Регенеративный приемник: история, принцип работы и схема простой конструкции

Основные компоненты схемы:

• Q1 — биполярный транзистор (например, 2N3904)
• L1 — катушка индуктивности
• C1 — конденсатор переменной емкости
• R1 — резистор для установки рабочей точки транзистора

Принцип работы:

1. Сигнал с антенны поступает на колебательный контур L1C1
2. Транзистор Q1 усиливает сигнал
3. Часть усиленного сигнала через C1 подается обратно на вход
4. При правильной настройке C1 возникает регенерация
5. Детектированный сигнал снимается с коллектора Q1

Особенности настройки регенеративного приемника

Настройка регенеративного приемника требует некоторой практики. Основные моменты:

• Регулировка обратной связи производится конденсатором С1
• Для приема АМ сигналов обратная связь устанавливается чуть ниже порога генерации
• Для CW и SSB сигналов приемник вводится в режим слабой генерации
• Настройка на станцию производится медленным вращением С1
• При сильной связи с антенной возможна потеря чувствительности

Преимущества и недостатки регенеративных приемников

Регенеративные приемники имеют ряд достоинств и недостатков по сравнению с другими типами приемников.

Преимущества:

• Простота конструкции
• Высокая чувствительность
• Низкое энергопотребление
• Возможность приема AM, CW и SSB сигналов
• Хорошая избирательность при правильной настройке

Недостатки:

• Сложность точной настройки
• Нестабильность частоты приема
• Возможность создания помех соседним приемникам
• Ограниченный динамический диапазон
• Чувствительность к изменениям напряжения питания

Современные конструкции регенеративных приемников

Несмотря на появление более совершенных схем, регенеративные приемники не теряют популярности среди радиолюбителей. Современные конструкции часто используют следующие усовершенствования:

• Применение полевых транзисторов вместо биполярных
• Использование варикапов для электронной настройки
• Добавление кварцевых фильтров для повышения избирательности
• Применение микроконтроллеров для цифрового управления
• Использование синтезаторов частоты для стабилизации настройки

Сборка простого регенеративного приемника

Для сборки простого регенеративного приемника потребуются следующие компоненты:

• Транзистор NPN (например, 2N3904)
• Конденсатор переменной емкости 10-365 пФ
• Катушка индуктивности (можно намотать самостоятельно)
• Резисторы: 100 кОм, 10 кОм
• Конденсаторы: 100 пФ, 10 нФ
• Источник питания 9В
• Наушники высокого сопротивления

Пошаговая инструкция по сборке:

1. Намотайте катушку L1 на каркасе диаметром 20-30 мм, используя провод 0.3-0.5 мм. Количество витков подбирается экспериментально (обычно 20-50 витков).
2. Соберите схему на макетной плате согласно приведенной выше схеме.
3. Подключите антенну длиной 3-10 метров.
4. Подключите наушники и источник питания.
5. Медленно вращайте ручку конденсатора С1, прислушиваясь к появлению станций.
6. При необходимости подстройте количество витков катушки L1 для настройки на нужный диапазон частот.

Эксперименты с регенеративным приемником

Собрав простой регенеративный приемник, можно провести ряд интересных экспериментов:

• Попробуйте различные типы антенн (штыревая, рамочная, случайная длина)
• Измените количество витков катушки L1 для приема разных диапазонов
• Добавьте потенциометр в цепь эмиттера для регулировки обратной связи
• Попробуйте заменить биполярный транзистор на полевой
• Добавьте усилитель низкой частоты для работы с громкоговорителем

Экспериментируя с регенеративным приемником, вы сможете лучше понять принципы работы радиоприемных устройств и приобрести ценный опыт в радиоконструировании.

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.

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».

BACK MAIN PAGE

Простой регенеративный радиоприёмник для начинающих

QST 2000 сентябрь

Нужна простая, интересная схема — возможно, для получения скаутского значка за заслуги в области радио? Этот проект прекрасно подойдёт для ознакомления детей всех возрастов с миром электроники и приёмом коротких волн.

Здесь представлен недорогой, простой в постройке переносной приёмник. К его конструкции не предъявляется строгих требований и её легко наладить. Приёмник позволяет принимать дюжины коротковолновых международных широковещательных станций в ночное время — даже в помещении — используя всего лишь 1-метровую штыревую антенну. Этот небольшой приёмник прекрасно подходит для знакомства с радиообменом на любительских диапазонах, приёма новостей, музыки и всего другого, что есть на коротких волнах.

Хотя эта конструкция имеет неплохую чувствительность, она не может конкурировать с коммерческими радиоприёмниками, и если вы раньше никогда не пользовались регенеративным приёмником, вам придётся попрактиковаться в его настройке. Большинство сегодняшних опытных самодельщиков начинали с постройки простых конструкций, таких как эта. Вы приобретёте опыт в наматывании катушек и понимании схемы. По мере роста интереса к радиосвязи, позже вы сможете строить и более сложные конструкции.

Этот приёмник содержит всего одну катушку индуктивности с одной обмоткой и потребляет всего лишь 5 мА тока от 9 — вольтовой батареи. Это значит, что одной щелочной батареи хватит приблизительно на 40 часов непрерывной работы. При использовании наушников от плеера качество звука у приёмника превосходное. К аудио выходу можно так же подключить небольшой громкоговоритель. Детали приёмник смонтированы на печатной плате. Корпусом может служить любая подходящая пластиковая коробка.

Описание схемы

Взгляните на схему, изображённую на рисунке 1. Сигнал со штыревой антенны подаётся на колебательный контур L1C1. Регенеративный каскад на транзисторе Q1 является генератором Хартли с заземлённой базой. Положительная обратная связь этого каскада обеспечивает усиление сигнала в примерно 100 000 раз. Комбинация очень низкой рабочей мощности транзистора, 30 мкВт, и простой штыревой антенны делает приёмник легко переносимым и предотвращает создание помех другим приёмникам, работающим поблизости. Регенеративные приёмники, кроме всего, являются ещё и генераторами. Резистор R2 управляет положительной обратной связью (регенерацией).

Рис. 1. Нажмите для увеличения

Пояснение к схеме:
** — см. описание в тексте; * — см. врезку в нижнем левом углу схемы;
Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125; Конденсаторы C2, C3, C4,С6, C9, C10, C11, C14 — дисковые керамические;
Неиспользуемые выводы микросхемы LM386 не показаны;
Возможно сопротивление резистра R3 потребуется увеличить до 100 кОм.

Диод D1 и конденсатор C4 составляют плавающий детектор, который обеспечивает высокую чувствительность при небольшой нагрузке на транзистор Q1. Относительно низкое обратное сопротивление германиевого диода 1N34 (не используйте здесь кремниевый диод или диод Шоттки!) обеспечивает необходимый разряд конденсатора C4.

Регулятором громкости резистором R5 регулируют уровень аудиосигнала, поступающего на усилитель LM386. Конденсатор C5 совместно с выходным сопротивлением детектора является фильтром низких частот, предотвращая проникновение высокой частоты на вход аудио усилителя. Резистор R4 изолирует низкочастотный фильтр от детектора при установке движка резистора R5 в положение максимальной громкости. Нижний по схеме вывод резистора R5 и вывод 3 усилителя LM386 «плавают» относительно общего провода, так что оба входа усилителя соединены по переменному току. Это позволяет использовать переменный резистор сопротивлением 100 кОм; такое высокое сопротивление предотвращает чрезмерную перегрузку детектора. Диод D5 защищает схему от неправильного подключения батареи питания.

Катушка L1 намотана на стандартной пластиковой упаковке от от фотоплёнки или на контейнере от таблеток диаметром 2,5 см. Конденсатор C1 может быть использован любой с воздушным диэлектриком с максимальной ёмкостью лежащей в районе 100..365 пФ. Перекрытие по частоте зависит от ёмкости используемого конденсатора, но в любом случае будет перекрыт 40-метровый любительский диапазон и несколько международных широковещательных диапазонов. При использовании конденсатора переменной ёмкости 10..365 пФ настраиваться на радиостанции будет затруднительно. То есть настроиться на выбранную станцию будет сложнее, так как в полный диапазон перестройки конденсатора попадёт больше станций, чем попало бы при использовании КПЕ меньшей ёмкости (например, 10..150 пФ.). Тем не менее рекомендуется применение дополнительного устройства для плавной настройки (см. врезку на рисунке 1) при использовании КПЕ большой ёмкости.

Постройка приёмника

Некоторых начинающих любителей пугает то, что придётся самому наматывать катушку индуктивности. Иногда для этого может потребоваться дополнительная пара рук. Для обмотки используется медный изолированный монтажный провод толщиной без изоляции 0,6 мм. Перед тем как вы начнёте наматывать катушку, просверлите монтажное отверстие на дне каркаса. Далее просверлите два отверстия наверху, там где начинаются витки катушки. (Наматывая катушку на каркасе сверху вниз необходимо оставить достаточное свободное место на торце каркаса, что бы катушка была подальше от печатной платы — это предотвратит попадание в магнитное поле катушки любых металлических частей, что может ухудшить добротность, и как следствие снизит селективность.) Проденьте один конец монтажного провода внутрь каркаса, и вытащите через соседнее отверстие. Завяжите узел в том месте, где провод входит в отверстие — это удержит провод на месте и предотвратит дальнейшее ослабление витков. Оставьте у каждого отвода по 5..7,5 см провода, что бы можно было подключить катушку к схеме. Наматывать можно в любом направлении, по часовой или против часовой стрелки. Плотно натягивайте витки, считая их по мере намотки. Наматывайте катушку виток к витку и не давайте виткам ослабнуть; для этого придётся немного попрактиковаться.

Что бы сделать отвод, намотайте 11 витков. Удерживая провод большим и указательным пальцем, пометьте место отвода и удалите в этом месте изоляцию с провода. Припаяйте к отводу кусок провода длиной 5..7,5 см. Продолжайте намотку, пока не намотаете остальные витки (катушка содержит всего 13 витков). Удерживайте конец провода на месте с помощью клейкой ленты, и просверлите ещё два отверстия в каркасе, где кончается намотка. Просуньте провод в одно отверстие и вытащите из другого, и завяжите узел на конце, что бы удержать намотку на месте. Когда катушка будет закончена, удалите клейкую ленту и аккуратно припаяйте три вывода (верхний, отвод и нижний) к своим местам на плате, стараясь при этом делать соединения как можно короче.

Для получения лучших результатов плавающий детектор должен быть подсоединён используя короткие, прямые проводники. Но не все компоненты монтируются на печатной плате. Смонтируйте регулятор громкости, R5 ближе к настроечному конденсатору C1. Соедините диод D1, конденсатор C4 и резистор R4 последовательно между «горячим» выводом (статором) переменного конденсатора C1 и верхнем по схеме выводом регулятора громкости.

Дополнения

Точная настройка

К приёмнику можно добавить узел точной настройки, используя схему, изображённую на врезке к рисунку 1. Диод D6 работает в качестве варикапа. По мере того как напряжение со среднего вывода переменного резистора точной настройки R8 повышается, ёмкость обратновключённого диода понижается. Узел точной настройки простой и его легко добавить в схему, но он вносит дополнительную ёмкость в колебательный контур, что снижает частотный диапазон приёмника. Это можно компенсировать уменьшением количества витков катушки L1.

Добавление второго диапазона

Если вы хотите иметь двухдиапазонный приёмник с нормальной настройкой, используйте КПЕ ёмкостью 150 пФ и установите дополнительный переключатель с короткими выводами, который будет подключать дополнительный слюдяной конденсатор ёмкостью 250 пФ параллельно конденсатору переменной ёмкости C1. При подключённом дополнительном конденсаторе приёмник будет перекрывать 80-метровый диапазон.

Установка приёмника в корпус

Рекомендуемый корпус от Радио Шэк имеет в своём составе металлический и пластиковый верх. Используйте верхнюю металлическую пластину в качестве передней панели, привинтив её к боку корпуса с помощью двух маленьких винтов и гаек с помощью предварительно просверленных отверстий. Далее просверлите отверстия под органы управления и разместите на передней панели два переменных резистора, один конденсатор переменной ёмкости и выключатель. Приёмником будет легче пользоваться если разместить конденсатор настройки и резистор, управляющий регенерацией с противоположных краёв передней панели. Регулятор громкости и регулятор регенерации лучше разместить внизу передней панели, что бы проводники, идущие к печатной плате, были как можно короче. Можно использовать монтажный провод из Радио Шэка для подключения регуляторов громкости и регенерации, если свить эти провода, и длина этих проводников должна быть как можно короче. Так же можно использовать экранированный провод для этих соединений. Выключатель питания может быть смонтирован в любом удобном месте. Используйте одно из двух оставшихся отверстий передней панели для подключения общего провода к печатной плате. Прикрутите печатную плату и катушку индуктивности ко дну корпуса, используя небольшие винты. Смонтируйте разъём под наушники на задней стороне корпуса, ближе к печатной плате и усилителю LM386. Прикрепите 1-метровую антенну к одному из задних углов корпуса с помощью винтов и гаек.

Если вы используете гнездо для наушников J1 из РадиоШэка (RS 274-276), то соедините вместе контакты 2 и 5, и подсоедините их к конденсатору C8. Соедините контакт 1 с общим проводом. Если вы собираетесь использовать небольшой громкоговоритель, то подсоедините его к контактам гнезда 1 и 3. В этом случае если в гнездо вставить разъём наушников, то динамик автоматически отключится.

Тестирование и работа с приёмником

Установите регуляторы громкости и регенерации в среднее положение, подключите наушники, разверните антенну, подключите батарею и включите питание. Для проверки работы аудио усилителя поднесите палец к среднему выводу регулятора громкости, в наушниках должен будет появится гул переменного тока. Если аудио усилитель исправен, покрутите регулятор регенерации, что бы в наушниках появился звук, говорящий о том, что транзистор Q1 работает. Если генерации нет, внимательно проверьте монтаж и измерьте напряжения в точках, отмеченных на схеме с помощью высокоомного цифрового вольтметра или мультиметра. Наиболее часто встречающиеся ошибки — это неправильное подключение транзистора (перепутаны местами коллектор и эмиттер) или неправильное подключение выводов катушки индуктивности к плате.

Используйте обе руки для управления приёмником: одна для настройки, другая — для регулирования регенерации. Для приёма широковещательных АМ радиостанций диапазонов 40 метров необходимо установить уровень регенерации чуть ниже порога возникновения колебаний. Для приёма телеграфных (CW) и однополосных (SSB) радиостанций уровень регенерации нужно чуть увеличить, что бы возникли колебания небольшой амплитуды. Приёмник может принимать множество станций со штыревой антенной, применение заземления сильно уменьшит эффект влияния ёмкости рук на настройку. Что бы можно было принимать больше радиостанций в дневные часы, в качестве внешней антенны следует использовать изолированный монтажный провод длиной 3..4,5 метров (или длиннее). Просто обмотайте несколько раз конец этого провода вокруг штыревой антенны.

Если вы работаете с этим приёмником поблизости от других радиоприёмников, то 30 микроваттный генератор может им помешать. Тем кто заинтересован в постройке более совершенного регенеративного приёмника для серьёзного приёма CW и SSB станций должны прочитать статью «Конструкция регенеративного приёмника с высокими характеристиками». Вы так же можете посмотреть проекты по адресу http://www.electronics-tutorials.com/receivers/regen-radio-receiver.htm

Примечания

Хотя эта схема содержит мало компонентов, её конструкция и принцип действия не просты. Этот проект эволюционировал из нескольких (менее эффективных) ранних версий, и он является результатом многих лет экспериментирования и тестирования.

Колебательный контур, состоящий из конденсатора C1 и катушки L1, настроен на входной сигнал, поступающий со штыревой антенны. Регенеративный ВЧ усилитель на транзисторе Q1 включён по схеме генератора Хартли с заземлённой базой. Его положительная обратная связь обеспечивает усиление сигнала примерно в 100 000 раз. Селективность так же увеличивается, так как регенерация создаёт отрицательное сопротивление в регенеративной цепи транзистора Q1, в результате чего снижается положительное сопротивление катушки L1 (а так же снижаются потери в конденсаторе C1). Так как добротность Q индуктивности L1 равна XL/R, то селективность увеличивается по мере увеличения уровня регенерации. Комбинация очень низкой рабочей мощности, всего 30 мкВт и использования простой штыревой антенны делают приёмник мобильным и предотвращают создание им помех другим радиоприёмникам, расположенным поблизости.

Биполярный транзистор Q1 имеет очень высокое усиление. Хотя он обеспечивает чрезвычайно высокую чувствительность, плавное управление регенерацией было бы невозможно без применения специальных схемотехнических решений. Во-первых, на диодах D2-D4 собран простой стабилизатор напряжения, обеспечивающий низкое напряжение питания транзистора Q1, так что этот транзистор работает на начальном участке своей вольт-амперной характеристики. Стабилитрон здесь не использовался, так как необходимое напряжение стабилизации в схеме всего лишь 1,4 Вольт и нужно что бы схема потребляла как можно меньше энергии (кроме того, кремниевые диоды недороги и их легко найти). Во-вторых, резисторы R1 и R2 обеспечивают очень большое отрицательное смещение, которое так же помогает смягчить обычно резкий переход к генерации транзистора Q1. И наконец переменный резистор R2, управляющий регенерацией, при установке в положение минимального сопротивления обеспечивает максимальный коэффициент усиления транзистора Q1 (т.к. смещение стало меньше), но в то же время низкое сопротивление переменного резистора уменьшает регенерацию, так как сильнее ослабевает сигнал, поступающий на эмиттер транзистора Q1 с индуктивности L1 через конденсатор C2. Эти два противоположных условия помогают линеаризовать обычно очень экспоненциальное увеличение регенерации по мере того, как сопротивление резистора R2 уменьшается при регулировке. В результате получается очень плавное управление регенерацией, чего обычно не наблюдается при использовании биполярных транзисторов в регенеративных схемах.

Несколько важных особенностей этой схемы позволяют получить высокую селективность и сохранить высокий коэффициент усиления регенеративного каскада. Во-первых, применяется простая штыревая антенна. Поэтому коллектор транзистора Q1 не перегружается, и не вносится существенная ёмкость параллельно конденсатору C1 (в противном случае рабочий диапазон частот приёмника снизился бы). На диоде D1 и конденсаторе C4 собран «плавающий» детектор, который обеспечивает очень большую чувствительность при небольшой нагрузке на транзистор Q1. Обратите внимание, что относительно небольшое обратное сопротивление диода 1N34 обеспечивает необходимый разряд конденсатора C4. Комбинация регенеративного ВЧ каскада с большим коэффициентом усиления и очень чувствительного диодного детектора обеспечивает чувствительность, не хуже чем у многих супергетеродинных приёмников, при этом потребляя ток около 16 мкА (при среднем положении движка переменного резистора R2, около порога возникновения генерации).

Регулятор громкости R5 устанавливает уровень аудиосигнала на входе усилителя звуковой частоты LM386. Конденсатор C7 устанавливает коэффициент усиления LM386 равный 200. Что бы сильно не нагружать транзистор Q1, нижний по схеме вывод регулятора громкости R5 и вывод 3 усилителя LM386 «плавают» выше уровня земли, так что оба входа микросхемы соединены по переменному току. Это очень важно. Выходное напряжение микросхемы LM386 внутри неё смещено до половины напряжения питания. Однако если бы регулятор громкости 100 кОм был бы соединён по постоянному току с LM386 (нижний вывод по схеме резистора R5 и вывод 3 LM386 были бы соединены с общим проводом), то высокие входные токи смещения вызвали бы очень большое напряжение смещения на выходе, порядка нескольких вольт (на входе микросхемы LM386 стоит резистор сопротивлением 50 кОм, а типичный входной ток её смещения равен 250 нА — если умножить 50 кОм на 250 нА и на коэффициент усиления 200 (0. 000250мА * 50кОм * 200) получим 2,5 Вольт на выходе). Не соединяя с общим проводом нижний по схеме вывод регулятора громкости и вывод 3 микросхемы LM386, оба её входа будут теперь под одинаковыми потенциалами по постоянному току независимо от входных токов смещения (и сопротивление обоих входов будет по 50 кОм).

Конденсатор C5 является элементом фильтра низкой частоты, который блокирует попадание высокой частоты на вход аудиоусилителя. Без этого высокая частота может пройти через усилитель LM386 в наушники или громкоговоритель, откуда может попасть в антенну, и в результате этого образовавшаяся обратная связь может привести к самовозбуждению схемы. Конденсатор C5 так же улучшает качество аудиосигнала и немного увеличивает аудиоселективность. Резистор R4 изолирует низкочастотный фильтр от детектора при верхнем положении движка регулятора громкости, иначе происходила бы расстройка приёмника. Конденсаторы C10, C12 и C13 блокируют цепи питания по переменному току и изолируют высокочастотные и аудио каскады. Из-за долгого времени заряда конденсатора C12 через резистор R7 детектору понадобится примерно 7 секунд после включения, что бы перейти в рабочий режим, что в общем-то не проблема.

Диод D5 защищает приёмник от неправильного подключения батареи питания. Катушка L1 намотана на стандартном футляре от фотоплёнки диаметром 35 мм или на ёмкости из-под лекарств диаметром 25 мм. Здесь не использована катушка на ферритовом кольце по той причине, что её магнитопровод может войти в насыщение (и тем самым расстроить контур) при критическом уровне регенерации, но в основном потому, что начинающим нужно то, что легко найти и что их не спугнёт. Заметьте что селективность схемы более чем адекватна (для приёмника начинающего) при использовании футляра от фотоплёнки и это ещё вопрос, принесёт ли использование тороидального магнитопровода существенное улучшение параметров приёмника (хотя было бы интересно это проверить).

В качестве конденсатора C1 можно использовать любой конденсатор переменной ёмкости с воздушным диэлектриком с максимальной ёмкостью от 100 до 365 пФ. Перекрытие по частоте будет разным с разными КПЕ, но в любом случае будет перекрыт 40 метровый любительский диапазон плюс несколько международных вещательных диапазонов. При использовании переменного конденсатора с широким диапазоном перестройки (например, 10..365 пФ) будет сложнее настраиваться на станции, чем при использовании конденсатора меньшей ёмкости (например, 10..150 пФ). Поэтому при использовании конденсаторов большой ёмкости рекомендуется использовать устройство плавной настройки.

Увеличивая ёмкость конденсатора C1 (или увеличивая количество витков катушки L1) можно снизить диапазон принимаемых частот вплоть до средних или даже длинных волн. Но очень важно ограничить диапазон полного перекрытия по частоте, что бы было легко настраиваться на радиостанции. Поэтому максимальная ёмкость переменного конденсатора выбрана равной 365 пФ. Ещё лучше, что бы она была в диапазоне 100..150 пФ. Вы всегда можете подключить дополнительные конденсаторы параллельно КПЕ что бы сдвинуть вниз рабочий диапазон частот.

В приёмник может быть добавлено устройство точной настройки, в котором в качестве варикапа используется диод D6. При увеличении напряжения, снимаемого с подвижного контакта переменного резистора R8, ёмкость обратновключённого диода будет уменьшаться. Узел точной настройки простой и его легко добавить в схему, но он вносит дополнительную ёмкость в колебательный контур, что снижает частотный диапазон приёмника. Это можно компенсировать уменьшением количества витков катушки L1 (но необходимо поддерживать пропорциональное количество витков от отвода катушки — например, если уменьшить общее количество витков на 25%, то и отвод нужно делать от числа витков, на 25% меньше изначальных, и т.д.).

Обратите внимание, что в качестве R8 используется логарифмический резистор. Он должен быть включён так, что бы при движении его подвижного контакта вверх напряжение на диоде D6 увеличивалось. Применение логарифмического потенциометра помогает линеаризовать настройку, иначе бы ёмкость D6 снижалась бы экспоненциально. Ёмкость конденсатора C15 должна быть очень маленькой — не более 10 пФ. При большей ёмкости увеличится диапазон перекрытия частот узлом плавной настройки, но диод D6 будет нагружать контур L1C1, что приведёт к снижению усиления и селективности.

При использовании штыревой антенны и приёме слабых станций (например днём) этот приёмник легко расстроить изменением ёмкости рук. Это можно компенсировать несколькими способами. 30 или 60 см провода можно подключить к металлической передней панели или подключить внешнюю антенну (кусок провода произвольной длины), обмотав её концом штыревую антенну. Будьте осторожны и не перегрузите регенеративный каскад на транзисторе Q1, используя слишком сильную связь с внешней антенной.

Чарльз Китчин, N1TEV

BACK

Regen Radio » Заметки по электронике

Регенеративный приемник или регенеративное радио обеспечивает значительное увеличение усиления и избирательности по сравнению со стандартным настроенным радиочастотным приемником.

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

Регенеративный приемник, regen radio был популярным видом радиоприемника в 1920-х и 1930-х годов.

В результате эта форма радио заслуживает своего места в этом обзоре различных доступных типов радио.

История регенеративного приемника

Регенеративное радио было одним из многих изобретений Эдвина Армстронга в области радиотехнологий. Он изобрел и запатентовал регенеративную схему, когда учился в колледже, в 1914 году.

Хотя изобретение регенеративного приемника обычно приписывают Армстронгу, другие оспаривали это. Ли де Форест подал патент в 1916 лет, и он подал иск, который длился более 12 лет. Это отразилось в судах и, наконец, закончилось в Верховном суде США, где Армстронг проиграл.

Регенеративный ресивер широко использовался в 1920-х и 30-х годах, потому что он мог обеспечить высокий уровень усиления и селективности при небольшом количестве клапанов или трубок. Поскольку стоимость этих устройств была высокой и они часто работали от батарей, ключевым моментом было минимизация количества ступеней. В результате регенеративный приемник стал популярной радиотехнологией.

Регенеративный приемник был особенно популярен среди радиолюбителей. Поскольку им пришлось создавать все свое оборудование в 1920-х и 30-х годах, более простая конструкция регенеративного радио означала, что они были более достижимы, чем супергетеродин, который на самом деле только начинал использоваться.

Основы регенеративного ресивера

ВЧ-усилитель имеет контур обратной связи, который возвращает часть выходного сигнала обратно на вход, так что сигналы в контуре находятся в фазе. Таким образом, любой сигнал, который находится в усилителе, будет многократно усиливаться, и это может увеличить уровни усиления в 1000 и более раз.

Теоретически обратная связь с выхода на вход должна обеспечивать бесконечное усиление, но в действительности такие факторы, как насыщение усилителя и фазовые задержки, означают, что в действительности этого достичь невозможно.

Другим важным фактором является селективность. Поскольку в усилителе с обратной связью есть настроенная схема, усиление увеличивается вокруг точки резонанса, а не по мере удаления от нее. Это означает, что добротность катушки эффективно увеличивается, обеспечивая гораздо более высокую степень селективности.

Улучшение селективности также можно увидеть, если понять, что регенерация вводит в цепь элемент с отрицательным сопротивлением. Это означает, что общее сопротивление в цепи уменьшается. Поскольку добротность резонансного контура равна реактивному сопротивлению, деленному на сопротивление, добротность контура значительно увеличивается, что приводит к заметному улучшению селективности.

Таким образом, регенеративное радио преодолевает многие недостатки базового TRF и имеет уровень производительности, который во многих аспектах не сильно уступает супергетеродинному приемнику.

Работа ресивера рекуперации

Для работы с регенеративным радиоприемником требуется немного больше навыков, чем с более обычными супергетеродинными приемниками.

Регенерация имеет так называемую регенерацию или управление реакцией. Это определяет степень обратной связи, введенной в цепи.

Регулировка уровня регенерации или реакции, позволяющая контролировать уровень обратной связи. То, как это контролируется вместе с настройкой, позволяет использовать приемник для приема различных режимов передачи.

• AM-прием:  Для приема AM с использованием регенеративного приемника регенерация обратной связи или управление реакцией регулируются для обеспечения максимального усиления, не позволяя схеме колебаться. Кроме того, точка непосредственно перед осцилляцией может привести к небольшим дополнительным искажениям, поэтому для оптимального приема может потребоваться очень незначительное отключение регулятора. В этот момент уровень обратной связи обеспечивает не только дополнительное усиление, но и дополнительную избирательность, достаточную для большинства ситуаций. Возможно, что при некоторых обстоятельствах чрезвычайно сильные сигналы слышны в широком диапазоне частот.
• Прием сигналов Морзе/CW:   При использовании регенеративного приемника для приема сигналов Морзе или CW уровень обратной связи регулируется таким образом, чтобы схема колебалась. При настройке приемника на несколько сотен герц в сторону от сигнала колебания в приемнике смешиваются с входящим сигналом, образуя ритм, тем самым обеспечивая прерывистый звуковой тон при включении и выключении сигнала Морзе для представления символов Морзе.
• Прием SSB:   Для однополосного приема SSB регенеративный приемник снова необходимо настроить на генерацию. Это колебание действует как генератор частоты биений / генератор вставки несущей и повторно вводит подавленную несущую для демодуляции. Таким образом, регенеративный приемник может разрешать сигналы SSB. Обычно настройку приемника необходимо настроить на правильную сторону сигнала, чтобы сигнал звучал разборчиво.

Предупреждение

При работе регенеративного приемника вблизи колебаний или при колебаниях могут возникать помехи, особенно если нет предусилителя РЧ для изоляции регенеративного детектора от антенны.

Достоинства/недостатки регенеративного ресивера

Регенеративный радиоприемник имеет много преимуществ, которые означают, что он использовался во многих приложениях в течение многих лет. Однако он также имеет некоторые недостатки, которые необходимо помнить при рассмотрении вопроса о его использовании.

Несмотря на свои недостатки, регенеративные приемники все же имеют некоторые преимущества, хотя, как и другие типы приемников, предлагают более высокие уровни производительности и проще в использовании. В результате регенеративный приемник в наши дни не получил широкого распространения.

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

Регенеративные ресиверы

Регенеративные приемники обеспечивают удивительный уровень производительности всего за несколько составные части. Они преуспевают в приеме амплитудно-модулированных сигналов ниже уровня AM. диапазон вещания до более высоких коротковолновых диапазонов, выше которых сверхрегенеративный детектор становится лучшим выбором. Доступно множество конструкций регенеративных приемников. и большинство будет делать прекрасную работу. Регенерация представляет собой схему генератора с коэффициентом усиления. элемент управления, который позволяет пользователю настроить обратную связь до точки чуть ниже колебаний или, довольно часто чуть выше критического уровня, так что присутствуют небольшие колебания. Типичная рекуперация использует катушку с ответвлениями или дополнительные обмотки для подключения к настроечный бак и настроечный конденсатор обеспечивают общую емкость бака. Преимущество этого подхода в том, что диапазон настройки максимален, так как нет фиксированных конденсаторы, вносящие вклад в бак. Недостатком является то, что используются специальные, изготовленные вручную катушки. требуется. Показанные ниже регенерации используют емкостные отводы для достижения требуемой обратной связи и, как и следовало ожидать, диапазон настройки ограничен примерно двумя к одному. Например, Диапазон вещания AM потребует двух катушек индуктивности для настройки, возможно, от 500 кГц до 1 МГц и 9от 00 кГц до 1,8 МГц. Этот недостаток на самом деле не так важен, когда один считает преимущество возможности использовать литые катушки индуктивности заводского изготовления! Если построен многодиапазонный приемник, будет еще пара положений переключателя диапазонов. На самом деле, более низкий диапазон настройки немного упрощает тонкую настройку, что очень важно для достижения максимальной производительности.

Базовый приемник показан ниже. Компоненты не являются критическими, и значения были в значительной степени первые найденные на скамейке, которые были близки к «правильному» значению так что не стесняйтесь экспериментировать. Транзистор может быть практически любым слабосигнальным NPN. в том числе 2Н4401, 2Н3904, 2N2222 и др. Аудиовыход довольно слабый и будет нужен усилитель для наушников или динамика. Смотрите страницу аудиоусилителя для подходящие усилители.

Ствольная коробка изготовлена ​​из окрашенного МДФ (средней плотности). ДВП). Этот материал отлично подходит для таких небольших проектов, как этот, и его легко доступны в магазинах товаров для дома. Ищите древесину с тускло-белой грунтовкой и очень мелкое «зерно». Паяные соединения были выполнены с помощью наконечников для пайки. закреплены шурупами 1/2 дюйма (см. крупный план). Предварительное сверление отверстий для шурупов рекомендуемые.

Катушка индуктивности является самым высоким компонентом на крупном плане и подключается к крошечные розетки для экспериментов. Этот индуктор может быть выбран с двухполюсным многопозиционный переключатель для многодиапазонного приемника. 220uHy настроит нижнюю часть Диапазон AM примерно от 570 кГц до 1,15 МГц, 5,6uHy будет настраиваться примерно от 3,5 МГц до 7,5 МГц. а 2,2 мкГн будет настраиваться от 5,6 МГц до 11,6 МГц. Для расчета катушек индуктивности эффективная подстроечная емкость составляет примерно от 85 пФ до 370 пФ.

Другой приемник был сконструирован с однокаскадным усилителем звука. подходит для вождения чувствительных наушников или наушников с кристаллами:

Регулятор регенерации устанавливался с помощью обычного углового кронштейна из того же дома магазин улучшений. Просто просверлите одно из отверстий, чтобы вместить горшок. Аудио усилитель. не показывает конденсатор на входе, потому что он уже есть на входе приемника выход. В этом усилителе нет ничего особенного, и многие заменители подходят.

Когда регулятор регенерации установлен слишком высоко, будет много визга и свиста как радио настроено. При слишком низком значении чувствительности не будет. Здесь нет замена опыту! После того, как желаемая станция найдена, управление регенерацией может быть тщательно продвинутый наряду с тщательной тонкой настройкой, чтобы получить наилучшие результаты. Регенерация фактически колеблется в этом режиме, но синхронизируется с сигналом. На самом деле, с тщательная настройка, с коллектора генератора может быть извлечена синусоида транзистор, синхронизированный с частотой радиопередатчика. я смог получить о Стабильность 0.1ppm от wwv и от местных радиостанций! Когда частота этого бедняги стандартная блокировка срывается, динамик пищит предупреждающе!

Карен из Великобритании построила произведение искусства:

Карен говорит:

Вот несколько фотографий моего законченного регенеративного радиоприемника!

На что обратить внимание:

1. Подключаемые катушки с помощью штекеров DIN.
2. Зажимы проводов динамиков для соединения антенны/земли.
3. «Основные» радиочастотные компоненты, построенные вокруг гнезда для катушки (максимальная стабильность).
4. «Подвесная» плата с нерадиочастотными и высокочастотными компонентами.

Также обратите внимание, что, хотя статоры подстроечного конденсатора заземляются через вал/втулку/шасси, я еще подключил пайку. если вы не при этом вы услышите шум из-за плохого контакта латунь-латунь.

Я использовал более высокий бета-транзистор для аудиоусилителя (BC549C). придает немного больше объема. Я также положил наушники с высоким импедансом в качестве коллекторная нагрузка. Пришлось поднять резисторы 470к до 1М (что тогда означало 1 мкФ между ними должен был снизиться до 470 н), чтобы снизить ток коллектора. я также поместите 10n на выход для наушников, иначе некоторые RF могут вернуть его кажется.

Вот некоторые улучшения от Майка:

Спасибо за ваши замечательные веб-страницы TechLib!

Я собрал ваш приемник регенерации и остался доволен его работой. я добавил несколько «прибамбасов», которые повышают простоту использования.

включают в себя колпачок с широким диапазоном, точный контроль регенерации, ловушку BCB и простой многополосный расположение катушки/переключателя, позволяющее настраивать большинство КВ-диапазонов (2,5–20 МГц), используя сигналы WWV на концах каждого диапазона (2,5, 5, 10, 20 МГц) для упрощения «калибровка» настроечного колпачка/катушки.