СУПЕР-РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ СХЕМЫ
Радио-всем, 1927, № 3
Радиолюбителям, работавшим с регенеративными схемами, хорошо известно, что чувствительность и сила приёма достигают наибольшего значения, когда обратная связь доведена до предела возникновения колебаний (См. "Радио Всем" № 4 и 5 за 1926 г. статья "Явления обратного действия в ламповом приёмнике"). Но достичь этой предельной точки обратной связи, очевидно, не легко, т. к. число «радио-свистунов», отравляющих эфир своими регенераторами, чрезвычайно велико. При умелом пользовании регенерация является одним из наиболее чувствительных способов дальнего приёма, особенно для волн, короче 1000 м.
В начале 1922 года американский радио-инженер Армстронг разрешил задачу устойчивого регенеративного, приёма при обратной связи далеко за точкой появления колебаний, достигая при этом почти в 1000 раз большей силы приёма, нежели при обычной регенерации. При демонстрации в Радио-Клубе в Нью-Йорке своей новой схемы сверх- или супер - регенеративного приёма Армстронг принимал на громкоговоритель на рамку со стороной в 50 см на две лампы, с помощью одной ступени усиления низкой частоты, передачу из Сан-Франциско, расположенного от Нью-Йорка на расстоянии около 4000 км.
Несмотря, однако, на такую исключительную чувствительность, схема эта до сего времени не вытеснила из широкой эксплуатационной и любительской практики многоламповые усилители и приёмники, т. к. суперрегенератор требует очень сложной настройки и чрезвычайной тщательности изготовления и сборки. Но в радиолюбительской среде, особенно богатой опытом-американской и английской, супер-регенеративные схемы нашли довольно широкое распространение.
Регенерация.
В обыкновенной регенеративной схеме, как известно, путём увеличения обратной связи, увеличивается ток в приёмном контуре. Увеличение тока в контуре, при сохранении без изменения самоиндукции и ёмкости контура, а также величины напряжения от приходящих сигналов, равносильно уменьшению потерь на преодоление сопротивления контура или, иными словами, уменьшению сопротивления контура. Последнее мы можем рассматривать, как введение в контур некоторого отрицательного сопротивления, которое в зависимости от своей величины может нейтрализовать или скомпенсировать либо только часть сопротивления контура, либо все сопротивление, либо может оказаться больше сопротивления контура. Б первом случае приёмный контур будет обладать некоторым сопротивлением и собственные колебания в нём не возникнут; в последнем случае сопротивление контура станет отрицательным и под воздействием приходящих сигналов в контуре возникнут собственные колебания, которые будут продолжаться и после того, как приходящие сигналы прекратились, т.е. лампа будет генерировать. В том случае, когда сопротивление контура полностью скомпенсируется отрицательным сопротивлением от обратной связи, т.е. сделается равным нулю, ток, а вместе с тем и чувствительность приёма, могли бы возрасти до бесконечности, если бы анодный ток лампы при достаточных положительных значениях на сетке не возрастал до насыщения.
Принцип суперрегенерации.
Идея суперрегенерации заключается в том, чтобы приёмному контуру давать периодически возможность достигать отрицательного сопротивления, не давая, однако, ему возможности генерировать. Для этого сопротивление контура меняется автоматически несколько десятков тысяч раз в секунду между положительным и отрицательным значениями, причём среднее значение сопротивления должно остаться положительным. В течении тех полупериодов, когда сопротивление контура будет отрицательным, мы получим наибольшее усиление приходящих сигналов.
Это автоматическое изменение сопротивления приёмного контура или дробление работы регенератора с сильной обратной связью достигается различными путями.
Армстронг для этой цели применил дополнительные колебательные контура, дающие колебания с частотой около 12-15 тысяч периодов в секунду. Эти колебания воздействуют либо на сетку, либо на анод регенератора и, таким образом, периодически меняют режим его работы.
Другим путём добился суперрегенерации Флюэлинг. Соответствующим подбором сопротивления и ёмкости конденсаторов в цепи сетки регенератора, Флюэлинг добился дробления работы последнего. Сопротивления и ёмкости, вследствие накопления на них под влиянием колебаний в приёмном контуре электронов от сетки лампы, периодически заряжаются и разряжаются, тем самым прерывая периодически генерацию регенератора.
Суперрегенератор Армстронга.
Оригинальная схема суперрегенерации Армстронга приведена на рис. 1. В этой схеме имеются два колебательных контура. Вторая лампа представляет собой генератор незатухающих колебаний с частотою около 12-15 тысяч пер./сек. (L1 - Сотовая катушка в 1500 витков, C1 - конденсатор ёмкостью около 1200 с.м и L2 - сотовая катушка в 1250 витк.). Если в анодную цепь этой лампы включить телефон, то генерация слышна в виде очень высокого тона.
Рис. 1. Суперрегенератор Армстронга
Первая лампа представляет собою обычный регенератор, к сетке которого от регенератора в 12-15000 периодов подводится переменное напряжение, играющее роль добавочного напряжения сетки. Таким образом, на сетку первой лампы около 15000 раз в секунду даётся то положительное, то отрицательное напряжение и благодаря этому, даже при более сильной обратной связи, генерация в приёмном контуре L3 C2 возникнуть не может. Однако, действие обратной связи на сопротивление приёмного контура и обусловленная этим высокая чувствительность приёма при этом сохраняются. Приходящие колебания принимаются, очевидно, наиболее сильно во время отрицательных полупериодов вспомогательной частоты (в 12-15 тыс. пер./сек.), а сила приёма будет тем больше, чем больше приходящих колебаний попадает на сетку за этот полупериод; следовательно, чувствительность и усиление такого устройства будут тем более, чем больше будет отношение частоты приходящих колебаний к частоте вспомогательной. А так как длина волны зависит от частоты и обратно пропорциональна ей (чем больше частота - тем короче волна), то можно сказать, что усиление будет тем больше, чем короче принимается волна и чем длиннее волна вспомогательного контура. (Усиление К = n/n0, где n - частота приходящих и n0 - вспомогательных колебаний. Так как длина волны λ = (3*108)/n, т.е. обратно пропорциональна частоте, то можно принять: К = λ0/λ, где λ0 - длина волны вспом. контура и λ - приходящих колебаний). Отсюда следует, что суперрегенеративный приём будет тем чувствительней, чем короче принимаемая волна, а поэтому является пригодным лишь для сравнительно коротких волн.
Длину волны вспомогательных колебаний можно увеличивать лишь до известного предела, обусловленного границей слышимости этих колебаний. Их выбирают такой, частоты, чтобы они давали не утомляющий слух и не мешающий приёму высокий тон - своего рода фон, на котором слышна передача. Обычно частоту вспомогательного контура n0 берут от 20 до 10 тыс. пер./сек., соответствующие длине волны от 15 до 30 тыс. м.
Данные элементов контура первой лампы ничем не отличаются от данных обычной регенеративной схемы. В качестве L3 и L4 применяются сотовые катушки в 50 и 75 витков, конденсатор С2 переменной ёмкости до 300-400 см. Вместо антенны применяется рамка в 12 витков со стороной квадрата в 50 см. В случае необходимости можно вместо телефона присоединить ещё одну ступень усиления низкой частоты.
Порядок приведения в действие суперрегенеративной схемы (рис. 1) следующий:
Удостоверившись в правильном включении катушек L2 и L4 (витки катушек обратной связи должны быть направлены обратно виткам контура), увеличивают накал ламп до нормального.
При правильно собранной схеме в телефоне должен быть слышен тон вспомогательных колебании (контура L1 С1). При увеличении затем обратной связи первой лампы, кроме вспомогательного тона, в телефоне будет слышен сильный шум, указывающий на наличие генераций в первой лампе. В этом состоянии схема является чрезвычайно чувствительной к приходящим сигналам. Настроившись затем на желаемую станцию, уменьшением обратной связи между L3 и L4, добиваются чистоты приёма.
Если первую лампу использовать также в качестве генератора вспомогательных колебаний, можно осуществить суперрегенеративной приём с одной лампой. Подобная схема приведена на рис. 2. Приёмный контур состоит из рамки и конденсатора С1. Обратная связь осуществляется через внутриламповую ёмкость анод-сетка и регулируется изменением настройки колебательного контура.
Рис. 2. Суперрегенератор с одной лампой
L2 С2 в цепи анода (вместо L2 С2 может быть взят вариометр с параллельно приключённой постоянной ёмкостью). Вспомогательная частота получается в контуре L3 L4 С3 (L3 и L4 сотовые катушки в 1200 и 1500 витков; С3 - конденсатор постоянной ёмкости в 2000 см).
Суперрегенератор Флюэлинга.
На рис. 3 представлена одна из форм Флюэлинговского суперрегенератора. Конденсатор переменной ёмкости С2 (с максимальной ёмкостью в 300 см) служит для регулировки частоты перерывов генерации. Обратная связь L1 L2 должна быть сильная. В качестве самоиндукций лучше применять катушки корзиночного типа (для диапазона волн от 200 до 1800 м - набор от 35 до 150 витков для контура сетки и 75-100 витков для обратной связи). Конденсаторы С3, С4 и С5 постоянной ёмкости соответственно в 10000, 5000 и 5000 см. Сопротивление утечки сетки равно около 2,5-3 мегом; С1 - переменный конденсатор до 500 см.
Рис. 3. Суперрегенератор Флюэлинга
Настройка производится следующим образом: при нормальном накале лампы устанавливают С2 приблизительно на 70 см, затем регулируют обратную связь до получения генерации (шум в телефоне). При наличии приходящих колебаний, последние обнаруживаются в телефоне в виде свиста. Настройку производят конденсатором С1. Изменением ёмкости С2 добиваются прекращения резкого свиста и требуемой чистоты приёма.
Остальные существующие типы суперрегенераторов являются лишь некоторым изменением основных схем Армстронга или Флюэлинга, поэтому мы на описании их не останавливаемся.
Заключение.
В заключение необходимо ещё раз напомнить, что суперрегенераторы требуют особенной тщательности при сборке и настройке и поэтому являются доступными лишь тем радиолюбителям, которые хорошо знакомы с работой ламповых регенераторов. Б случае применения вместо рамки открытых антенн, рекомендуется использовать комнатные антенны.
Инж. Г. Гартман.