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.
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".