Szuperregeneratív vevő: leírás, jellemzők, működési elv, alkalmazás

Elektronika

Tartalomjegyzék:

Szuperregeneratív vevő: leírás, jellemzők, működési elv, alkalmazás
Szuperregeneratív vevő: leírás, jellemzők, működési elv, alkalmazás
Anonim

A szuperregeneratív vevőkészüléket évtizedek óta használják, különösen VHF-en és UHF-en, ahol egyszerű áramkört és viszonylag magas teljesítményszintet kínál. Ez az érzékelő vákuumcsöves változatában volt először népszerű az 1950-es évek végén és a 60-as évek elején a VHF vétel idején. Ezt követően a tranzisztoros változat egyszerű áramköreiben használták. Ez a kialakítás okozta a 27 MHz-es CB rádiók sziszegő hangját. Manapság a szuperregeneratív rádiózás már nem olyan népszerű, bár számos olyan alkalmazás létezik, amely még mindig érdekli a kortársakat.

A rádió története

A rádiózás története

A szuperregeneratív vevőegység története feltalálásának legkorábbi napjaiig vezethető vissza. 1901-ben Reginald Fessenden modulálatlan szinuszhullámot használt a vevőjében egy egyenirányító kristálydetektorhoz.rádiójel a vivő rádióhullám-vivőtől és az antennától eltérő frekvencián.

Később, az első világháború idején a rádióamatőrök elkezdték kihasználni a megfelelő átviteli minőséget és érzékenységet biztosító rádiótechnikát. Lucien Levy mérnök Franciaországban, W alter Schottky Németországban, végül a szuperheterodin technikával tisztelt ember, Edwin Armstrong megoldotta a szelektivitás problémáját, és megépítette az első működő szuperregeneratív rádiót.

Abban a korszakban találták fel, amikor a rádiótechnika nagyon egyszerű volt, és a szuperregeneratív vevőegységből hiányoztak a manapság magától értetődő tulajdonságok. A szuperheterodin rádióvevő (superheterodyne) teljes nevén - szuperszonikus heterodin vezeték nélküli vevő - fontos előrelépést jelentett a tudomány és a technológia fejlődésében, bár kezdetben nem terjedt el széles körben, mert sok szelepet, csövet és egyéb terjedelmes alkatrészt tartalmazott. Ráadásul akkoriban a rádió nagyon drága volt.

Super Receiver alapjai

A Super Receiver alapjai

A szuperregeneratív vevőegység egy egyszerű regeneratív rádión alapul. A regenerációs ciklusban egy második rezgési frekvenciát használ, amely megszakítja vagy csillapítja a főfrekvenciás rezgéseket. A rezgéscsillapítás általában a hangtartomány feletti frekvenciákon működik, például 25 kHz és 100 kHz között. Működés közben az áramkörnek pozitív visszacsatolása van, így már kis mértékű zaj is a rendszer oszcillációját okozza.

RF erősítő kimeneta vevőben pozitív visszacsatolás van, pl. a kimenő jel egy része fázisban kerül vissza a bemenetre. A jelenlévő jelek ismétlődően felerősödnek, ami a jelerősség ezerszeresére vagy még többre erősítését eredményezheti. Bár az erősítés rögzített, a végtelenhez közelítő szintek is elérhetők visszacsatolási technikákkal, például egy szuperregeneratív akkumulátorcsöves vevő lengésponti áramkörével.

A regeneráció negatív ellenállást vezet az áramkörbe, és ez azt jelenti, hogy az általános pozitív ellenállás csökken. Ráadásul az erősítés növekedésével az áramkör szelektivitása nő. Ha az áramkört visszacsatolással üzemeltetik úgy, hogy az oszcillátor megfelelően működjön a rezgési tartományban, másodlagos alacsony frekvenciájú rezgés lép fel. Megsemmisíti a magas frekvenciájú rezgés frekvenciáját.

A koncepciót eredetileg Edwin Armstrong fedezte fel, aki megalkotta a „szuper helyreállítás” kifejezést. Ezt a rádiótípust pedig szuperregeneratív csöves vevőnek hívják. Ezt a sémát a rádió minden formájában alkalmazták, a hazai rádióadóktól a televíziókig, nagy pontosságú tunerekig, professzionális kommunikációs rádiókig, műholdas bázisállomásokig és még sok másig. Gyakorlatilag az összes sugárzott rádió, csakúgy, mint a televíziók, a rövidhullámú vevőkészülékek és a kereskedelmi rádiók, a szuperheterodin elvet alkalmazták működésük alapjául.

Adó előnyei

A Superheterodyne rádió számos előnnyel rendelkezik a rádiózás többi formájával szemben. Ennek következtében az őA szuper-regeneratív tranzisztoros vevő továbbra is a rádiótechnika egyik fejlett módszere maradt. És bár manapság más módszerek kerülnek előtérbe, a szuper-vevőkészüléket még mindig nagyon széles körben használják, tekintettel az általa kínált funkciókra:

  1. Záró szelektivitás. A vevőegységek egyik fő előnye, hogy közel van a kínált szelektivitáshoz.
  2. Rögzített frekvenciájú szűrők használatával jó szomszédos csatornalevágást biztosít.
  3. Több mód vételére képes.
  4. A topológiának köszönhetően ez a vevőtechnológia sok különböző típusú demodulátort tartalmazhat, amelyek könnyen illeszthetők a követelményekhez.
  5. Nagyon magas frekvenciájú jelek vétele.

Az a ​​tény, hogy a szuperregeneratív FET vevő keverési technológiát használ, azt jelenti, hogy a vevőfeldolgozás nagy része alacsonyabb frekvencián történik, ami lehetővé teszi a magas frekvenciájú jelek vételét. Ezek és sok más előny azt jelenti, hogy a vevőkészülékre nemcsak a rádiózás kezdete óta van kereslet, hanem még sok éven át az is marad.

Szuperregeneratív FET-vevő

Találjuk ki. A szuperregeneratív vevő működési elve a következő.

Az antenna által felvett jel áthalad a vevőn és a keverőbe. Egy másik helyileg generált jel, amelyet gyakran helyi oszcillátornak neveznek, egy másik portra táplálják bekeverő és a két jel keveredik. Ennek eredményeként új jel generálódik az összeg- és különbségfrekvenciákon.

A kimenet az úgynevezett köztes frekvenciára kerül, ahol a jelet felerősítik és szűrik. A szűrő áteresztősávjába eső konvertált jelek bármelyike ​​átjuthat a szűrőn, és azokat az erősítő fokozatai is felerősítik. A szűrő sávszélességén kívül eső jeleket a rendszer elutasítja.

FET vevő

A vevő hangolása egyszerűen a helyi oszcillátor frekvenciájának megváltoztatásával történik. Ez megváltoztatja a bejövő jel frekvenciáját, a jelek átalakulnak és átjuthatnak a szűrőn.

Szuperregeneratív vevőhangolás

Bár összetettebb, mint néhány más típusú rádió, előnye a teljesítmény és a szelektivitás. Így a hangolás hatékonyabban képes eltávolítani a nem kívánt jeleket, mint más TRF (Tuned Radio Frequency) beállítások vagy rádióállomások, amelyeket a rádiózás korai napjaiban használtak.

A szuperheterodin rádió alapkoncepciója és elmélete magában foglalja a keverési folyamatot. Ez lehetővé teszi a jelek átvitelét egyik frekvenciáról a másikra. A bemeneti frekvenciát gyakran RF bemenetnek nevezik, míg a helyileg generált oszcillátorjelet helyi oszcillátornak, a kimeneti frekvenciát pedig közbenső frekvenciának nevezik, mert az RF és az audiofrekvenciák között van.

Egy alap egytranzisztoros szuperregeneratív vevő blokkvázlata a következő. NÁL NÉLkeverőben a két bemeneti jel (f1 és f2) pillanatnyi amplitúdója megszorozódik, ami (f1 + f2) és (f1 - f2) frekvenciájú kimeneti jeleket eredményez. Ez lehetővé teszi a bejövő frekvencia fix frekvenciáig történő továbbítását, ahol hatékonyan szűrhető. A helyi oszcillátor frekvenciájának megváltoztatása lehetővé teszi a vevő különböző frekvenciákra történő hangolását. A jelek két különböző frekvencián küldhetők a köztes fokozatokra.

Az RF hangolás eltávolítja az egyiket, és vesz egy másikat. Jelek jelenléte nem kívánt interferenciát okozhat azáltal, hogy elfedi a kívánt jeleket, ha egyidejűleg jelennek meg a közbenső frekvencia szakaszban. Az olcsó rádiókban gyakran előfordul, hogy a helyi oszcillátor harmonikusai különböző frekvenciákon követhetők, ami a vevő hangolásakor a helyi oszcillátorok változását eredményezi.

Egy tranzisztoros szuperregeneratív vevő általános blokkdiagramja a vevőben használható fő blokkokat mutatja. A bonyolultabb rádiók további demodulátorokat adnak az alap blokkdiagramhoz.

Emellett egyes ultraheterodin rádiók kettő vagy több konverzióval is rendelkezhetnek a nagyobb teljesítmény érdekében, két vagy akár három átalakítás is használható az áramköri elemek működésének javítására.

Szuperregeneratív vevőkészülékek

Hol:

  • tuning cap változó 15pF;
  • Az "L" tekercs nem más, mint egy 2 hüvelykes 20-as fémhuzal, amelyet "U" alakra hajlítottak.

FM rádióállomásokhoz (88-108 MHz) több kellinduktivitás, és a sáv alsó fele (kb. 109-130 MHz) kevesebbet igényel, mivel az FM sáv felett van.

27MHz automatikus erősítésszabályozás

A szuperregeneratív 27 MHz-es vevőről azt tartják, hogy háborús időkből nőtt ki egy nagyon egyszerű, egyszeri, magas pozitív visszacsatolási nyereséggel rendelkező eszköz iránti igény. Ennek megoldása az volt, hogy a behangolt frekvencia oszcillációit felváltva növelték és elnyomták egy másik, alacsonyabb rádiófrekvencián működő (kioltó) oszcillátor vezérlése alatt. A pozitív visszacsatolást egy változó potenciométer vezette be, amelyet a következőképpen használtunk.

A jel hangereje addig növekszik, amíg az RF-erősítő oszcillálni nem kezd. Az ötlet az volt, hogy töröljük az irányítást, amíg az ingadozás meg nem szűnik. Általában azonban jelentős hiszterézis volt a pozíció és a hatás között. A termelékenység növekedése csak akkor érhető el, ha a fejlődést röviddel a tétovázás kezdete előtt leállítják, amihez jártasság és türelem kellett.

Ebben az eszközben a hangolt erősítő az oszcillátor hullámalakjának félciklusa alatt oszcillálni kezd. A kioltási ciklus „be” szakaszában a hangolt erősítő rezgése exponenciálisan megemelkedik az áramköri zajtól. Az az idő, amely alatt ezek az oszcillációk elérik a teljes amplitúdót, arányos a hangolt áramkör Q értékével. Ezért a csillapító generátor frekvenciájától függően a jelfrekvencia ingadozások elérhetik a teljes amplitúdót (logaritmikus mód), vagy összeomlhatnak.(vonal mód).

A 27 MHz-es szuper-regeneratív vevő három fő típusát használták a modellek rádióvezérlésére: keményszelepes vevő, lágyszelepes vevő és tranzisztor alapú vevő.

Egy tipikus merev szelep-vevő áramkör látható az ábrán.

Szuper regeneratív vevő

Rádió áramkör 25-150 MHz sávhoz

Ebben az áramkörben a 25-150 MHz-es sáv szuperregeneratív vevője hasonló az MFJ-8100 kapcsolási rajzához.

Rádió áramkör a 25-150 MHz tartományhoz

Az első fokozat a közös kapu konfigurációhoz csatlakoztatott FET tranzisztoron alapul. Az RF erősítő fokozat mindkét áramkörben megakadályozza az antennából érkező rádiófrekvenciás sugárzást. A szuperregeneratív detektor egy tranzisztoron alapul, amely egy közös kapukonfigurációhoz van csatlakoztatva. A trimm a visszacsatolási erősítést addig a pontig állítja be, ahol a potenciométer egyenletes regenerálást biztosít.

A vevő frekvenciatartománya 100 MHz és 150 MHz között van. Érzékenysége kisebb, mint 1 µV. A tekercsek 12 mm átmérőjű levehető keretre vannak feltekerve. Természetesen a regenerátorok és a szuperregenerátorok nem a rádióamatőrök jövője, de még mindig van helyük a napon.

315MHz-es átviteli eszköz

315 RF szuper-helyreállító modul

Íme egy modern 315 RF szuper-helyreállító adó + vevő modul.

Nagyon költséghatékony vezeték nélküli megoldást kínál maximális adatátviteli sebességgelakár 4 Kbps. Használható távirányítóként, elektromos ajtóként, redőnyajtóként, ablakként, távirányító aljzatként, LED-es távirányítóként, sztereó távirányítóként és riasztórendszerként.

Jellemzők:

  • átviteli hatótáv> 500m;
  • érzékenység -103 dB, nyílt területeken, mivel amplitúdómodulációs módszerrel működik, a zajérzékenység magasabb;
  • üzemi frekvencia: 315,92 MHz;
  • üzemi hőmérséklet: -10 fok és +70 fok között;
  • átviteli teljesítmény: 25mW;
  • Vevő mérete: 30147 mm Adó mérete: 1919 mm.

433 MHz csöves ISM

A szuper regeneratív csöves vevő 1mW-nál kevesebbet fogyaszt, és érintésmentes, 433 MHz-es ipari, tudományos és orvosi hálózaton működik. A legegyszerűbb formájában a szuperregeneratív vevő RF oszcillátort tartalmaz, amely időszakonként be- és kikapcsol egy "üres jelet" vagy alacsony frekvenciájú jelet. Amikor a csillapító jelet az oszcillátorra kapcsoljuk, a rezgések egy exponenciálisan növekvő burkolattal kezdenek felhalmozódni. Egy külső jel használata a generátor névleges frekvenciáján felgyorsítja ezen rezgések burkológörbéjének növekedését. Így a csillapított oszcillátor amplitúdójának munkaciklusa az alkalmazott rádiójel amplitúdójával arányosan változik.

A szuperregeneratív detektorban a jel érkezése korábban elindítja a rádiófrekvenciás oszcillációkat, mint amikor nincs jel. A Super Regenerative Detector AM jelek vételére alkalmas, és kiválóan alkalmasOOK (be/ki gombos) adatjel érzékelés. A szuperregeneratív detektor egy kompromittált adatrendszer, azaz minden periódus számolja és erősíti az RF jelet. Az eredeti moduláció pontos visszaállításához az elutasító generátornak az eredeti moduláló jel legmagasabb frekvenciájánál valamivel magasabb frekvencián kell működnie. Egy burkológörbe érzékelő, majd egy aluláteresztő szűrő hozzáadása javítja az AM demodulációt.

Detektor hozzáadása

A vevő szíve egy hagyományos, Colpitts által konfigurált LC oszcillátort tartalmaz, amely az L1, L2, C1, C2 és C3 soros rezonanciája által meghatározott frekvencián működik. Amikor a készülék ki van kapcsolva, a Q1 előfeszítő áram kioltja a generátort. A Q2 és Q3 lépcsőzetes tranzisztorok egy antennaerősítőt alkotnak, amely javítja a vevő zajadatait, és némi RF-szigetelést biztosít az oszcillátor és az antenna között. Az energiatakarékosság érdekében az erősítő csak akkor működik, ha az oszcilláció növekszik.

Az ultraregeneratív VHF rendszere

A vevő egy 2N2369 tranzisztorból áll, amelyet tizenöt komponens vesz körül, amelyek együtt alkotják a nagyfrekvenciás részt. Ez a szerelvény a vevő szíve. HF erősítést és demodulációt is biztosít. A tranzisztor kollektorába beépített konfigurált áramkör lehetővé teszi a frekvencia kiválasztását.

A reakciókészletet a rövidhullámú időben nagyon korán használták a csőradarok. Aztán megtalálták a 60-as évek híres "három tranzisztoros" beszélgetési idejében. Sok 433 MHz-es távirányítós vevőegységet még mindig használnakövé. A BC337 mindkét fokozata alacsony frekvenciájú erősítő, utóbbi a fejhallgató vagy egy kis hangszóró tápellátását biztosítja. Az állítható 22 kΩ-os ellenállás beállítja a 2N2369 tranzisztor polarizációját, hogy a legjobb válaszpontot érje el, kombinálva az érzékenységet és az alacsony torzítást, miközben elkerüli a működését blokkoló oszcillációt.

A hangfrekvencia helyreáll

A hangfrekvenciát egy 4,7 kΩ-os ellenállás helyreállítja, majd egy aluláteresztő szűrőn vezeti át, hogy kiküszöbölje a nagyfrekvenciás kapcsolási reakciót. Az első BC337 tranzisztor BF előerősítést biztosít. A kollektora és az alapja között elhelyezett 4,7 nF-os kondenzátor aluláteresztő szűrőként működik, megszüntetve a magas frekvenciájú maradékot és korlátozva a magas értékeket. A 10 kΩ-os ellenállás szabályozza az utolsó fokozat erősítését és ezzel a hangerőt.

DIY rádió összeszerelés

A szuperregeneratív VHF sémája

A DIY 315 MHz-es szuperregeneratív vevőkészülékhez minden alkatrészt a PCB-re kell telepíteni, és a nyomokat vágóval kell elkészíteni. A széles alaprajz elengedhetetlen a szerelvény (elektromos) stabilitásához. A rézre való másolás megkönnyítése érdekében kinyomtatják az áramkör fényképét, amelyet egy tányérra helyeznek, és egy ponttal megjelölik a sávok végeit a lapon. Az ohmmérőn a sávok szigetelésének ellenőrzése után a huzalozást a diagramnak megfelelően kell elvégezni.

Az áramköri komponensek könnyen megvásárolhatók rádióüzletekben vagy online. 50 vagy 100 ohmos hangszóró kell hozzá. Te ishasználjon 8 ohmos hangszórót a legtöbb régi tranzisztoros állomáson található lecsökkentő transzformátor elhelyezésével, vagy csatlakoztasson egy 8 ohmos hangszórót, de a hangszint alacsonyabb lesz. A szerelvénynek kompaktnak kell maradnia jó alaprajzzal. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a vezetékek és csatlakozások önműködő hatást fejtenek ki magas frekvencián. A húrtekercs 5 menetes 0,8 mm-es vezetékkel rendelkezik (telefonvonal kábelezése). A kondenzátor felülről a második fordulatnál sorba van kötve az antennával.

Az antenna egy darab kemény huzalból (1,5 mm2) áll, körülbelül húsz centiméter hosszú. Nem kell többet tennie, a "negyed hullám" megzavarja a reakciót. 1 nF-os leválasztó kondenzátor szükséges. A fojtótekercs (nagyfrekvenciás blokkoló) VK200 típusú. Ha a rádióamatőr nem találja, három-négy menet huz alt készíthet egy kis ferritcsőben. És tetszés szerint és a kapcsolási rajznak megfelelően választhat egy konkrét összeszerelési sémát.

Az áramkör megfelelő beépítése

VHF szuperregeneratív vevőegység telepítési sorrendje:

  1. Kapcsolja be az áramkört. A tápáram körülbelül harminc milliamper.
  2. Fordítsa el a jobb oldali állítható ellenállást (hangerőt) teljesen az óramutató járásával ellentétes irányba.
  3. Ezután hallania kell a zajt a fejhallgatóban vagy a hangszóróban. Ha nem, forgassa el az állítható ellenállást, amíg hangot nem hall.
  4. Javítsa a közepes emissziós hangolást, hogy jó érzékenységet érjen el minimális torzítással.
  5. Céla nagy zaj eltávolításához csökkentenie kell az antennát.

144 MHz ultraregeneratív vevőáramkör.

144 MHz-es vevő áramkör

Óvintézkedések: Mivel az egység interferenciát bocsát ki, ne használja másik vevő közelében.

Népszerű téma