил приёмники SLR и OCR и прислал письма,
вдохновляющие к созданию этой конструкции. Будем надеяться, что и другие читатели
будут вдохновлены на постройку этой и других конструкций.
Дэн Виссел, N1BYT
http://zpostbox.ru/the_ocr_2_receiver.html
Фремодинный радиоприёмник на транзисторах
Схема этого фремодинного приёмника была опубликована в журнале "Электроника
Австралии" в мае 1970 года. Основой схемы послужила ламповая схема, разработанная
корпорацией "Хэйзелтайн".
Диапазон принимаемых частот этого приёмника составляет 30...190 мГц, перекрытие всего
диапазона осуществляется с помощью сменных катушек (L1, L2). Рабочая точка
суперрегенеративного
детектора
устанавливается
переменным
резистором
сопротивлением 10 кОм, устанавливающим необходимое смещение базы транзистора
BF115.
Рис. 1. УКВ ЧМ приёмник-фремодин
BF115 = КТ368А; 2N5485 (Uотс = 0,5...4,0 В) = КП303А,Б; BC108 = КТ3102Е
Сигнал принимаемой радиостанции поступает с антенны на симметрирующий
трансформатор, рассчитанный на подключение антенны сопротивлением 300 Ом. Далее
сигнал подаётся через резонансный контур L1C1 на смеситель, выполненный на полевом
транзисторе 2N5485, имеющим напряжение отсечки, лежащее в диапазоне 0,5...4,0 вольт.
На затвор этого транзистора так же подаётся сигнал с гетеродина, собранного по схеме
Колпитца на транзисторе BF115, база транзистора заземлена по ВЧ. Изменение частоты
генератора осуществляется переменным конденсатором ёмкостью 5..50 пФ, включённым
параллельно катушке индуктивности L2. Эта катушка так же является сменной для разных
диапазонов. Перестройка входного контура приёмника осуществляется конденсатором
переменной ёмкости C1.
Частота гетеродина должна быть больше (или меньше) частоты принимаемого сигнала на
27 мГц - это промежуточная частота, используемая в данной схеме. Сигнал с гетеродина
подаётся на затвор транзистора смесителя через конденсатор небольшой ёмкости 1 пФ,
входной резонансный контур L1C1, включённый в цепь затвора, настроен на сигнал
принимаемой радиостанции, лежащей на 27 мГц ниже частоты гетеродина по частое,
следовательно, сигнал гетеродина будет сильно ослаблен, малое значение ёмкости
конденсатора 1 пФ так же способствует этому. Это сделано для того, что бы исключить
перегрузку смесителя сигналом гетеродина большого уровня. Увеличить амплитуду сигнала
на входе смесителя при необходимости можно либо увеличением ёмкости конденсатора
связи с гетеродином, что нежелательно, так как это приведёт к ухудшению стабильности
частоты гетеродина, либо можно к катушке индуктивности добавить дополнительную
обмотку, состоящую из пары витков, один вывод которой соединить с общим проводом,
другой - с конденсатором связи с гетеродином.
В цепь стока транзистора 2N5485 включён контур ПЧ (катушка L3 и конденсатор ёмкостью
33 пФ), настроенный на частоту 27 мГц. Параллельно контуру включён резистор
сопротивлением 560 Ом, предотвращающей возможное самовозбуждение приёмника,
иногда этот резистор можно и не ставить. Второй контур ПЧ (катушка L4 и конденсатор
ёмкостью 47 пФ) включён в коллекторную цепь сверхрегенеративного детектора на
транзисторе BF115. Второй контур ПЧ одновременно является и частотозадающим
контуром сверхрегенеративного детектора. Связь между контурами индуктивная (контуры
расположены близко друг к другу). Выход сверхрегенеративного детектора нагружен на
резистор сопротивлением 3,3 кОм, к этому резистору подключён ФНЧ, который
отфильтровывает частоту гашения. С ФНЧ сигнал поступает на предварительный
усилитель звуковой частоты, выполненный на транзисторе BC108 и далее на УНЧ на
микросхеме ТАА300.
Параметры катушек индуктивности приведены в таблице 1.
Катушка
L1
L1
L1
L2
L2
L3
L4
Диапазон,
мГц
30-70
70-130
120-190
30-110
100-190
27
27
Диаметр
сердечника, мм
9,5
6,5
6,5
6,5
6,5
7
7
Длина
намотки, мм
12,5
9,5
8,5
9,5
9,5
6,5
6,5
Провод,
мм
1,0
1,0
1,0
0,65
1,0
0,5
0,5
Количество
витков
6+2
3+1
1,75+0,25
7
2
12
12
Таблица 1. Катушки L3, L4 намотаны на подстроечнике из феррита 900НН.
В схеме используются две сменные катушки гетеродина, каждая из них перекрывает
половину диапазона, и три катушки во входной цепи, каждая из этих катушек перекрывает
треть диапазона частот.
http://zpostbox.ru/fremodinnyi_radiopriemnik_na_tranzistorakh.html
УКВ ЧМ радиоприёмник "Фремодин"
В 60-х годах прошлого века в журнале "Электроника Австралии" была опубликована схема
четырёхлампового приёмника-фремодина. Это был простой связной УКВ приёмник,
ставший очень популярным. Основой схемы послужил "Фремодин" - простой
сверхрегенеративный приёмник, описание которого было опубликовано в мае 1948 года в
журнале по электронике "Новости радио" в США. Чуть позже в журнале "Электроника
Австралии" появилась схема этого приёмника на транзисторах.
Однако изначально Фремодин был разработан Американской корпорацией "Хэйзелтайн" как
недорогой ЧМ радиоприёмник ещё в 1947 году, задолго до того, как журнал "Электроника
Австралии" опубликовала свою схему. Эта схема была по существу копией схемы
корпорации "Хэйзелтайн" за исключением того, что были добавлены дополнительные
сменные катушки, при использовании которых приёмник мог принимать частоты 30...250
мГц.
Название приёмника "Фремодин" произошло от слов frequency modulation и суффикса dyne,
обычно традиционно добавляемого к названиям различных схем. Собственно название
приёмника подчёркивает то что он предназначен для приёма частотной модуляции (FM).
По-русски название звучало бы как "Часмодин" или "Частмодин"
Вопреки распространённому мнению, что для приёма ЧМ необходим сложный
многоламповый супергетеродин со множеством резонансных контуров, для приёма УКВ ЧМ
станций можно использовать даже простейший детекторный приёмник, но для этого сигнал
принимаемой радиостанции должен быть достаточно сильным. При таком приёме
используется обычный АМ детектор, резонансный контур которого настраивается так, что
бы принимаемая ЧМ радиостанция оказалась на склоне АЧХ контура, при этом частотная
модуляция будет преобразовываться в амплитудную. Поскольку в этом случае резонансный
контур точно не настроен на частоту принимаемого сигнала, то и чувствительность такого
приёмника будет понижена.
Для приёма ЧМ можно так же применить регенеративный детектор. Но в данном случае при
увеличении уровня регенерации происходит сужение полосы пропускания приёмника, что
приводит к увеличению искажений. Следовательно в этом типе приёмников нельзя
применить максимально возможное усиление сигнала. Тем не менее проведённые
эксперименты показали, что регенеративные детекторы способны высококачественно
принимать ЧМ сигналы.
Кроме того, на УКВ регулировать уровень регенерации очень сложно, поэтому такими
регенеративными приёмниками могут пользоваться радиолюбители, а для простых
технически неподкованных людей эти конструкции не подходят. По этой причине
сверхрегенеративные схемы используют там, где требуются простые схемные решения.
Они обеспечивают хорошую чувствительность, высокий уровень выходного сигнала и
широкую полосу пропускания. Этими приёмниками могут пользоваться и технически
неподкованные люди.
Что бы объяснить принцип работы суперрегенеративных детекторов, необходимо понимать
принцип работы обычных регенераторов, в которых положительная обратная связь
используется для увеличения усиления детектора. Суперрегенератор, изобретённый в 1922
году Эдвином Армстронгом является модернизацией обычного регенератора.
Если рассмотреть обычный регенератор, то при увеличении уровня регенерации для
получения максимальной чувствительности, если проскочить чуть выше критической точки,
то принимаемый сигнал будет заглушён биениями, так что его нельзя будет услышать. Но
если изменять уровень регенерации периодически, проскакивая точку возникновения
генерации, то при ультразвуковой частоте её изменения биения не будут слышны. Эта
частота называется частотой гашения и она обычно лежит в диапазоне 20...100 кГц.
Существует оптимальное отношение частоты гашения к частоте принимаемого сигнала,
которое составляет 1/1000 от частоты несущей. Чем ниже частота гашения, тем выше
напряжение на выходе суперрегенератора, но хуже качество воспроизводимого сигнала.
Качество звука возрастает с увеличением частоты гашения, но при этом падает
селективность.
Потенциально правильно сконструированный сверхрегенеративный приёмник обладает
очень высокой чувствительностью, которая позволяет детектировать сигналы величиной
несколько микровольт, и широкой полосой пропускания, типичная величина которой
составляет 200 кГц. Поскольку детектор находится в режиме генерации, то он является
источником помех на частоте приёма. Если это является проблемой, то детектор следует
экранировать и установить перед ним высокочастотный усилитель для предотвращения
проникновения сигнала детектора в антенну.
Гашение может быть выполнено как с использованием внешнего генератора гашения, так и
добавлением к ВЧ генератору времязадающей цепи, которая вводит генератор в режим
самогашения. Схема с самогашением является простой и позволяет отказаться от
применения дополнительного усилительного элемента. Тем не менее использование
внешнего генератора гашения делает управление частотой гашения и её формой более
удобным, что позволяет улучшить параметры приёмника.
можно объяснить принцип работы сверхрегенеративного детектора упрощённо: входной
сигнал модулирует сигнал детектора, что в свою очередь приводит к изменению тока анода.
Предположим, что входной сигнал отсутствует. Тогда супер регенератор будет работать как
обычный ВЧ генератор, частота которого периодически гасится. В этом случае ток анода
будет постоянным. Если теперь на вход детектора подать ВЧ сигнал, то генерация
возникнет чуть раньше, так как сначала входной сигнал активизирует генератор, которому
не надо будет дожидаться появления импульса гашения для запуска. Теперь детектор
находится в периоде генерации более долгое время, что увеличивает анодный ток,
следовательно пульсации анодного тока будут являться аудиосигналом.
Так как детектор периодически находится в режиме генерации, то радиоприём не
происходит непрерывно. Работа сверхрегенератора напоминает работу устройства выборки
и хранения. Это означает, что выходной сигнал необходимо пропустить через НЧ фильтр,
что бы отфильтровать частоту гашения и заполнить паузы между выборками, аналогично
тому, как это делается в цифро-аналоговых преобразователях.
Регенеративный детектор маловосприимчив к шумам, так как импульсы шумов будут
игнорироваться в то время, когда детектор находится в режиме отсечки при действии на
него гасящей частоты. Кроме того, суперрегенеративный детектор работает в
логарифмическом режиме, что обеспечивает хорошую АРУ. На чувствительность, качество
воспроизводимого звука и ширину полосы пропускания сверхрегенеративного приёмника
сильно влияет форма сигнала частоты гашения. В неудачных конструкциях обычно на это
не обращают достаточно внимания.
Любой ВЧ генератор можно превратить в сверхрегенеративный детектор, если его
периодически гасить с ультразвуковой частотой и фильтровать потребляемый генератором
ток для получения аудиосигнала. Сверхрегенераторы могут работать даже в
микроволновом диапазоне.
Тот факт, что сверхрегенераторы хорошо подходят для приёма сигналов УКВ диапазона и у
них имеется относительно широкая полоса пропускания, позволяет их применить для
приёма широкополосной частотной модуляции. Детектирование ЧМ происходит при
настройке приёмника не точно на несущую частоту радиостанции а так, что бы она
оказалась на линейном участке склона АЧХ резонансного контура. В этом случае
происходит преобразование частотной модуляции в амплитудную. При отклонении частоты
входного сигнала в одну строну выходное напряжение будет увеличиваться, в другую
сторону - уменьшаться. Такое детектирование называется детектированием на склоне
частотной характеристики. После преобразования в АМ в сигнале сохраняются ЧМ
компоненты, но они игнорируются.
Из истории суперрегенеративного приёма
В 1940-х годах были проведены большие исследования в области сверхрегенеративных
радиоприёмников, направленные на то, что бы сделать из нестабильных и
непредсказуемых конструкций стабильные воспроизводимые аппараты, пригодные для
использования в военных целях, а именно в приёмниках системы запроса "свой-чужой" и в
простых носимых радиостанциях. Многие из этих исследований были проведены
корпорацией "Хэйзелтайн", запатентовавшей несколько изобретений, относящихся к
сверхрегенеративным
приёмникам.
Радиолюбители
широко
использовали
сверхрегенеративные приёмники на УКВ диапазонах, так как в то время супергетеродинные
приёмники были слишком сложны и имели невысокие параметры.
Хотя в наши дни суперрегенеративные приёмники выглядят как примитивные устройства,
излучающие помехи, но в начале 1950-х годов они был очень популярным средством для
радиоприёма на УКВ диапазонах. В конце 1950-х годов снова ненадолго возник к ним
интерес в связи с открытием в США диапазона 27 мГц, и в дальнейшем их вытеснили
другие схемы. Тем не менее суперрегенеративные приёмники всё ещё используются в
дешёвых рациях и в системах радиоуправления.
Когда в конце 1940-х появилось ЧМ радиовещание на УКВ диапазоне, суперрегенеративные
приёмники возродились как недорогое и простое средство для приёма УКВ ЧМ
радиостанций. Но у них было два недостатка, которые надо было ликвидировать что бы
сверхрегенераторы можно было бы использовать в массово производимых ЧМ приёмниках,
которыми могли бы пользоваться технически неподкованные люди. В обычных
регенеративных приёмниках регенерация должна регулироваться каждый раз, когда
приёмник настраивается на другую радиостанцию или когда применяется другая антенна,
это необходимо для того, что бы схема работала при оптимальных условиях. Для многих
технически неподкованных людей эти регулировки всегда были сложными. Вторая
проблема была связана с ВЧ излучением. Поскольку сверхрегенеративный приёмник всегда
находится в режиме генерации, то он действует как маломощный передатчик, излучая
сигнал на частоте приёма. Наличие нескольких таких приёмников обычно не являются
проблемой, но наличие тысяч таких приёмников, работающих поблизости друг от друга,
может затруднить радиоприём.
Развитие ЧМ в Германии
С введением ЧМ вещания на УКВ диапазоне стали нужны недорогие радиоприёмники для
приёма частотной модуляции. Во многих недорогих моделях использовалась
суперрегенеративные схемы, в которых перед суперрегенеративным каскадом включался
каскад УВЧ для снижения уровня излучения через антенну.
В некоторых ЧМ конвертерах/адаптерах использовались широко распространённые в то
время ВЧ лампы типа ЕФ42 и аналогичные. Существовали специально разработанные для
применения в таких адаптерах лампы, например, ЕСФ12 производства компании
"Телефункен". В этой лампе пентодная часть использовалась в каскаде УВЧ, а на триоде
был собран сверхрегенеративный детектор. Лампа была значительно укорочена, она имела
не только металлический корпус, но к ней ещё прикручивался латунный экран, который
экранировал гнездо, в которое лампа ЕСФ12 вставлялась. В таких схемах можно было не
использовать регулировку регенерации, так как настройка осуществлялась вариометром (в
катушку вдвигался/выдвигался сердечник), что давало довольно стабильные параметры по
всему диапазону настройки. Такие приёмники предназначались для приёма сигналов только
местных радиостанций. Среди выпускавшихся моделей сверхрегенеративных тюнеров
были известны ЧМ тюнеры Филипс 7455 и Телефункен УКВ1Ц, которые в виде отдельного
модуля устанавливались в обычные АМ приёмники.
Шагом в перёд по сравнению с суперрегенеративными приёмниками для ЧМ были обычные
АМ супергетеродинные приёмники, которые использовались для приёма ДВ, СВ и КВ волн,
но в них были добавлены коммутируемые УКВ контуры во входных цепях и в гетеродине. В
этом случае в УПЧ добавлялись резонансные контуры, настроенные на частоту 10,7 мГц и
включённые последовательно с контурами на 470 кГц, так что УПЧ мог работать на двух
частотах. Такая концепция двухчастотного УПЧ использовалась и при переходе на
транзисторную элементарную базу.
Детектором в таких приёмниках служил простой АМ детектор, ЧМ на него принималась на
склоне АЧХ резонансного контура. Такой приёмник не содержал каких-либо
дополнительных ламп, но в нём было в два раза больше резонансных контуров в УПЧ и две
УКВ катушки во входной цепи и в гетеродине. Эти приёмники выпускались многими
фирмами, в том числе фирмами Телефункен и Грюндиг. В дальнейшем по мере снижения
цен на приёмники стали использовать детектор отношений для улучшения качества
воспроизводимого сигнала. Так же стали применять отдельный ВЧ преобразователь
частоты.
Развитие ЧМ в США
Хотя жители США находились в гораздо более лучшем экономическом состоянии, чем
жители Германии, тем не менее на Американском рынке присутствовали простые и
недорогие ЧМ радиоприёмники, так как применение дорогих и громоздких десятиламповых
супергетеродинов было не всегда оправдано. Первые приёмники для ЧМ сигналов были
более сложными, чем обычные пятиламповые АМ супергетеродины. Система ЧМ вещания
была разработана для того, что бы осуществлять высококачественное радиовещание без
помех и шумов, присущих АМ вещанию на средних волнах.
Кроме резонансного ВЧ каскада, ЧМ приёмники имели по крайней мере два каскада УПЧ, за
которыми устанавливался один (иногда два) амплитудный ограничитель и затем каскад
частотного дискриминатора. УЗЧ обычно имел большую мощность и широкую полосу
пропускания.
В США недорогие ЧМ радиоприёмники прошли несколько иной путь развития. Здесь так же
использовались суперрегенераторы, но в комбинации с супергетеродинной схемой. При
фиксированной промежуточной частоте ширина полосы пропускания и чувствительность
регенеративного каскада будут постоянными при перестройке по всему диапазону, так что
не нужно будет постоянно регулировать регенерацию и пользователям нужно будет только
крутить ручку настройки. Излучение регенератора будет ограничено и его частота будет
находиться вне УКВ диапазона.
В результате исследований, проведённых во время войны, в 1947 году корпорация
"Хэйзелтайн" создала Фремодин - недорогой ЧМ приёмник. Это был УКВ
сверхрегенеративный супергетеродин, основу которого составлял двойной триод 12АТ7.
Фремодин
стал
последним
в
числе
нескольких
предыдущих
конструкций
суперрегенеративных супергетеродинов, запатентованных корпорацией. Существовали
улучшенные варианты Фремодина, но постепенно интерес к этой схеме падал и больше
приёмники такого типа не выпускались.
Фремодинные приёмники выпускались двух видов: в виде конвертера для подключения к
аудиовходу электрофона или АМ приёмника, а так же в виде УКВ блока в АМ/ЧМ
приёмнике.
Первый Фремодин сошёл с конвейера в конце 1947 года и эта модель оставалась
популярной около трёх лет.
Обзор схемы Фремодина
Несмотря на кажущуюся простоту сверхрегенеративного детектора, принцип работы такой
схемы довольно сложен. Что бы пояснить принцип его работы, рассмотрим следующую
схему (Рис. 1).
Рис. 1. Схема Фремодинного УКВ ЧМ радиоприёмника.
На нижнем триоде VL1.2 собран обычный генератор Колпитца, рабочая частота которого на
21,75 мГц выше или ниже частоты принимаемого сигнала. В этом генераторе используются
схема с плавающим катодом, где паразитные ёмкости катод-сетка и катод-земля
используются в качестве ёмкостей обратной связи, анод заземлён по высокой частоте
конденсатором ёмкостью 500 пФ. В такой схеме генератора используется катушка без
отводов. Естественно, что здесь можно применить и любые другие схемы генераторов.
На триоде VL1.1 собран суперрегенеративный детектор, работающий на частоте 21,75 мГц.
Если на этот детектор подать частоты, лежащие в УКВ диапазоне 88..108 мГц, то
естественно они не будут приниматься. Но если на вход детектора подать ещё и сигнал от
гетеродина, частота которого будет отличаться от частоты УКВ сигнала на 21,75 мГц, то в
этом случае удастся принять сигналы УКВ радиостанций, так как из-за нелинейности триода
произойдёт сложение или вычитание сигналов УКВ и гетеродина и выделение ПЧ сигнала
частотой 21,75 мГц.
Иначе говоря, триод VL1.1 работает как обычный супергетеродинный преобразователь
частоты, а сверхрегенератор - как УПЧ и детектор. Поскольку сверхрегенератор
предназначен для приёма АМ сигналов, то приём ЧМ сигналов осуществляется при
настройке сверхрегенератора на линейный участок ската АЧХ резонансного контура.
Настраиваться можно на любой склон АЧХ, что иногда помогает отстроиться от
близлежащих по частоте помех. Таким способом ЧМ сигнал можно принимать на любой АМ
приёмник, но качество приёма будет зависеть от формы АЧХ контура и от величины
девиации ЧМ сигнала. Если такой ЧМ детектор правильно выполнить, то приём будет таким
же качественным, как и при использовании специального частотного детектора.
В такой схеме будет работать любой сверхрегенеративный приёмник, настроенный на
частоту 21,75 мГц, но в схеме сверхрегенератора производства корпорации "Хэйзелтайн"
форма и период гасящей частоты была выбрана такой, что бы обеспечить необходимую
селективность для приёма широкополосной частотной модуляции, а так же в схеме была
применена автоматическая стабилизация режима работы регенеративного каскада, что
позволило детектору работать при отклонениях питающего напряжения Uпит и при сильных
входных сигналах, не прибегая к какой-либо регулировке, поэтому в этой схеме отсутствует
регулировка регенерации. Обычно у суперрегенеративных схем при существенных
отклонениях питающего напряжения ухудшаются параметры, но эта схема обеспечивает
более стабильные параметры по сравнению с другими аналогичными схемами.
Качество воспроизводимого звука этим приёмником получается лучше, чем у
супергетеродинного ЧМ приёмника с детектированием на склоне АЧХ контура. Для питания
можно было использовать бестрансформаторную схему блока питания, так как постоянное
напряжение 100 вольт легко получалось из переменного напряжения сети 120 вольт,
используемого в США.
Подробное описание работы схемы
Для
работы
сверхрегенеративного
приёмника
необходимо
следующее:
1.
Резонансный
контур,
настроенный
на
требуемую
частоту;
2. Положительная обратная связь, при введении которой в схеме возникли бы
высокочастотные
колебания
на
частоте
настройки
резонансного
контура;
3.
Схема
гашения,
периодически
гасящая
высокочастотные
колебания;
4.
Аудиовыход;
5. Управление регенерацией для обеспечения оптимального режима работы
сверхрегенератора.
В Фремодине используется детектор, настроенный на частоту 21,75 мГц. Этот детектор
более сложен, чем обычные сверхрегенеративные детекторы с самогашением, и принцип
работы некоторых его деталей не очевиден. Принцип его работы, описанный во многих
источниках, является довольно туманным, когда дело качается отдельных компонент, а
иногда и вовсе не правильным.
Резонансная цепь сверхрегенеративного детектора
Резонансная цепь сверхрегенеративного детектора состоит из катушки индуктивности L2 с
ферритовым подстроечником, и двух конденсаторов по 30 пФ, соединённых
последовательно, что даёт общую ёмкость 15 пФ, подключённую параллельно L2. При этом
резонансная частота этого контура составляет 21,75 мГц. Хотя последовательно с обоими
конденсаторами по 30 пФ включён конденсатор ёмкостью 5 нФ, он не влияет на
резонансную цепь и его можно рассматривать как короткозамкнутую цепь для рабочей
частоты 21,75 мГц регенеративного каскада. Такое значение ПЧ - 21,75 мГц выбрано для
того, что бы на ЧМ диапазон не попадали гармоники частоты, на которой работает
сверхрегенеративный детектор. Например, если бы рабочей частотой была выбрана
частота 33 мГц, то её третья гармоника (99 мГц) попала бы на частоту УКВ диапазона. При
использовании частоты 21,75 мГц её четвёртая и пятая гармоники находятся вне границ
УКВ диапазона (21,75*4=87 мГц, 21,75*5=108,75 мГц). Можно было выбрать и какую-нибудь
другую частоту, например 27.5 мГц. Чем выше рабочая частота сверхрегенеративного
детектора, тем выше может быть частота гашения и следовательно выше качество звука.
Резистор номиналом 15 кОм, подключённый параллельно катушке индуктивности L2
предназначен для того, что бы колебания быстрее затухали при действии гасящей частоты.
Цепь положительной обратной связи
Эта цепь сформирована дросселем в катодной цепи лампы VL1.1, блокирующим частоты,
начинающиеся с 21,75 мГц. Катод лампы подсоединён с точкой соединения двух
конденсаторов по 30 пФ, что образует генератор Колпитца. Что бы понять, почему в этом
генераторе возникают колебания, проигнорируем нижний по схеме конденсатор ёмкостью
30 пФ и предположим, что сетка лампы заземлена по ВЧ. Верхний по схеме конденсатор
ёмкостью 30 пФ, включённый между анодом и катодом, образует цепь обратной связи, так
как при включении лампы по схеме с общей сеткой лампа работает как неинвертирующий
усилитель. При увеличении напряжения на аноде будет расти и напряжение на катоде. Это
приводит к снижению анодного тока, так как напряжение сетка-катод становится более
отрицательным. Это приводит к увеличению скорости роста анодного напряжения, оно
увеличивается до тех пор, пока триод не войдёт в насыщение, и дальше цикл снова
повторится.
Узел управления частотой гашения
Во Фремодине используется сверхрегенератор с самогашением, это значит, что в схеме
имеется времязадающая цепь с относительно большим значением постоянной времени,
эта цепь вводит и выводит генератор в режим генерации с частотой гашения.
времязадающая цепь может находиться в цепи сетки, анода или катода лампы, как это
сделано в схеме Фремодина. Здесь резистор сопротивлением 1,5 кОм и конденсатор
ёмкостью 2,5 нФ образуют низкочастотную (относительно частот УКВ) времязадающую
цепь. Что бы пояснить принцип работы этого узла, будем считать, что конденсатор
ёмкостью 2,5 нФ и резистор сопротивлением 1,5 кОм соединены параллельно (конденсатор
ёмкостью 10 мкФ для частоты гашения имеет очень низкое реактивное сопротивление, так
что его можно рассматривать как короткозамкнутую цепь). Если напряжение на катоде
генератора становится более положительным, то это эквивалентно тому, что напряжение на
сетке стало бы отрицательным. Так как напряжение на сетке управляет током анода, то
очевидно, что сила колебаний регулируется напряжением на катоде, и если это напряжение
становится слишком высоким, то триод перейдёт в режим отсечки и генерация прекратится.
Падение напряжения на резисторе сопротивлением 1,5 кОм вполне достаточно для того,
что бы ввести триод в режим отсечки. Однако включённый параллельно этому резистору
конденсатор ёмкостью 2,5 нФ в начальный момент времени не заряжен и имеет практически
нулевое сопротивление, так что триод пока не находится в режиме отсечки и генерация
продолжается. По мере заряда конденсатора током катода падение напряжения на
конденсаторе увеличивается и в конце концов становится настолько большим, что триод
переходит в режим отсечки и генерация прекращается. Теперь ток через анод (и
следовательно через катод) прекращает течь, и конденсатор разряжается через резистор
сопротивлением 1,5 кОм, возвращая триод в режим генерации. Параметры этой RC цепочки
были подобраны такими, что бы селективная характеристика была линейна по обоим
сторонам от резонансной частоты 21,75 мГц контура ПЧ, что позволяет осуществить
качественную демодуляцию частотно-модулированных сигналов на склонах амплитудночастотной характеристики этого контура.
Цикл повторяется с частотой, определяемой RC цепью, примерное значение частоты
гашения определяется по формуле F=1/(R*C). В приёмнике "Фремодин" производства
корпорации "Хэйзелтайн" была применена частота гашения 30 кГц. Эта частота должна
быть хотя бы в два раза больше частоты самых высоких воспроизводимых звуковых частот,
но с увеличением частоты гашения снижается чувствительность приёмника.
Аудиовыход
Аудио сигнал можно получить после фильтрования напряжения с сетки, анода или катода.
В схеме Фремодина сигнал звуковой частоты снимается с резистора сопротивлением 22
кОм, установленного в цепи катода, и далее аудиосигнал через НЧ фильтр, образованный
резистором 100 кОм и конденсатором 1 нФ подаётся на выход приёмника. Значение
постоянной времени этого фильтра выбрано не совсем корректно, тем не менее схема
обеспечивает коррекцию предыскажений. Фильтрация аудиосигнала необходима для
предотвращения попадания частоты гашения на последующий усилитель низкой частоты.
Если это не сделать, то усилитель будет перегружен сигналом ультразвуковой частоты и
его выходная мощность уменьшится. Для получения достаточной выходной мощности
обычно хватает двухлампового УНЧ.
Стабилизация сеточной цепи
Основными компонентами, ответственными за стабилизацию сеточной цепи лампы VL1.1
являются конденсатор ёмкостью 10 мкФ и резистор сопротивлением 150 кОм. Должно быть
понятно, что ток протекает через сетку к катоду тогда, когда на сетке присутствует
положительное напряжение. Это обычный режим работы генератора. Из-за того, что
участок сетка - катод работает как диод, напряжение на сетке становится более
отрицательным относительно катода, и на сетке устанавливается отрицательное
напряжение смещения.
Как было упомянуто ранее, напряжение на сетке управляет амплитудой колебаний
генератора. В большинстве правильно сконструированных схемах сверхрегенеративных
приёмников имеется регулировка уровня амплитуды колебаний генератора, с её помощью
обеспечиваются наилучший режим работы сверхрегенератора. Эта регулировка
применяется потому, что параметры генератора могут изменяться при изменении
питающего напряжения или уровня входного сигнала, который может меняться при
использовании разных антенн. Кроме того, амплитуда принимаемого сигнала может быть
разной на краях рабочего диапазона частот, сильные сигналы могут лучше приниматься при
одном режиме генератора, чем слабые и т.д. Так же схема должна быть хорошо
повторяемой, её работа не должна зависеть от разброса параметров компонент и старения
триода.
В схеме Фремодина регулировка регенерации осуществляется автоматически, что
упрощает работу приёмника и позволяет им пользоваться неквалифицированным
пользователям.
Для того, что бы понять, как эта автоматическая регулировка работает, представим, что
резистор сопротивлением 150 кОм отсутствует в схеме. Триод работает, генерация
присутствует и таким образом на сетке устанавливается отрицательное напряжение,
заряжающее два блокировочных конденсатора номиналами 5 нФ и 2,5 нФ. Конденсатор
ёмкостью 10 нФ так же заряжается, и поскольку он имеет большую ёмкость, три остальные
конденсатора малой ёмкости (5 нФ, 5 нФ и 2,5 нФ) можно проигнорировать. Обратите
внимание, что отрицательный вывод конденсатора 10 мкФ через дроссель подключён к
сетке лампы. Чем больше амплитуда колебаний генератора (амплитуда растёт, например,
из-за увеличения величины напряжения питания), тем больше будет величина
отрицательного напряжения на выводах конденсатора 10 мкФ. Конденсатор будет
продолжать заряжаться, что приведёт к уменьшению амплитуды колебаний генератора, и в
конце концов триод перейдёт в режим отсечки и приёмник перестанет работать. Вот где
понадобится резистор сопротивлением 150 кОм. Так как резистора подключён к источнику
питания 100 вольт, то он будет противодействовать слишком глубокому отрицательному
заряду и конденсатора 10 мкФ сеточным током лампы. Изменяя значение сопротивления
150 кОм, можно регулировать степень стабилизации. Постоянная времени RC цепи
стабилизации определяется параметрами резистора 150 кОм и конденсатора 10 мкФ и она
вполне достаточна для того, что бы самые низшие частоты модуляции не снижали усиления
приёмника, и следовательно напряжения звуковой частоты на его выходе. Так как величина
частоты гашения частично зависит от напряжения на сетке, то резистор 150 кОм может
быть использован для тонкой настройки частоты гашения, что бы убрать биения от пилоттона частотой 19 кГц. Раньше такой проблемы не было, так как стереовещание ещё не
началось, а сейчас это необходимо учитывать при приёме сигналов FM диапазона.
Входная ВЧ резонансная цепь
Сигнал с антенны через конденсатор ёмкостью 2 пФ подаётся входной резонансный контур
и с него на сетку триода VL1.1. Так же на эту сетку подаётся сигнал гетеродина через другой
конденсатор ёмкостью 2 пФ. Частота сигнала гетеродина всегда выше частоты
принимаемого сигнала на 21,75 мГц. Перестройка по диапазону осуществляется сдвоенным
конденсатором переменной ёмкости, который одновременно изменяет частоту входной
цепи и частоту частотозадающей цепи гетеродина на лампе VL1.2. Из-за нелинейной
работы триода VL1.1 оба сигнала смешиваются, и результирующая разностная частота
выделяется на аноде лампы VL1.1, нагрузкой которого является контур промежуточной
частоты, состоящий из индуктивности L2 и двух последовательно соединённых
конденсаторов ёмкостью по 30 пФ. Для предотвращения возможного самовозбуждения
последовательно с дросселем в цепи сетки лампы VL1.1 иногда включают сопротивление
величиной 10 Ом.
Узел гетеродина
В этом приёмнике можно вообще обойтись без гетеродина, если использовать гармоники
сверхрегенеративного детектора. Предположим, рабочая частота детектора составляет 30
мГц, тогда четвёртая гармоника будет иметь частоту 120 мГц, следовательно приёмник
будет настроен на частоту 120-30=90 мГц. Аналогично и для других частот, если, например,
настроить детектор на частоту 33 мГц, то четвёртая гармоника будет равно 132 мГц, что
обеспечит приём сигналов радиостанции, лежащей на частоте 132-33=99 мГц.
Высокочастотные дроссели
Дроссель в цепи катода лампы VL1.1 для частоты 21,75 мГц содержит 100 витков медного
эмалированного провода диаметром 0,13 мм намотанного на каркасе диаметром 5,5 мм.
Дроссель в сеточной цепи этой лампы такой же, только у него увеличено количество витков
- 120. Ориентировочная индуктивность обоих дросселей - около 17 мкГн и 14 мкГн, их
значения не критичны.
http://zpostbox.ru/fremodin.html
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПРИЁМНИК С МОСТОМ ВИТСТОНА (WBR)
QST 2001 №8
Конструкция этого приёмника является чем-то средним между регенеративными приёмниками и
приёмниками прямого преобразования.
Невзирая на хорошо известные недостатки
регенеративных приёмников, элегантность и простота конструкции делают их всё ещё
притягательными для постройки. Всё время пытаясь найти лучший способ реализации
гениальной идеи Армстронга, с появлением регенеративного приёмника с оптической
связью основные проблемы, присущие регенеративным детекторам, были решены.
Регенеративный приёмник с оптической связью продемонстрировал потенциал этой почти
90-летней конструкции, являясь простым многорежимным (AM, SSB, CW) приёмником.
Однако его конструкция достаточна сложна и содержит дорогие, малораспространённые
электрооптические компоненты с ограниченной полосой пропускания.
Ключевым в конструкции приёмника является непосредственное подключение антенны к
генерирующему детектору. Каждый, кто пробовал подключить антенну напрямую к
регенеративному детектору получал весь спектр сигналов, слышимых по всему диапазону
одновременно. Преодоление этой проблемы путём изоляции антенны от детектора сделает
конструкцию более сложной в той или иной степени чем конструкция приёмника прямого
преобразования. Из-за этой сложности регенеративные детекторы уступили своё место
другим более простым схемам.
Будущее регенераторов Армстронга может быть более открытым, так как найдено простое и
эффективное решение проблемы подключения антенны к генерирующему детектору.
Способ подключения антенны к резонансному контуру, описанный далее, напоминает мост
Уитстона, что и дало имя приёмнику (Wheatstone Bridge Regenerative (WBR) Receiver регенеративный приёмник с мостом Витстона). Сложно утверждать, что это "новое"
конструкторское решение, хотя обширные исследования в поиске подобных схем не
принесли пока никаких результатов. Но наверняка за последние почти 90 лет были
испробованы все возможные способы связи антенны с детектором.
Эта конструкция может быть очень простым регенеративным приёмником с высокими
параметрами. Дополнительными преимуществами является то, что эта конструкция
практически исключает негативные аспекты регенеративных приёмников, таких как
излучение сигнала регенеративного детектора через антенну, затягивание частот,
микрофонный эффект и эффект влияния ёмкости рук на настройку.
Обзор схемы
Схема приёмника изображена на рисунке 1. Основная схема такая же, что и в приёмнике с
оптической связью. Два наиболее важных отличия - это это то, что из генератора удалена
оптопара, и различие в конфигурации резонансного контура.
В схеме оставлены высокостабильный генератор Колпитца и детектор с бесконечно
большим входным сопротивлением. Основным отличием является управление
регенерацией - теперь она управляется прямым изменением базового тока транзистора Q1
(с помощью потенциометра R5 и сопутствующих деталей) вместо использования оптрона.
Click to Enlarge
Рис. 1. Схема приёмника. Если не указано иное, все резисторы - МЛТ-0,25 с допуском +-5%.
C2, C3 - 330 пФ, 5% ТКЕ0.
C5, C6 - 47 пФ, 5% ТКЕ0.
C7 - 82 пФ, 5% ТКЕ0.
C8 - 2..12 пФ ТКЕ0.
C1, C4, C9, C12, C13 - 0.01 мкФ.
C11, C16, C20 - 0.1 мкФ.
C10, C17, C21 - 47 мкФ, 16 В, электролитические.
C14, C15, C18 - 2,2 мкФ, 16 В, электролитические.
C19 - 0.01 мкФ.
D1 - MV104.
D2 - 1N4001.
J2 - трёхвыводной разъём для наушников, длиной 3
мм.
L1 - индуктивность примерно 3.7 мкГн: 28 витков 0,65
мм, отвод от середины, на сердечнике T-68-6
R1, R14 - 330 Ом
R2, R9, R15 - 3.3 кОм
R3 - 1 кОм переменный резистор.
Монтируется на передней панели.
R4, R10 - 27 кОм
R5 - 10 кОм переменный резистор.
Монтируется на передней панели.
R6 - 10 кОм переменный резистор.
Монтируется на передней панели или на
печатной плате.
R7 - 47 кОм
R8 - 1 мОм
R11 - 10 кОм, 10-оборотный переменный
резистор.
R12 - 2.2 кОм
R13 - 10 кОм
(жёлтый).
Q1 - 2N3904
Q2 - MPF102
R16 - 10 Ом
S1 - SPST
U1 - 78L05
U2 - LM386
Резонансный контур состоит из индуктивности L1, конденсаторов C7 и C8, а так же
включает в себя сдвоенный варикап D1. Этот фрагмент схемы показан отдельно на рисунке
2, что бы подчеркнуть необычное размещение элементов. Для улучшения понимания
конденсаторы C7, C8 и варикап D1 были опущены. Как видно из рисунка 2, здесь изображён
классический мост Уитстона. Катушка L1 имеет отвод от середины, индуктивность обоих
плеч одинакова. Конденсатор C1 представляет собой суммарные ёмкости генератора и
детектора. Балансировочный конденсатор C2 выбран с ёмкостью, равной ёмкости
конденсатора C1. В этом идеальном случае мост сбалансирован, и на среднем выводе
катушки индуктивности напряжение отсутствует. Полное напряжение генератора будет
присутствовать на выводах V1 и V2. Тка как на среднем выводе катушки нет напряжения, то
этот вывод можно заземлить или к нему можно напрямую подключить антенну, что никак не
повлияет на на сигнал генератора.
Рис. 2. Мост Винстона.
В схеме приёмника антенна присоединена к среднему отводу катушки L1 через линию с
импедансом Z1. Это просто отрезок провода длиной 25 мм, соединённый с землёй. Антенна
подключается к середине линии. Такое устройство даёт низкое входное сопротивление в
точке подключения антенны, а так же обеспечивает соединение с общим проводом
детектора на транзисторе Q2 и варикапа D1.
На практике мост нельзя идеально сбалансировать, так как ёмкость генератора меняется
при изменении уровня регенерации. (из-за изменения тока транзистора изменяется
межэлектродная ёмкость ). Несмотря на это, схема даёт существенное понижение сигнала
генератора на среднем выводе катушки L1. Измерения, проведённые на частоте 7 мГц
показали, что амплитуда высокочастотного напряжения, присутствующего на среднем
выводе катушки на 46 дБ меньше, чем на выводах V1 или V2. Практическим способом
борьбы с этим является хорошая изоляция антенны. Если принимать сигнал генератора
этого WBR приёмника на связной приёмник, то при подключении/отключении антенны WBR
приёмника на связном приёмнике не наблюдается заметных изменений в частоте биений
принимаемого сигнала! Оказывается, что если ёмкости генератора и балансировочного
конденсатора (С5 и С6 на рисунке 1) совпадают, то схема может быть хорошо
сбалансирована. Если схема генератора была изменена, то возможно балансировочный
конденсатор придётся заменить переменным, что бы можно было подстраивать подавление
остаточного сигнала до полного его исчезновения.
Варикап D1, ёмкость которого зависит от величины приложенного напряжения,
используется для настройки генератора. Недорогой пластиковый 10-оборотный
потенциометр R11 является основным органом настройки. Резистор R12 применён для
ограничения нижней границы напряжения на варикапе D1 в районе 0,9 вольт, ниже которой
ёмкость варикапа изменяется незначительно. Стабилизатор напряжения U1 используется
для стабилизации напряжения, поступающего на варикап D1 и транзисторы Q1 и Q2.
Управление регенерацией осуществляется переменным однооборотным резистором R5,
смонтированным на передней панели. Резистор R6 используется для предустановки
напряжения, идущего на потенциометр R5, что позволяет сделать управление
регенерацией плавным.
Что бы не усложнять конструкцию в схеме использован однокаскадный усилитель ЗЧ U2. Он
обеспечивает приемлемый уровень звука в наушниках при использовании простой 40метровой дипольной антенны. Снизив уровень сигнала, подаваемого на детектор с
помощью потенциометра R3, можно уменьшить громкость сигнала в наушниках. Для
питания приёмника использована батарея напряжением 9 вольт. Можно так же
использовать блок питания с хорошей фильтрацией напряжением от 8 до 13,8 вольт. Диод
D2 используется для защиты от неправильной полярности источника питания. Приёмник
хорошо работает с дипольной антенной или проволочной антенной произвольной длины и с
заземлением.
Конструкция приёмника
Под рисунком 1 приведён список компонентов
для 40-метровой версии приёмника. Эти компоненты широко доступны. С параметрами,
указанными на схеме, приёмник будет перекрывать весь 40-метровый диапазон.
Схема достаточно проста и её можно смонтировать методом "на пяточках" или методом
"мёртвый жук" на куске фольгированного стеклотекстолита. Единственной критической
частью является узел генератора. Обратите внимание, что конденсаторы с ТКЕ0
используются для улучшения частотной стабильности. В этой части приёмника должны
использоваться для соединений короткие, прямые выводы. Для улучшения конструкция
должна быть сделана как можно более жёсткой механически. В качестве опорных точек
можно применять высокоомные резисторы. Для цепей питания используются керамические
конденсаторы ёмкостью от 0.01 до 0.1 мкФ. Это так же улучшает блокирование ВЧ по цепям
питания.
Индуктивность L1 намотана эмалированным проводом сечением 0,65 мм. Отвод от
середины легко сделать если использовать две отдельные обмотки. Возьмите два отрезка
провода по 38 сантиметров. Намотайте первые 14 витков катушки, помня что полным
витком считается один проход через центр сердечника. Оставьте около 2,5 см провода для
монтажа. Обмотка должна заполнить примерно около 40% сердечника. Намотайте
оставшиеся 14 витков, мотая в том же направлении, что и первую обмотку. Начать
наматывать вторую обмотку следует рядом с концом первой. Здесь тоже оставьте около 2,5
см провода для монтажа. Соедините конец первой обмотки с началом второй, что бы у
катушки получился центральный отвод.
Как было ранее упомянуто, линия Z1 это 25
миллиметровый отрезок медного провода диаметром 0,8 мм, соединяющий средний вывод
катушки L1 с общим проводом. Антенна подключается к середине линии. Хотя кажется
соблазнительным увеличить величину импеданса Z1, но это не очень хорошая идея из-за
потенциальной перегрузки детектора, особенно в районе частот от 5 до 15 мГц, где
доминируют мощные АМ радиостанции.
Переменный резистор предустановки регенерации R6 может быть бескорпусным и
монтироваться на печатной плате или обычным и монтироваться на панели. Так как его
подстраивают один раз, то он может быть расположен в любом подходящем месте.
Гнездо под антенну J1 и выключатель S1 могут быть любого типа. Приёмник совершенно
необязательно помещать в полностью закрытый корпус, он и так будет хорошо работать.
Прототип WBR приёмника вообще не имел никакого корпуса и прекрасно работал.
Автор пытался сделать конструкцию этого WBR приёмника как можно проще, что бы
подтолкнуть начинающих к его постройке. Для тех кто хочет добавить громкоговоритель или
увеличить чувствительность приёмника, рекомендуется добавить предусилитель ЗЧ и
регулятор громкости от приёмника OCR II (см. QST 2000 №9, стр. 35-38). Если из схемы
удалить варикап D1 и конденсатор C7, то генератор будет работать на частоте около 18
мГц. Верхняя частота ограничена комбинацией ёмкостей конденсаторов C5 и C6. Если
нужно изменить рабочую частоту приёмника, то коденсаторы C7 и C8 должны быть
пересчитаны для других частот, лежащих в нижней части ВЧ диапазона. Напряжение
настройки, подаваемое на варикап D1 необходимо будет отрегулировать, что бы
обеспечить желаемое перекрытие по частоте для других диапазонов.
Проверка и работа
Внимательно проверьте монтаж перед первой подачей напряжения. Если всё в порядке,
подключите наушники к гнезду J2 и включите питание. Установите регулятор регенерации
R5 в положение около 75% от максимального. Установите подстроечный резистор R6 в
положение, при котором резко возрастёт уровень фоновых шумов. Это укажет на то, что что
транзистор Q1 генерирует, и что работает усилитель ЗЧ. Вращение ручки управления
регенерацией должно вызвать плавный переход к возникновению и прекращению
колебаний. Теперь можно настроить диапазон рабочих частот генератора. Установите
потенциометр настройки R11 в минимум. Установите регенерацию в точку возникновения
колебаний, отрегулируйте конденсатор C8 до тех пор, пока на вашем связном приёмнике,
настроенном на частоту 7 мГц и в режиме CW не услышите сигнал. Возможно потребуется
подключить к антенному входу вашего связного приёмника кусок провода и расположить его
поблизости от WBR приёмника. После завершения регулировки частоты подключите
антенну к гнезду J1 и всё готово! Если под рукой нет связного приёмника, то подключите
антенну и регулируйте конденсатор C8 пока не найдёте телеграфный участок 40-метрового
диапазона. Продолжая регулировать конденсатор C8, найдите нижний край телеграфного
участка. Лучше всего это делать вечером, в разгар телеграфной активности.
Использование WBR приёмника потребует некоторой приактики, если вы никогда не
пользовались регенеративными приёмниками ранее. Максимальная чувствительность
достигается в точке, лежащей чуть ниже порога возникновения колебаний (для АМ) и при
возникновении слабых колебаний (для CW). Для приёма однополосной модуляции (SSB)
лучшая точка находится чуть ниже, чем нужно для приёма CW. Вы быстро научитесь
"чувствовать" приёмник. Взаимодействие регенерации, усиления и селективности станет
очевидным.
Итог
Регенеративный приёмник с мостом Витстона работает так же, как и его предшественник,
приёмник с оптической связью. Он имеет дополнительные преимущества, такие как
больший частотный диапазон, большая простота и низкая цена. В нём отсутствуют все
негативные аспекты регенеративных приёмников прежних типов. Этот приёмник хорощо
подходит для начинающих, собирающихся построить простой вседиапазонный приёмник.
Операторы QRP и самодельщики так же будут заинтересованы в WBR. Учитывая, что
антенна совершенно изолирована от генератора, WBR может быть использован как простой
приёмник для приёмо-передающей радиостанции. Он может легко работать в паре с
простым передатчиком с кварцевой стабилизацией, создав маленький, портативный
трансивер.
Дэн Виссел, N1BYT
http://zpostbox.ru/wheatstone_bridge_regenerative_receiver.html
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ РАДИОПРИЁМНИК DESERT RATT 2
Краткое описание схемы
Сигнал, поступающий из антенны, усиливается примерно в 100 раз транзистором Q1 и
подаётся на вход регенеративного каскада через трансформатор T1. Каскад на транзисторе
Q2 является одновременно и генератором, и усилителем. По мере того как ток транзистора
Q2 увеличивается при уменьшении сопротивления потенциометра RV1 ("РЕГЕНЕРАЦИЯ"),
управляющего регенерацией, у каскада увеличивается коэффициент усиления и возрастает
амплитуда колебаний. Как только будет достигнута точка вблизи порога возникновения
генерации, когда колебания ещё не возникли, коэффициент усиления регенеративного
каскада сильно возрастёт и станет равен 10000 и более. Именно поэтому DESERT RATT
является очень высокочувствительным коротковолновым радиоприёмником, не смотря на
его простоту.
Настройка на радиостанции происходит с помощью переменных резисторов RV3 ("ГРУБАЯ
НАСТРОЙКА") и RV2 ("ТОНКАЯ НАСТРОЙКА"), с которых подаётся напряжение на
варикапы D2 and D3. Это в свою очередь определяет частоту настройки радиоприёмника.
Click to Enlarge
Примечания:
1. Трансформатор T1 намотан прямо на печатной плате. Обмотка 1-2 содержит 10 витков, 3-4 - 15
витков, 5-6 - 5 витков медного эмалированного провода диаметром 0,4 мм. Индуктивность обмотки 3-6
лежит в пределах 4,5..6 мкГн. Трансформатор намотан на каркасе 38x38 мм из стеклотекстолита.
Трансформатор (и катушку L1) можно так же намотать на пластиковом футляре от фотоплёнки
диаметром
35
мм,
на
пузырьке
от
лекарств
и
т.д.
2. В схеме можно использовать практически любые NPN транзисторы общего назначения (2N2222,
MPS918
и
т.д.).
3. Напряжения, отмеченные на схеме зависят от величины напряжения питания. Формы осциллограмм
зависят
от
мощности
входного
сигнала.
4. Используйте антенну с высоким сопротивлением, например, длинный провод произвольной длины
и
т.д.
Схема
не
предназначена
для
работы
с
50
Омными
антеннами.
5. В схеме применены диоды общего назначения, обычные выпрямительные/переключательные,
например, 1N914, 1N4148 и т.д. Применение в качестве D4-D5 германиевых диодов (1N34, 1N70 и т.д.)
увеличит
выпрямленное
напряжение
на
выходе
детектора
почти
в
два
раза.
6. Возможно величину сопротивления резистора R5 следует увеличить в 10..100 раз, до 100 кОм..1
мОм.
7. Напряжения для транзистора Q4 на схеме указаны неправильно. На его коллекторе должно быть
примерно 7В, на эмиттере - 1,5В.
Сигнал с регенеративного каскада через конденсатор C10 подаётся на транзистор Q3.
Радиочастоты, на которые настроен приёмник, с помощью детектора на диодах D4-D5
преобразуются в звуковые частоты. Если бы диодный детектор был бы напрямую
подключён к выходу регенеративного каскада, то этот каскад был бы перегружен, что
привело бы к снижению чувствительности. Поэтому буферный каскад на транзисторе Q3
изолирует диодный детектор, предотвращая перегрузку транзистора Q2.
Сигнал звуковой частоты появляется на конденсаторе C14 и переменном резисторе RV4.
Резистор RV4 служит регулятором громкости ("УСИЛЕНИЕ НЧ"). Он определяет, какая
часть сигнала с конденсатора C14 должна поступить на усилитель звуковой частоты.
Транзистор Q4 удваивает величину аудио сигнала, который подаётся на усилитель
мощности звуковой частоты U1, имеющий коэффициент усиления 200 раз. На выходе
получается напряжение, достаточное для работы громкоговорителя с уровнем громкости,
обеспечивающем комфортное прослушивание радиопередач.
Подробное описание схемы
Входной усилитель на транзисторе Q1. Сигнал на выходе антенны очень слабый,
порядка 1..20 мкВ (1..20 миллионной части вольта). Сигнал вначале проходит через фильтр
высокой частоты C1C2L1, что бы ослабить сигналы, лежащие ниже 2 мГц, предотвращая
появление помех от местных АМ вещательных станций. Транзистор Q1 включён как
обычный эмиттерный повторитель с коэффициентом усиления 100 раз (10 дБ).
Постоянное напряжение величиной 3 В подаётся на коллектор транзистора через
первичную обмотку трансформатора T1. Это сделано для снижения потребляемой
мощности от батареи питания 9 В. Выходной сигнал с первого каскада подаётся на выводы
1-2 трансформатора T1, и через индуктивную связь оказывается на выводах 3-6 вторичной
обмотки. Каскад на транзисторе Q1 кроме всего прочего, изолирует регенеративный каскад
от антенны. Это предотвращает транзистор Q2 от случайного превращения в передатчик.
Регенеративный каскад на транзисторе Q2 работает и как усилитель, и как генератор,
являясь регенеративным каскадом с большим коэффициентом усиления. Транзистор этого
каскада включён по схеме с общей базой. По высокой частоте база транзистора Q2
соединена с общим проводом с помощью конденсатора C6. Входной сигнал с обмотки
трансформатора T1 5-6 подаётся на эмиттер транзистора через конденсатор C5. Выходной
сигнал подаётся с коллектора на всю вторичную обмотку 3-6 трансформатора T1. Обратите
внимание, что и этот каскад питается от 3-х вольт (напряжение подаётся на вывод 6
трансформатора T1). Такое низкое напряжение питания и высокое сопротивление
переменного резистора RV1 "РЕГЕНЕРАЦИЯ" это то, что делает эту схему хорошим
регенератором с плавным управлением регенерацией и с хорошим качеством звука.
Регенеративный каскад с общей базой сконструирован Чарьзом Китченом, N1TEV.
Усиление этого каскада определяется током, текущим из коллектора в эмиттер, и оно
устанавливается переменным резистором RV1. Чем меньше его сопротивление, тем
сильнее ток и тем больше усиление каскада на транзисторе Q2. Часть сигнала с коллектора
транзистора Q2 подаётся на его эмиттер через трансформатор T1 и конденсатор C5,
формируя тем самым цепь обратной связи. При увеличении усиления с помощью
потенциометра RV1, будет достигнута точка, когда сигнал обратной связи, пройдя через
конденсатор C5, возбудит регенеративный каскад и в динамике раздастся свист,
заглушающий сигнал станции. Чуть уменьшив усиление, дойдя немного ниже точки
возникновения генерации, каскад на транзисторе Q2 станет усилителем с очень большим
коэффициентом усиления. Сигнал может быть усилен от 10 000 до 100 000 раз. Такое
большое усиление вызовет напряжение на коллекторе транзистора Q2 около 10 мВ (0,01
вольт) при величине сигнала, поступающего с антенны, порядка одной миллионной доли
вольта.
Резонансная цепь. Каскад на транзисторе Q2 так же является и резонансным ВЧ
усилителем. Его рабочая частота определяется индуктивностью L и ёмкостью C
параллельного резонансного контура LC, включённого в цепь коллектора Q2. Из схемы это
не очевидно. Индуктивностью является вторичная обмотка трансформатора T1, обмотка 36, которая соединена по переменному току с общим проводом через конденсатор C4.
Параллельную ёмкость контура образуют ёмкости конденсаторов C8 (или C9), C99 и
настроечных диодов, D2-D3.
В оригинальной схеме приёмника DESERT RATT для настройки на радиостанции
использовался
конденсатор
переменной
ёмкости,
включённый
параллельно
трансформатору T1, но эти конденсаторы вышли из употребления и их сложно найти.
Поэтому схема была адаптирована для электронной настройки, с использованием
варикапов. Варикап - это диод, чья ёмкость зависит от величины обратно приложенного
напряжения. Обратное напряжение смещения, подаваемое на диоды обеспечивают
потенциометры "ГРУБАЯ НАСТРОЙКА" и "ТОНКАЯ НАСТРОЙКА" RV2-RV3. Это
напряжение изменяется в пределах 0..9 вольт, при этом ёмкость диодов D2-D3, включённых
в параллель, изменяется в диапазоне 8..90 пФ. Диоды 1N4004 - это выпрямительные
диоды, но имеющие довольно хорошие характеристики напряжение/ёмкость, так что их
можно применить в этом радиоприёмнике. Резистор R5 определяет ток, протекающий через
варикапы.В точке максимального усиления коллектор Q2 имеет очень высокое
сопротивление. Необходимо подать многократно усиленный ВЧ сигнал на диодный
детектор, но при этом не допустить перегрузки транзистора Q2. Детекторные диоды D4-D5
имеют низкое сопротивление. Если бы выход каскада на транзисторе Q2 напрямую бы
соединялся с детектором, то усиление транзисторного каскада существенно снизилось.
Эмиттерный повторитель на транзисторе Q3 не усиливает сигнал по напряжению. У
этого каскада высокое входное и низкое выходное сопротивление. Он работает как
активный трансформатор импеданса, преобразовывая высокое входное сопротивление от
предыдущего каскада в низкое выходное для подачи на детекторный каскад. На базу
транзистора подаётся напряжение смещения 2 вольта. ВЧ сигнал подаётся на базу через
разделительный конденсатор C10. Выходное сопротивление определяется величиной
резистора R7.
Детектор на диодах D4-D5 преобразует модулированный ВЧ сигнал в сигнал звуковой
частоты. Двухдиодный детектор увеличивает амплитуду продетектированного напряжения
почти в два раза по сравнению с обычным однодиодным детектором. Аудио сигнал
снимается с конденсатора C14. Временная постоянная конденсатора C14 и переменного
резистора RV4 выбрана такой, что происходит удаление почти всего ВЧ сигнала, остаётся
только низкочастотный аудиосигнал и подавляется шипение, присущее регенеративным
приёмникам. Положение подвижного контакта потенциометра RV4 определяет величину
аудио сигнала, подаваемого через конденсатор C15 на фазорасщепительный каскад на
транзисторе Q4.
Расщепитель фазы на транзисторе Q4. Этот каскад преобразовывает входной сигнал в
два противофазных. Здесь транзистор Q4 также не усиливает сигнал по напряжению.
Например, если на базу транзистора подать переменный сигнал напряжением 20 мВ, то на
эмиттере сигнал тоже будет 20 мВ и той же фазой, на коллекторе сигнал будет так же 20
мВ, но фаза сигнала будет противоположной, а разница в напряжении между коллектором и
эмиттером будет 40 мВ. Таким образом на микросхему U1 будет подаваться сигнал
удвоенного напряжения. Оба противофазных сигнала имеют одинаковую амплитуду из-за
того, что сопротивления резисторов R9 и R10 одинаковые.
Фазорасщепительный каскад применён в схеме для
преимущества дифференциального входа микросхемы U1.
того,
что
бы
использовать
Выходной УЗЧ U1 является полуваттным усилителем звуковой частоты с
дифференциальным входом и позволяет подключить к выходу громкоговоритель
сопротивлением 8 Ом или головные телефоны.
Сигналы, подаваемые на оба входа, не будут усилены, если их фазы совпадают. Это
называется подавление синфазной составляющей. Эти сигналы с синфазной
составляющей поступают на вход U1 из шумов, например гула переменного тока питающей
сети, ВЧ наводок и ВЧ сигнала от регенеративного каскада на транзисторе Q2. Эти помехи
подавляются дифференциальным входом микросхемы U1. Усиливаются только те сигналы,
у которых фазы не совпадают. Это улучшает качество звука и селективность приёмника, так
как меньше шумов попадает на вход аудиоусилителя.
Постоянные времени цепей R9-C16 и R10-C17 выбраны такими, что бы пропускать сигналы,
лежащие в звуковом диапазоне на вход U1.
Микросхема U1 имеет программируемый коэффициент усиления. Конденсатор C18,
подключённый к выводам 1 и 8 шунтирует внутренний резистор, что даёт максимальное
усиление (200 раз). Фильтр R12-C20 предназначен для подавления перекрёстных
искажений, возникающих в выходном двухтактном каскаде микросхемы. Резистор R11 и
большая ёмкость (100 мкФ) конденсатора C19 образуют фильтр по питанию 9 вольт для U1.
Это предотвращает передачу сигналов по цепи питания, ведущую к самовозбуждению
усилителя. Конденсатор C21 предотвращает замыкание вывода 5 микросхемы через
нагрузку на землю, является разделительным по постоянному току. Большая ёмкость C21
позволяет воспроизводить низшие звуковые частоты.
Стабилизатор напряжения собран на диодах LED1 и D1. Падение напряжения на
светодиоде LED1 составляет 1.3–1.8 вольт, на диоде D1 - 0,7 вольт. Стабилизация
напряжения даёт хорошую стабильность регенеративному каскаду при колебаниях
напряжения 9 В батареи. В противном случае усиление и настройка дрейфовали по мере
разряда батареи и падении её напряжения. Напряжение 1.3–1.8 вольт со светодиода
используется для стабилизации напряжения смещения базы транзисторов Q3 и Q4.
Светодиод так же служит индикатором включения питания приёмника. Длительная работа
батареи и более стабильная работа приёмника является результатом применения
низковольтного стабилизатора напряжения.
http://zpostbox.ru/desert_ratt.html
ПРОСТОЙ ДЕТЕКТОР
Р, 1996, 2
При разработке связного оборудования и другой аппаратуры обычно возникает проблема:
что лучше использовать в приёмнике - детектор огибающей или синхронный детектор.
Детектор огибающей проще в схемотехническом отношении и соответственно дешевле, но
имеет не нулевой порог детектирования. Синхронный детектор сложнее, хотя и обладает
более высокой чувствительностью.
Предлагаемая схема простого детектора на двух транзисторах отличается преимуществами
(в сравнении с указанными вариантами): порог детектирования у неё практически равен
нулю, как у синхронного, но она значительно проще последнего.
Рис. 1. Схема детектора. Транзистор 2N4124 можно заменить на КТ312
Устройство представляет собой усиливающий двухполупериодный детектор, у которого
коллекторы и эмиттеры обоих транзисторов включены параллельно, а базы возбуждаются
высокочастотным сигналом в противофазе. Смещение с делителя на резисторах R1 и R2
подано на базы транзисторов таким образом, что они представляют собой усилитель класса
А. Такой детектор хорошо работает при малых уровнях сигнала и имеет малый
коэффициент гармоник, т. е. порог детектирования практически отсутствует, поэтому для
оконечного каскада ПЧ детектор представляет собой высоколинейную нагрузку.
Коэффициент передачи устройства для сигнала, снимаемого с коллектора транзисторов
(выход 1), составляет примерно величину, равную отношению сопротивлений резисторов
RC и RE. Коэффициент передачи для эмиттерного выхода (выход 2) несколько меньше
единицы.
Т. Д. Скам.
Простой детектор огибающей. - Электроника, 1992, № 17-18, с 104,105.
http://zpostbox.ru/simple_detector.html
Регенеративный приёмник
Было время, когда простые ламповые регенераторы были единственными приёмниками,
доступными для радиолюбителей. Даже когда появились супергетеродинные приёмники,
регенеративные конструкции оставались популярными у начинающих радиолюбителей.
В наше время регенеративные приёмники стали снова популярны, но в них теперь в
основном используются полупроводники. Большой вклад в увеличение популярности
регенеративных приёмников внёс Чарльз Китчин, N1TEV. Сейчас люди строят
регенеративные приёмники ради интереса, так как такой простой приёмник способен
принимать сигналы радиостанций со всего мира. Схема, предлагаемая в данной статье
работает в диапазоне от 5.5 до 16 мГц, перекрывая по частоте три любительских диапазона
7, 10.1 и 14 мГц, а так же вещательные диапазоны на частотах 6, 7, 9.5, 12, 13.5 и 15 мГц.
Главной частью регенеративного приёмника является детектор. На рисунке 1 изображена
версия регенеративного детектора на полевом транзисторе с индуктивной обратной связью.
Сигнал с антенны или предыдущего каскада УВЧ подаётся на резонансный контур,
включённый в цепь затвора полевого транзистора. Изменение ВЧ напряжения сигнала на
затворе создаёт пропорциональное изменение тока стока. Ток стока подаётся на катушку
обратной связи, откуда сигнал возвращается обратно в колебательный контур. Если в
контур возвращается достаточное количество энергии, то возникнет генерация. Если
энергии недостаточно (настройка регенерации чуть слабее, чем нужно для возникновения
колебаний), то можно получить очень большое усиление сигнала. Это свойство
регенеративного детектора позволяет усиливать слабые сигналы. Подача любого
усиленного сигнала на вход элемента с квадратичной характеристикой, например, полевого
транзистора, приведёт к детектированию, то есть в схеме появится аудио сигнал, который
надо подать на наушники или на усилитель, что бы получился законченный радиоприёмник.
Рис. 2. Схема классического регенеративного приёмника.
Наш приёмник использует некоторые несколько необычные схемные решения для
упрощения конструкции. Схема детектора основана на модификации традиционного
генератора Хартли, в котором трансформаторная связь заменена двумя последовательно
соединёнными индуктивностями, L1 и L2, работающими как традиционный колебательный
контур. Обе катушки намотаны на тороидальных ферритовых сердечниках, хотя
добротность Q в данном случае не критична, поэтому традиционные цилиндрические
катушки тоже будут работать в этой схеме.
Click to Enlarge
Рис. 2. Схема регенеративного приёмника на диапазон 5.5-16 мГц.
L1: 20 витков провода сечением 0,64 мм на
кольце
T68-6;
L2: 5 витков провода сечением 0,64 мм на
кольце
T30-6;
L3: 1 мГн, 30 витков провода сечением 0,32 мм
на
ферритовой
бусинке
FB-43-6301;
C2, C3, C4: 365 пФ, см. текст;
L4, L5: 12 витков провода сечением 0,32 мм на
кольце
T30-6;
L6: 20 витков провода сечением 0,4 мм на кольце
T50-6;
Q1,
Q3,Q4:
2N3904,
2N2222,
и
т.п.;
Q2:
2N5454,
см.
текст;
D1, D2: 1N4152 или любой кремниевый диод.
Детектор, собранный на транзисторе Q2, использует p-n переход полевого транзистора.
Кроме транзистора 2N5454, в схеме будет хорошо работать любой n-канальный полевой
транзистор, например, U309, J310, 2N4416, 2N3819 и MPF-102. Вообще сложно найти
полевой транзистор, который здесь не буде работать. Используйте те транзисторы, что есть
у вас под рукой! Полностью схема приёмника изображена на рисунке 2.
Дроссель L3 индуктивностью 1 мГн намотан на большой ферритовой бусинке.
Индуктивность дросселя может лежать в пределах 1 мГн..2,5 мГн. Вместо дросселя L3
можно так же применить резистор номиналом 1 кОм, но при этом управление регенерацией
станет не таким плавным, как при использовании дросселя.
Вместо применения сложного верньерного механизма настройки в приёмнике используются
два переменных конденсатора, C2 и C3, каждый с большой ручкой. Конденсатором C2
производят настройку на нужный диапазон, а конденсатором C3 осуществляют точную
настройку. Регенерацией управляют с помощью другого переменного конденсатора
ёмкостью 365 пФ. Величины ёмкостей переменных конденсаторов некритичны. Если
удастся найти конденсаторы других номиналов, то схему можно адаптировать для их
применения.
В схеме используется ВЧ усилитель на транзисторе Q1. От этого каскада не требуется
усиление. Этот каскад обеспечивает относительно стабильное сопротивление нагрузки для
детектора и позволяет удобным способом изменять величину напряжения сигнала,
поступающего на детектор. Перед каскадом усилителя ВЧ включены два фильтра - ФНЧ
пятого порядка и ФВЧ третьего порядка. ФНЧ ослабляет частоты УКВ и ТВ станций, которые
могут создавать интермодуляционные искажение в УВЧ или детекторе.
С выхода регенеративного детектора сигнал ЗЧ поступает на предварительный усилитель
низкой частоты на транзисторе Q3, и далее усиливается микросхемой LM386N. Это
позволяет использовать низкоомный наушники от плеера или небольшой громкоговоритель.
Транзистор Q4 работает как развязывающий фильтр по питанию, обеспечивающий
подавление фона сети. Схема питается от источника напряжением 12 вольт, и сохраняет
работоспособность при 6 вольтах. Потребляемый ток при напряжении питания 12 вольт
составляет 20 мА.
Рис. 3. Схема кварцевого генератора.
При настройке приёмника будет полезен сигнал-генератор и частотомер. Однако не у всех
имеются эти приборы. На рисунке 3 изображена схема кварцевого генератора, который
можно использовать для настройки приёмника. Кварцевые резонаторы недороги, для
настройки приёмника их может потребоваться несколько штук на разные частоты.
Например, кварц на 10 мГц позволяет настроиться на любительский диапазон 10.1 мГц и на
вещательный 9.5...10 мГц.
Приёмник может быть построен в любом виде. Обязательным является только установка
металлической передней панели, которая экранирует схему от ёмкости рук оператора.
Остальная часть приёмника может быть изготовлена как угодно. Этот приёмник был собран
монтажом на "пяточках" на отрезках печатных плат. В принципе одного отрезка будет
достаточно, хотя этот приёмник был собран на трёх, что указывает на ранее проведённые
эксперименты. Можно использовать макетные платы, но не стоит использовать печатную
плату для регенеративного приёмника. Даже если предстоит собрать десяток приёмников,
например, для клуба, то проект следует делать открытым, на макетных платах, что бы
побудить людей к экспериментированию.
При некоторых экспериментах может потребоваться настройка узла регенерации. Это
можно сделать путём домотки индуктивности L2 или уменьшения сопротивления R1, что
приведёт к уменьшению регенерации. Однако слишком большая индуктивность катушки L2
или слишком низкое сопротивление резистора R1 создаст такую сильную обратную связь,
что регенерацию не удастся уменьшить.
Работа с эти или любым другим регенеративным приёмником потребует некоторых усилий.
В начале конденсатор C4 управления регенерации установите в положение минимальной
ёмкости, и установите остальные два КПЕ в среднее положение. Установите максимальное
усиление ВЧ, а уровень усиления по ЗЧ в среднее положение, и подключите антенну. При
настройке конденсатором C2 в наушниках может появиться сигнал. Теперь медленно
увеличивайте регенерацию конденсатором C4. При переходе детектора в режим генерации
шум в наушниках усилится скачком. Если детектор перегружен, уменьшите усиление ВЧ.
Настройте приёмник на сигнал какой-нибудь АМ радиостанции. Теперь уменьшите
регенерацию, что бы исчез свист. CW и SSB станции лучше всего принимать при уровне
регенерации чуть выше порога возникновения колебаний. Приёмник работает лучше всего с
внешней антенной, но он так же будет работать с антенной в виде отрезка провода
метровой длины, прикреплённого к стене. Для генератора с рисунка 3 требуется антенна
длиной не более 30 см, подключённая к его выходу, и находящаяся где-нибудь в той же
комнате, где и приёмник.
В регенеративном приёмнике имеется некоторое взаимодействие между органами
управления, эта особенность бросает вызов экспериментатору и заинтриговывает его.
Экспериментатор откроет для себя большое поле для творчества в управлении
приёмником. Наличие очень большого усиления из-за положительной ОС часто может быть
использовано с выгодой. Работа с регенеративным приёмником гораздо интереснее, чем с
обычным более продвинутым радиоприёмником.
Рис. 4. Альтернативная схема регенеративного детектора.
В экспериментах, проведённых недавно, использовался приёмник, схема которого
изображена на рисунке 4. Здесь один из КПЕ заменён парой потенциометров. Эта схема
была описана в одном из выпусков журнала "SPRAT" Джорджем Доббсом, G3RJV, хотя
похоже что схема была придумана GI3XZM. Характеристики обоих схем одинаковые.
Источник: Книга ARRL "Экспериментальные методы в ВЧ конструировании".
http://zpostbox.ru/a_regenerative_receiver.html
Простой регенеративный приёмник с высокой чувствительностью
EDN 1994, 08, 18
Трёхтранзисторная схема, изображённая на рисунке, обойдётся не дороже 10 долларов, в
ней используются доступные компоненты, и потребляемый ею ток не превышает 10 мА от
одной 9-вольтной батареи. Если вы намотаете катушку L1 так, как показано на рисунке, то
схема сможет принимать сигналы коротковолнового диапазона от 5 до 15 мГц. Что бы
принимать другие частоты необходимо изменить количество витков катушки L 1 или
изменить ёмкость конденсатора C2.
Пояснение
к
схеме
Транзисторы
Q1..Q3
2N2222.
Диоды
D2..D4
1N4148
или
любые
другие
кремниевые
диоды.
Катушка намотана на пластиковом каркасе диаметром 25 мм (можно использовать цилиндрическую
коробку для фотоплёнки или ёмкость от таблеток) изолированным монтажным проводом 0,8 мм.
Диод D1 - обязательно германиевый, с относительно низким обратным сопротивлением.
Биполярный транзистор Q1 работает в качестве регенеративного каскада с большим
коэффициентом усиления и усиливает сигналы микровольтного уровня, поступающие из
антенны до уровня, при котором может работать диодный детектор D 1 (милливольты).
Кроме большого коэффициента усиления регенерация так же сильно увеличивает
добротность Q (а значит и избирательность) схемы, в которой можно использовать простые
катушки, не предъявляющие строгих требований к намотке.
Использование биполярного транзистора с высокой проводимостью в качестве Q1 вместо
лампы или полевого транзистора обеспечивает гораздо большее усиление на микроампер
тока. Однако в прежних схемах такого типа с биполярными транзисторами сложно было
управлять уровнем регенерации (плавный подход к точке возникновения колебаний был
затруднён). В этой же схеме резисторы R1 и R2 обеспечивают большую величину
отрицательного смещения эмиттера транзистора Q1, что обеспечивает плавный подход к
точке возникновения колебаний. R2 позволяет управлять регенерацией. Этот потенциометр
надо установить в такое положение, что бы регенерация была на пороге возникновения
колебаний - где усиление и селективность максимальны.
На транзисторах Q2 и Q3 собран двухтранзисторный усилитель, обеспечивающий
достаточный выходной уровень сигнала для работы головных телефонов или небольшого
громкоговорителя, он усиливает сигнал звуковой частоты, поступающий с выхода детектора
D1. Резистор R3 можно использовать для регулировки громкости, если заменить его
переменным резистором таким же номиналом 2 кОм и соединить подвижный контакт с
левым по схеме выводом конденсатора C3. На резисторе R4 и конденсаторе C4 собран
фильтр нижних частот, который обеспечивает стабильность работы схемы и улучшает
качество звука. На диодах D2, D3, и D4 реализован простой стабилизатор напряжения,
поддерживающий напряжение на Q1 достаточно стабильным и минимизирующий дрейф.
Этот приёмник работает с короткой штыревой антенной, которую можно подключить
напрямую к верхнему по схеме выводу настроечного конденсатора C2, или можно
использовать внешнюю антенну для лучшего приёма. При использовании внешней антенны
конденсатор C1 уменьшает связь ёмкости антенны с катушкой индуктивности L 1.
Регенеративный каскад на транзисторе Q1 работает при мощности меньше чем 30 мкВт (50
мкА при 0,6 В). Эта низкая мощность, совместно с малой ёмкостью конденсатора C 1
защищают детектор (если он находится в режиме генерации) от создания помех
близлежащим радиоприёмникам. Эта была общая проблема в 1920-1930 годах, когда
ламповые регенеративные приёмники такого типа, рассеивающие несколько ватт мощности,
создавали помехи друг другу.
Чарльз Китчин
http://zpostbox.ru/ten_dollars_receiver_has_microvolt_sensitivity.html
Регенеративный приёмник DESERT RATT 3
Этот приёмник является улучшенной версией оригинальной схемы DESERT RATT. Его
чувствительность составляет -105 дБм (~1 мВ) в режиме CW и -93 дБм (5 мВ) при приёме
АМ сигналов. В схеме используется детектор с эмиттерным повторителем (VT3), что бы
меньше нагружать каскад на транзисторе VT2, что повышает чувствительность приёмника.
Фазорасщепляющий каскад на транзисторе VT5 создаёт противофазные сигналы,
подаваемые на вход усилителя низкой частоты DA1, что снижает общий уровень шумов и
улучшает качество звука.
Работа схемы
Сигнал с антенны подаётся через конденсаторы C1, C2 на УВЧ, собранный на транзисторе
VT1. Конденсаторы обеспечивают изоляцию приёмника по постоянному току от антенны, а
так же согласовывают импедансы антенны и приёмника. Для подавления сигналов мощных
АМ вещательных станций диапазона 3-4 мГц можно подключить индуктивность номиналом
1-2 мкГн между точкой соединения конденсаторов C1 и C2 и общим проводом, что бы
получился ФВЧ.
Click to Enlarge
Рис. 1. Принципиальная схема регенеративного приёмника DESERT RATT 3.
Транзисторы VT1-VT5 - любые ВЧ n-p-n типа 2N2222, 2N3907 и т.д.;
VT6-VT9 - любые p-n-p типа 2N2907, 2N3906 и т.д. Их можно заменить 3 или 4 последовательно
соединёнными диодами типа 1N4148;
Катушка индуктивности L1 наматывается проводом сечением 0,8 мм на пластиковом футляре из-под
микросхем и содержит 5 и 15 витков, это позволяет перекрывать диапазон 6..15 мГц. Если
параллельно конденсатору C4 подсоединить ёмкость 100 пФ, то принимаемый диапазон будет лежать
в 5.5..7.5 мГц.
На транзисторе VT1 реализован широкополосный усилитель высокой частоты, с полосой
пропускания, начинающейся от 3..4 мГц (если ФВЧ не установлен) и заканчивающейся за
100 мГц. Резистор R1 определяет напряжение смещения базы транзистора, составляющее
около 0,8 вольт (что чуть больше напряжения отсечки), это позволяет получить
максимально возможный динамический диапазон. Усиление каскада УВЧ составляет
8..12 дБ и оно зависит от коэффициента передачи по току транзистора VT1. Резистор R2
является нагрузкой транзистора VT1. Сопротивление этого резистора так же как и
коэффициент передачи транзистора VT1 по току определяет усиление ВЧ каскада. Вообщето это не лучший способ реализации усилителя ВЧ, но такая схема получается недорогой и
простой.
С выхода УВЧ через конденсатор C3 сигнал подаётся на регенеративный каскад,
выполненный на транзисторе VT2. Величина ёмкости C3 должна быть достаточно
небольшой, что бы не шунтировать регенеративный каскад. Этот каскад питается
стабилизированным напряжением 2 вольта, снимаемого с параллельного стабилизатора,
функцию которого выполняют последовательно соединённые переходы коллектор-база
транзисторов VT6-VT9. Такое низкое напряжение питания позволяет сделать регулировку
регенерации очень плавной. Эта довольно оригинальное схемотехническое решение
предложил Чаральз Китчин, N1TEV. Транзисторы VT6-VT9 можно заменить на три или
четыре последовательно соединённыых диода типа 1N4148 или одним стабилитроном на
напряжение 2 вольта.
Настройка приёмника осуществляется переменным конденсатором C4, подключённым
параллельно катушке индуктивности L1, образующими параллельный колебательный
контур. Частота настройки определяется по формуле Fr=1/(2 &pi * (LC)1/2), расчёт
производят при минимальной и максимальной ёмкости конденсатора C4. Конечно же
необходимо знать величину индуктивности L1. Её можно рассчитать с помощью онлайн
калькулятора.
Катушка L1 совместно с КПЕ C4 образовывают колебательный контур. Конденсатор C5
включён в цепь положительной обратной связи. Переменный резистор R3 определяет ток,
протекающий через транзистор VT2, а так же величину напряжения положительной
обратной связи, поступающего с индуктивности L1 через конденсатор C1 на эмиттер
транзистора VT2. Чем больше установлено сопротивление резистора R3, тем больше будет
на нём напряжение сигнала, который усилится транзистором VT2 и снова попадёт на
колебательный контур. То есть чем больше величина обратной связи, тем больше будет
усиление каскада.
При некотором критическом положении переменного резистора R3 величина обратной
связи станет достаточной для возникновения незатухающих колебаний, что превратит
усилительный каскад в генератор. Тонкость здесь заключается в том, что бы увеличить
величину обратной связи до максимально возможной величины, но при этом генерация ещё
не должна возникнуть. Через резистор R4 напряжение 2 вольт подаётся на базу
транзистора VT2 и создаёт на его базе необходимое смещение. Конденсатор C6 блокирует
базу транзистора по ВЧ. Большое сопротивление резисторов R4 и R5 позволяет
транзистору VT2 работать при очень низких токах, что продлевает время жизни батареи
питания.
Каскад на эмиттерном повторителе, выполненном на транзисторе VT3 позволяет
уменьшить шунтирование регенеративного каскада диодным детектором, собранном на
диоде VD1. Эмиттерный повторитель не усиливает сигнал по напряжению, он нужен только
для согласования импедансов. Резисторы R5 и R6 устанавливают напряжение смещения
транзистора VT3 таким, что бы этот каскад работал как усилитель класса "А". С выхода
диода продетектированное напряжение низкой частоты подаётся на первый каскад
усиление по НЧ, выполненный на транзисторе VT4. Конденсатор C9 обеспечивает
изоляцию каскадов по постоянному току. Разряд этого конденсатора осуществляется
относительно низким обратным сопротивлением диода VD1. Здесь используется старый
германиевый диод типа 1N34, имеющий необходимую величину обратного сопротивления.
Если применить другой германиевый диод, то параллельно ему следует установить
резистор номиналом 10 кОм..100 кОм (подобрать). Можно так же применить и кремниевый
диод, типа 1N914 или 1N4148, но при этом следует уменьшить сопротивление резистора R7
до величины примерно 1.5..2 кОм (так же подобрать по максимуму сигнала).
Между катодом диода VD1 и общим проводом можно подключить ФНЧ (одно RC звено), что
бы подавлять частоты более 5..6 кГц.
Первый каскад УНЧ выполнен на транзисторе VT4, по простейшей схеме с общим
эмиттером со стабилизацией режима работы с помощью положительной обратной связи по
постоянному току. Это не лучший вариант усилителя, так как через резистор обратной связи
R8 часть усиленного сигнала попадает в противофазе на базу транзистора, что приводит к
снижению усиления каскада. Конденсатор C10 является разделительным и предотвращает
попадание постоянного тока с коллектора транзистора VT4 на регулятор громкости R10.
Сопротивление этого резистора может находиться в пределах 2..50 кОм.
С регулятора громкости R1 сигнал через разделительный конденсатор C11 подаётся на
фазорасщепляющий каскад на транзисторе VT5, формирующий два противофазных
сигнала, которые подаются на дифференциальные входы усилителя DA1. Оба
противофазных сигнала должны иметь одинаковую амплитуду, и поскольку сигнал,
снимаемый с коллектора VT5 имеет чуть большую амплитуду, то с помощью резистора R16
коллектор транзистора шунтируется, что уравнивает величину этого сигнала до величины
сигнала, снимаемого с эмиттера. Кроме того, этот резистор предотвращает низкочастотное
самовозбуждение операционного усилителя. В некоторых случаях этот резистор можно не
устанавливать.
Усиление каскада составляет около 6 дБ, и в принципе его можно исключить из схемы. Для
этого вывод 2 микросхемы DA1 заземляют, а на вывод 3 подают сигнал с конденсатора C11.
Ток, потребляемый усилителем LM386, меняется в такт с аудиосигналом. При сильных
сигналах падение напряжения на усилителе DA1 может быть значительным, что способно
привести к самовозбуждению, проявляющегося в виде низкочастотного гула. Резистор R15
и конденсатор C14 формируют фильтр по питанию, предотвращающий слишком сильное
падение напряжения на усилителе LM386. Если это не помогает, то ёмкость конденсатора
C14 следует увеличить до 100 мкФ. Конденсатор C15 определяет коэффициент усиления
микросхемы LM386.
Компоненты R17 и C16 образуют фильтр низкой частоты, который снижает "шипение"
усилителя. Этот узел является опциональным, иногда здесь требуется подбор резистора
R17. На выходе 5 усилителя LM386 присутствует постоянное напряжение, равное половине
напряжения питания - 4.5 вольт при отсутствии сигнала, и что бы избежать замыкания
выхода на землю через низкое сопротивление нагрузки (8 Ом) применён разделительный
конденсатор C17.
Питание приёмника включается выключателем S1. Светодиод является индикатором
включения. Если яркость его свечения слишком велика, то её можно уменьшить путём
увеличения сопротивления R19.
http://zpostbox.ru/desert_ratt_3.html