Удивленный обилием непривычных терминов в заголовке главы, читатель, вероятно, ждет разъяснений. Названия непривычны лишь потому, что крепко забыты



Скачать 259.98 Kb.
Дата31.07.2016
Размер259.98 Kb.
Удивленный обилием непривычных терминов в заголовке главы, читатель, вероятно, ждет разъяснений. Названия непривычны лишь потому, что крепко забыты. Что ж, не будем изобретать велосипед, а просто возьмем определения из «Словаря радиотерминов» 1937 г.: «Регенератор - (регенеративный приемник) - общее название наиболее распространенного типа ламповых приемников. Отличительной чертой всех регенераторов является применение в них обратной связи...». Сейчас можно сказать, что регенеративный приемник - это тот, в котором использована положительная обратная связь (ПОС) для повышения добротности его колебательного контура, часто единственного. Автодин, автодинный приемник, автодинный прием - эти термины связаны с термином «гетеродин» - вспомогательный источник высокочастотных колебаний. Он используется в гетеродинных и супергетеродинных приемниках. Но гетеродином может быть и регенератор, доведенный до режима автогенерации (самовозбуждения колебаний). В этом случае он как бы «сам себе гетеродин» и потому назван автодином. И, наконец, синхродин, синхронный приемник, - в нем частота собственных колебаний синхронизирована с частотой принимаемого сигнала. После этих кратких пояснений перейдем к подробному изложению и практическим конструкциям.
5.1. РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПРИЕМНИКИ
Упомянутый словарь прав: когда-то регенераторы были самым распространенным типом приемников. Уже потом их вытеснили супергетеродины, сначала ламповые, потом транзисторные. Но по результатам, отнесенным к затратам (количеству деталей, трудоемкости изготовления, стоимости) регенераторам до сих пор нет равных. Потому-то и у радиолюбителей они до сих пор вызывают неослабевающий интерес. Кстати, регенератор изобретен уже упоминавшимся радиолюбителем-коротковолновиком Э. Армстронгом еще в 1914 г.
5.1.1. Принципы регенерации

Это случилось всего через год после изобретения Мейсснером первого лампового LC генератора (генератора с колебательным контуром). Его схема в современных обозначениях показана на рис. 5.1. Поскольку схемы генераторов и регенераторов практически совпадают, рассмотрим ее подробнее. Колебания с контура L2C2 через конденсатор С3 подаются на сетку лампы и управляют анодным током: положительная полуволна увеличивает его, отрицательная уменьшает. Увеличение тока сопровождается падением потенциала анода, поэтому катушка связи L1 включена инверсно по отношению к контурной (начала обмоток обозначены точками). Обратная связь получается положительной и приводит к возрастанию амплитуды колебаний в контуре. Иными словами, усиленные колебания из анодной цепи лампы снова поступают в контур, синфазно с его собственными колебаниями. В режиме автогенерации должны выполняться два условия: баланс фаз и баланс амплитуд.



Рис. 5. 1. Автогенератор Мейсснера
Первое состоит в том, чтобы колебания к контуру из цепи обратной связи подводились в одинаковой фазе с его собственными. При этом полный набег фазы по петле обратной связи должен быть равен 0° или 360°. Действительно, усилительный каскад инвертирует сигнал, изменяя фазу на 180°, а катушки еще раз инвертируют его. Баланс амплитуд состоит в том, чтобы энергия, подводимая к контуру по цепи ОС, была как раз достаточна для покрытия собственных потерь контура, Если она будет меньше, колебания затухнут, если больше - их амплитуда будет нарастать. Но не до бесконечности же! Обязательно сработает какой-либо фактор, ограничивающий усиление, например заход усилительного элемента (лампы, транзистора) в режим насыщения на пиках колебаний.

Это не лучший способ; гораздо «мягче» стабилизирует амплитуду цепочка R1C3 - «гридлик», или «утечка сетки», предложенная Роундом в том же 1913 г. Действует она так: положительные полуволны колебаний вызывают не только увеличение анодного, но и появление сеточного тока, который, проходя через резистор R1, заряжает отрицательно сетку и правую по схеме обкладку конденсатора С3. В результате на сетке появляется отрицательное смещение, почти в точности равное амплитуде колебаний, уменьшающее и анодный ток, и коэффициент усиления лампы. Соответственно уменьшается и энергия, возвращаемая цепью ПОС в контур, и амплитуда стабилизируется на некотором уровне. Величину ОС можно регулировать, сдвигая и раздвигая катушки L1 и L2. Именно так делали в первых регенераторах.

Чтобы превратить генератор Мейсснера-Роунда в регенератор, нужно очень немного: подключить антенну и заземление к третьей катушке и связать ее индуктивно с L1 и L2. Телефоны надо включить последовательно с источником питания, ведь отрицательное смещение на сетке изменяется в такт с амплитудой сигнала в контуре, а он создается принимаемым AM сигналом. Вместе со смещением меняется и анодный ток лампы - происходит сеточное детектирование. Разумеется, обратная связь устанавливается ниже порога генерации: она только увеличивает добротность контура, а следовательно и амплитуду сигнала в нем. Чем ближе мы подходим к порогу генерации, тем больше усиление, а значит, и больше чувствительность.

Вскоре появились более простые схемы генераторов, не требующие отдельной катушки обратной связи. Это индуктивная трехточка Хартли и емкостная трехточка Колпитца. В них для создания ПОС сделан отвод от контура, от индуктивной или емкостной его ветви. На рис. 5.2 показан генератор, выполненный по схеме Хартли на современном полевом транзисторе с изолированным затвором, по принципу действия очень похожим на трех-электродную радиолампу - триод. Проводимость канала полевого транзистора управляется напряжением на затворе; положительное напряжение увеличивает ток транзистора, отрицательное - уменьшает. Ток изолированного затвора в любом случае отсутствует, это и заставило дополнить гридлик R1C2 диодом VD1, детектирующим поступающие на затвор колебания и создающим отрицательное смещение.



Рис 5. 2. Генератор по схеме индуктивной трехточки
Для полевого транзистора с р-n переходом (КП303, например) диод можно не устанавливать.

Колебания на затвор подаются со всего контура L1C1: благодаря высокому входному сопротивлению транзистора контур почти не шунтируется. Обратная связь создается подключением истока к части витков (от 1/10 до 1/3) контурной катушки. По сути дела, транзистор в этом генераторе работает истоковым повторителем, и фаза колебаний на истоке совпадает с фазой колебаний на затворе, что и обеспечивает баланс фаз. Коэффициент передачи каскада по напряжению меньше единицы, но катушка по отношению к истоку включена как повышающий автотрансформатор. В результате полный коэффициент передачи напряжения по петле ОС получается больше единицы и обеспечивается баланс амплитуд.

При использовании этого устройства в качестве регенератора регулировать обратную связь перемещением отвода катушки, разумеется, неудобно, но есть еще два способа. Первый - изменять напряжение питания. При этом изменяется коэффициент передачи повторителя, а следовательно, и глубина ПОС. Другой способ - включить между истоком и отводом катушки переменный резистор. Подход к порогу генерации в этом случае можно сделать очень плавным, но работа транзистора в качестве детектора становится неэффективной, поскольку транзистор получает на затворе постоянное отрицательное смещение относительно истока и хуже отслеживает изменения амплитуды. Последний способ широко используют в умножителях добротности, или Q-умножителях (см. ниже)

В заключение рассмотрим две схемы емкостных трехточек на биполярных транзисторах. Генератор по схеме на рис. 5.3 отличается повышенной стабильностью частоты, поскольку связь транзистора VT1 с контуром выбрана минимально возможной. Контур образован катушкой L1 и последовательно включенными конденсаторами C1, C2 и СЗ, причем емкость двух последних должна быть намного больше емкости С1. В результате емкость переходов база-эмиттер и эмиттер-коллектор меньше сказывается на частоте настройки контура.




Рис 5. 3. Генератор по схеме емкостной трехточки
Для ослабления влияния нагрузки служит «буферный» каскад - эмиттерный повторитель на транзисторе VT2. Той же цели служит и резистор R4. Это устройство прекрасно работает генератором, а регенератором хуже, поскольку и плавность подхода к точке самовозбуждения, и возможность детектирования сигнала затруднены жесткой стабилизацией режима транзистора. Тем не менее устройство применяется как Q-умножитель.

Самая распространенная в радиовещательных приемниках схема генератора на биполярном транзисторе показана на рис. 5.4. Это тоже емкостная трехточка, но транзистор включен по схеме ОБ (его база «заземлена» по высокой частоте конденсатором С2), поэтому генератор может работать на весьма высоких частотах, практически достигающих предельной частоты самого транзистора. Контур L1C3 полностью включен в коллекторную цепь, поскольку выходное сопротивление транзистора, включенного по схеме с ОБ, высокое. ПОС подается на эмиттер транзистора через емкостной делитель С4С5. Режим транзистора по постоянному току стабилизирован делителем в цепи базы R1R2 и эмиттерным резистором R3. Регенератором такое устройство работает совсем плохо, поскольку подход к генерации «жесткий», колебания нарастают скачком, а срываются при меньшей величине ОС, чем возникают. Зато это способствует возникновению прерывистых колебаний, когда генерация происходит «вспышками», повторяющимися с частотой в несколько десятков килогерц. Такой режим используют в сверхрегенераторах, обладающих очень высокой чувствительностью и часто используемых в простейших устройствах УКВ диапазона, например в приемниках радиоуправляемых моделей.




Рис 5. 4. Распространенная схема «емкостной трехточки»
Посмотрим теперь, как изменяются резонансные кривые колебательного контура при регенерации, и поможет в этом уже испытанный метод эквивалентных схем. На рис. 5.5а показана эквивалентная схема контура с индуктивностью L, емкостью С, источником внешней ЭДС ε, сопротивлением потерь rп, и некоторым сопротивлением rос, вносимым цепью ПОС. Последнее не расходует энергию, а напротив, пополняет энергию колебаний, причем без сдвига фазы, поэтому его следует считать активным и отрицательным. При отсутствии ОС rос = 0 и добротность контура Q0 = р / rп (напомним, что р - характеристическое сопротивление контура, обозначающее равные на резонансной частоте индуктивное сопротивление катушки и емкостное сопротивление конденсатора). Полоса пропускания контура определяется его добротностью: 2Δf = f0 / Q. Нижняя кривая на рис. 5.5б соответствует полосе нерегенерированного контура 2Δf0. По мере введения ОС добротность растет: Q = р / (rп - rос), а полоса пропускания сужается (средняя кривая). Когда сопротивления становятся равными, потери контура полностью компенсируются, знаменатель последней формулы стремится к нулю, добротность - к бесконечности, что и соответствует началу генерации (верхняя кривая).

Рис 5.5. Регенератор а - эквивалентная схема, б - резонансные кривые, в - связь с антенной
Амплитуда колебаний в контуре U пропорциональна добротности: U = εQ, поэтому увеличение амплитуды (усиление) за счет регенерации равно Q / Q0. Часто его называют коэффициентом регенерации М = Q / Q0 = rп / (rп - rос). Одновременно в М раз возрастает резонансное сопротивление контура R = pQ. Интересен часто совершенно не учитываемый вопрос связи регенератора с антенной. Если катушка регенератора является магнитной антенной, все просто: напряжение на контуре при регенерации возрастает в М раз. Сложнее с проволочной электрической антенной. Удобнее всего рассмотреть пример емкостной связи, когда антенна подсоединена к контуру любого из устройств (рис. 5.1 - 5.4) через малую емкость.

Антенна (она короче λ/4) сама обладает некоторой емкостью и сопротивлением rА, как показано на эквивалентной схеме на рис. 5.5в. Емкость связи обычно меньше емкости антенны, поэтому ХА < Хсв, и ХА можно не учитывать или просто прибавить к емкостному сопротивлению конденсатора связи. Для компенсации емкости связи контур регенератора должен быть немного расстроен в сторону повышения частоты и обладать некоторым индуктивным сопротивлением, что на эквивалентной схеме отражено включением катушки L. Условие согласования при емкостной связи, как мы уже видели в главе о детекторных приемниках, записывается так: Хсв2 = RrA. При возрастании R по мере увеличения ОС должно возрастать Хсв, а емкость связи уменьшаться! То же относится и к индуктивной связи с антенной - при увеличении регенерации ее надо ослаблять.

Таким образом, хороший регенератор должен иметь как минимум три органа управления: настройки, обратной связи и связи с антенной. Видим, что настройка регенератора - это искусство! Произвести одновременно три взаимозависимые регулировки и оптимизировать их - задача для рядового радиослушателя (не радиолюбителя) почти непосильная, и это одна из причин, по которой регенераторы были вытеснены более простыми в управлении приемниками. Еще два требования к хорошему регенератору: подход к точке генерации должен быть очень плавным, от этого зависит возможность получения больших значений М, а частота настройки не должна зависеть от регулировки обратной связи. Последнее будет только в том случае, если фаза колебаний, поступающих по цепи ОС обратно в контур, будет оставаться неизменной. Любой набег фазы в цепи ОС компенсируется контуром, фазовая характеристика которого показана на рис. 5.5б штриховой линией, а это приводит к расстройке контура.
5.1.2. Три практические схемы СВ регенераторов

На средних волнах не имеет смысла делать коэффициент регенерации М очень большим, потому что полоса пропускания контура становится слишком узкой. Тем не менее можно решить две практические задачи: увеличить добротность магнитной антенны, если она недостаточна, и сузить полосу пропускания на высокочастотном краю диапазона, где в вечернее время прослушивается много дальних станций. Одновременно возрастет и чувствительность приемника. Если же М невелик, то можно и отказаться от регулировки ОС, установив ее небольшой и фиксированной. Именно так сделано в регенеративном СВ приемнике, схема которого показана на рис. 5.6. Регенеративный каскад собран на полевом транзисторе VT1 по схеме с индуктивной ОС, чтобы была возможность регулировать ее передвижением катушки обратной связи по стержню магнитной антенны. Контур приемника образован катушкой магнитной антенны L1 и КПЕ С1. Через «гридлик» C2R1 колебания подаются на затвор транзистора VT1. Катушка ОС L2 включена в цепь истока. Постоянная составляющая тока транзистора проходит через резистор R3, обеспечивая необходимое смещение на затворе относительно истока, а переменная - через конденсатор С3 в катушку связи.

Цепочку R3 - С3 можно было бы и не устанавливать, подключив катушку связи прямо к истоку. Тогда транзистор работал бы в режиме детектирования и сигнал ЗЧ можно было бы снять со стока.

Рис 5. 6. СВ регенератор с индуктивной ОС
Но практика показала, что в этом случае больше потребляемый ток, а сам каскад работает хуже. Поэтому сигнал РЧ снимается с нагрузки R2 и подается на отдельный детектор, собранный на транзисторе VT2 по необычной схеме: собственно детектором служит переход коллектор - база транзистора, а в эмиттерную цепь подается очень небольшой ток смещения через резистор R6. Это линеаризует характеристику детектора и повышает его чувствительность. С выхода детектора через фильтрующую цепочку R5 C5 сигнал подается на УЗЧ любого типа с входным сопротивлением не ниже 30-50 кОм.

Катушка магнитной антенны L1 содержит 90-110 витков провода ПЭЛШО 0,25 на стержне длиной 160-200 мм из феррита 400НН или 600НН. Намотка ведется на бумажном пропарафинированном каркасе в один слой. Катушка связи L2 имеет всего 3-4 витка такого же провода. Она наматывается на отдельном таком же каркасе, надеваемом на стержень со стороны заземленного вывода контурной катушки, чтобы регулировка ОС меньше влияла на настройку. Обратите внимание на полярность включения катушек: переключение выводов (или переворот надеваемой на стержень катушки связи) превращает ПОС в ООС, добротность контура при этом понижается. Остальные детали недефицитны и допускают широкий ассортимент замен. Этот радиочастотный тракт приемника очень экономичен: потребляемый ток не превосходит 0,15 мА. Несмотря на отсутствие УРЧ, приемник хорошо принимал местные станции, а в вечернее время прослушивались даже дальние.

Другой приемник, обладая экономичностью первого (потребляемый ток около 0,3 мА), имеет большую чувствительность. В нем использована оригинальная схема ОС, позволившая отказаться от катушки обратной связи и регулировать ОС резистором (рис. 5.7). Два каскада УРЧ на таких же транзисторах, что и в предыдущем приемнике, собраны по схеме с непосредственной связью по постоянному току. Ток стока первого транзистора служит током смещения базы второго. А коллекторный ток второго, проходя через резистор нагрузки R3, создает падение напряжения, которое, поступая на исток первого транзистора, является для него напряжением смещения. Стопроцентная ООС по постоянному току стабилизирует режим работы транзисторов.

Рис 5. 7. СВ регенератор с регулировкой ОС
ПОС по переменному току отсутствует, когда движок переменного резистора регулировки ОС находится в верхнем по схеме положении и конденсатор С1 замыкает исток транзистора VT1 на общий провод. Перемещая движок вниз, мы образуем делитель из резисторов R1 и R2, тогда часть выходного напряжения с нагрузки УРЧ R3 поступает на исток VT1. Заметим, что оно имеет такую же фазу, как и напряжение на затворе, поскольку транзисторы дважды инвертируют сигнал. Небольшой междуэлектродной емкости исток - затвор вполне достаточно, чтобы энергия сигнала поступала обратно в контур, снижая его потери. Регулируя R1, можно очень близко подойти к порогу генерации, что заметно по усилению слабых сигналов и шума, поступающих на вход. Если же перейти за порог генерации, характер шума резко меняется - он становится ровнее, с преобладанием верхних частот. Несущие станций при этом вызывают биения - свист меняющегося при настройке тона. Детектор в этом приемнике можно выполнить так же, как и в предыдущем, а можно использовать и обычный диодный детектор, подобный используемому во многих приемниках предыдущей главы.

Третий приемник, разработанный В. Михайловым, интересен тем, что в нем использованы недефицитные германиевые биполярные транзисторы типа ГТ322, имеющие небольшую проходную емкость и специально предназначенные для трактов РЧ и ПЧ (рис. 5.8).

Он работает в диапазоне волн 300-1500 м. В двухкаскадном УРЧ удалось получить усиление более 60 дБ (1000 раз по напряжению) и чувствительность всего приемника по напряженности поля около 2 мВ/м. Первый каскад УРЧ собран на составном транзисторе VT1, VT2, имеющем повышенное входное сопротивление, и связан с магнитной антенной катушкой L2.


Рис 5. 8. Тракт РЧ приемника прямого усиления
Второй каскад собран по обычной схеме на транзисторе VT3. Сигнал с его нагрузки R5 подается на транзисторный эмиттерный детектор на транзисторе VT4, вносящий малые искажения. Кроме того, с выхода УРЧ сигнал через цепочку R1C3 с очень высоким полным сопротивлением подается обратно в контур, создавая ПОС. С выхода детектора сигнал ЗЧ подается на любой УЗЧ или телефоны.

Магнитная антенна намотана на плоском стержне длиной 100 и толщиной 4 мм из феррита 400НМ. Катушка L1 содержит 230 витков провода ПЭВ-2 0,25, L2 - 22 витка такого же провода, и размещена поверх L1. Настройка приемника сводится к подбору резисторов R2 и R4 по максимуму усиления и минимуму искажений при отключенной цепи ПОС. Глубину последней подбирают емкостью С3 на высокочастотном краю диапазона. Как сообщается, в разных районах России отмечался уверенный прием ближних и дальних радиостанций при хорошей селективности.


5.1.3. Q-yмножители

Прочтя первый раздел этой главы, читатель мог заметить некоторое противоречие: везде утверждалось, что лампа или транзистор должны как можно меньше шунтировать (нагружать) контур, чтобы не снизить его начальную добротность Q0, и в то же время предлагались цепи стабилизации амплитуды, а по сути, детектирования сигнала (C3R1 на рис. 5.1, C2R1VD1 на рис. 5.2), явно шунтирующие контур. Противоречие, действительно, существует, и чтобы его устранить, надо разделить функции увеличения (умножения) добротности и детектирования (стабилизации амплитуды). Если мы хотим получить максимальную добротность, первым каскадом после контура должен быть катодный (эмиттерный, истоковый) повторитель, практически не нагружающий контур, а детектор может быть уже следующим каскадом.

Так были построены Q-умножители на двойных триодах, вызвавшие бум среди радиолюбителей в начале 60-х гг. и породившие многочисленные легенды о их необыкновенных приемных качествах. Первый триод включался катодным повторителем, а второй - сеточным детектором. ПОС подавалась из катодной цепи второго триода на отвод катушки контура. Такое устройство на самом деле могло обеспечить чувствительность в несколько микровольт в KB диапазоне при приеме AM сигналов и даже до долей микровольта при приеме телеграфа по методу биений, когда регенератор доводится до порога возбуждения и становится слышным тон разностной (звуковой) частоты между частотами сигнала и собственной частотой регенератора. Другая область применения Q-умножителей - установка их на входе устаревших приемников с низкой чувствительностью и селективностью. Приемник - ветеран разительно преображался с Q-умножителем на входе и давал неплохие результаты.

Поскольку в Q-умножителях добиваются высоких значений коэффициента регенерации М (он же коэффициент умножения добротности), очень важна его стабильность. И здесь имеется замечательное техническое решение. Насколько автору известно, впервые его предложил наш радиолюбитель Б. Н. Хитров в конце 40-х гг. Он знаменит своими популярными приемниками РЛ-1, РЛ-4, РЛ-6 и другими конструкциями. Суть решения состоит в том, чтобы в регенераторе использовать две цепи ОС - положительную резонансную и отрицательную широкополосную. ПОС увеличивает добротность, действуя на резонансной частоте контура, а ООС, действуя на всех частотах, стабилизирует коэффициент усиления, правда, несколько снижая его, но с этим можно мириться. Практическое выполнение идеи было также чрезвычайно простым: контур подключался к сетке лампы, в цепь катода - катушка ОС, а последовательно с ней - резистор, создающий ООС, стабилизирующий усиление и коэффициент регенерации. Все это можно использовать и на входе приемника, и в промежуточных каскадах УРЧ или УПЧ.

Применять Q-умножители в диапазонах ДСВ особого смысла нет: их полоса слишком узка; разве что для выделения из AM сигнала несущей для последующего использования в синхронном детекторе. Но в 80-х гг. у автора возникла проблема калибровки самодельного цифрового частотомера - надо было точно установить частоту встроенного кварцевого генератора, определяющего временную базу прибора. Но где взять эталонный сигнал? Фабричные частотомеры дома недоступны, да зачастую и веры им мало. Такой сигнал есть в эфире! Радиостанция Государственного стандарта времени и частоты (ГСВЧ) излучает его на частоте 66,(6) кГц с относительной нестабильностью порядка 10-12. Точнее некуда. После приема точность, конечно, снизится на несколько порядков из-за фазовой нестабильности сигнала на пути распространения и в приемном тракте (отклонение частоты есть скорость изменения фазы), но все равно будет намного выше, чем у любых фабричных приборов.

Был изготовлен очень простой приемник на основе Q-умножителя, уверенно принимавший сигнал радиостанции ГСВЧ в Москве на магнитную ферритовую антенну. Его недостаток состоит лишь в необходимости подстройки или, по меньшей мере, контроля с помощью осциллографа при каждом включении. Принципиальная схема приемника эталонной частоты (ПЭЧ) показана на рис. 5.9. Он выполнен по схеме прямого усиления и содержит два каскада УРЧ и амплитудный детектор. Контур магнитной антенны L1C1 - С3 настроен на указанную частоту. Первый каскад - Q-умножитель - выполнен по схеме истокового повторителя на полевом транзисторе VT1. Часть сигнала из его истоковой цепи подается через переменный резистор R1, регулирующий ПОС, на отвод емкостной ветви контура С2 - С3. Уменьшение сопротивления этого резистора увеличивает ПОС, подводя каскад к порогу генерации.



Рис 5. 9. Принципиальная схема ПЭЧ
ООС получается при протекании тока транзистора через резистор R3, поскольку падение напряжения на нем приложено между истоком и затвором.

Второй каскад УРЧ собран на микросхеме DA1, представляющей собой каскодный усилитель на биполярных транзисторах. Она удобна простотой включения и почти полным отсутствием навесных элементов. На ее вход сигнал подается от резистора нагрузки R4, включенного в цепь стока транзистора VT1, чем достигается дополнительная развязка Q-умножителя от второго каскада УРЧ. Последний нагружен резонансным контуром L2C7, настроенным на ту же эталонную частоту 66,(6) кГц. Выходной сигнал можно снять с гнезда XS1 (высокоомный выход) или XS3 (низкоомный выход), сигнал, на который поступает с катушки связи L3. К контуру подключен также амплитудный детектор, собранный по схеме с удвоением напряжения на диодах VD1, VD2. Для слухового контроля передачи к гнездам XS2 и XS4 можно подключить высокоомные телефоны, а для контроля уровня сигнала - милливольтметр постоянного тока. Питается приемник от любого стабилизированного источника питания с напряжением 9-12 В или от батареи. Потребляемый ток не превышает 4-5 мА.

Приемник смонтирован на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита или гетинакса размером 75x80 мм (рис. 5.10). Большая площадь фольги, образующей общий провод, повышает устойчивость работы приемника, ослабляя паразитные связи и наводки. Каркас катушки магнитной антенны со стержнем из феррита М1000НН длиной 160 и диаметром 8 мм закреплен в верхней части платы на стойках из органического стекла или другого хорошего изоляционного материала. Обмотка катушки L1 содержит 300 витков любого тонкого литцендрата, но, вероятно, на этих частотах можно использовать и провод ПЭЛШО 0,15-0,2. Автор намотал обмотку в два слоя, но лучше, может быть, применить секционированный каркас или намотать 5-6 секций способом «универсаль». Эти меры направлены на повышение начальной добротности контура. Желательно, чтобы она была не меньше 300. Контур L2C7 может иметь меньшую добротность. Катушки L2 и L3 размещены в броневом магнитопроводе с арматурой, подстроечником и экраном от контуров ПЧ любых карманных или портативных транзисторных приемников. Катушка L2 содержит 500 витков провода ПЭЛ 0,07, a L3 -50. Обмотка катушки связи намотана прямо поверх витков контурной.

Контурные конденсаторы С1, С2, С3 и С7 желательно выбрать хорошего качества и с малым температурным коэффициентом емкости (ТКЕ). Подойдут керамические конденсаторы М47, М75 или слюдяные старых типов КСО, СГМ и т.п. Малогабаритные современные конденсаторы с ненормированным ТКЕ здесь не годятся. На месте С1 можно установить керамический подстроечный конденсатор с такой же или большей максимальной емкостью, тогда не придется двигать ферритовый стержень при подстройке антенны. Остальные конденсаторы и резисторы могут быть любых типов. Транзистор КП303 можно взять с буквенными индексами А, Б или В, при других индексах придется подбирать сопротивление резистора R3 до получения тока через транзистор 1-2 мА.

Приемник помещается в металлический корпус любой конструкции, важно только, чтобы его стенки не образовывали вокруг магнитной антенны короткозамкнутого витка.

Рис. 5.10. Печатная плата ПЭЧ


Рис 5.11. Конструкция ПЭЧ
Возможная конструкция корпуса с подставкой показана на рис. 5.11. Он состоит из двух одинаковых крышек, между которыми закреплена плата приемника. Сверху, над магнитной антенной, края крышек не соединяются, зазор между ними порядка 5 мм. Торцы стержня магнитной антенны оставлены открытыми. В одной из крышек предусмотрены отверстия для подстройки резистора обратной связи R1 и контурной катушки L2. С нижней стороны корпуса расположены коаксиальные ВЧ разъемы XS1 и XS3, гнезда для подключения телефонов XS2, XS4, а также выходит двухпроводной шнур питания.

Для настройки приемника и контроля его работы к разъему XS1 следует подключить осциллограф, а к гнездам XS2 и XS4 - высокоомные телефоны. Если экранированный входной кабель осциллографа слишком длинный (более 0,7-1 м), его емкость будет расстраивать выходной контур L2C7. Во избежание этого можно подключаться к низкоомному выходу, но напряжение ВЧ сигнала на нем примерно в 10 раз меньше, чем на высокоомном, и в лучшем случае составляет около 0,1 В (чего, впрочем, для частотомеров и осциллографов более чем достаточно). Подключать к высокочастотным выходам приемника неэкранированные провода нельзя из-за возможных наводок на магнитную антенну, приводящих к самовозбуждению приемника.

После этого, установив движок переменного резистора R1 в положение максимального сопротивления (что соответствует наименьшей регенерации) и перемещая стержень магнитной антенны относительно каркаса катушки L1, настраивают приемник на частоту радиостанции ГСВЧ. При этом в телефонах должен прослушиваться характерный звук импульсного сигнала с частотой 10 Гц, напоминающий шум работающего двигателя мотоцикла. Одновременно прослушиваются и секундные тональные сигналы, похожие на сигналы точного времени, каждый час передаваемые радиовещательными станциями. Контур L2C7 настраивают подстроечником катушки по максимуму амплитуды выходного сигнала, наблюдаемого на экране осциллографа, или по максимуму громкости звука в телефонах.

После такой предварительной настройки телефоны можно отключить, что заметно повысит выходное напряжение и остроту настройки контура L2C7. Осциллограмма сигнала, наблюдаемого на экране осциллографа, показана на рис. 5.12а. Следует заметить, что сигнал может быть и другим, все зависит от графика работы радиостанции. В конце каждого часа (или в другое оговоренное время) можно услышать позывные станции, передаваемые телеграфным кодом.



Рис. 5.12. Осциллограммы эталонного сигнала: а - до регенерации, б - при регенерации
Градуировать частотомер по полученному сигналу еще нельзя - необходимо выделить из него смодулированную несущую. В профессиональных ПЭЧ для этого используют кварцевые фильтры. В нашем же случае надо подвести приемник к порогу генерации, уменьшая сопротивление резистора R1. При этом, как уже говорилось, увеличится эффективная добротность антенного контура, сузится его полоса пропускания и вырастет уровень сигнала. «Провалы» в сигнале, следующие с частотой 10 Гц, как бы «загладятся» (рис. 5.126). Это произойдет потому, что колебания в высокодобротном контуре затухают очень медленно, в нашем случае время затухания измеряется долями секунды - оно обратно пропорционально полосе пропускания контура. Глубина модуляции выходного сигнала тональными посылками также значительно уменьшится.

При настройке надо стараться как можно ближе подойти к порогу генерации, одновременно подстраивая и магнитную антенну по максимуму сигнала на выходе. Когда же генерация возникнет, что легко обнаруживается по резкому возрастанию амплитуды сигнала на выходе и полному пропаданию «провалов» и модуляции, нужно слегка увеличить сопротивление резистора R1, до срыва генерации. Любопытно отметить - в этом приемнике, по наблюдениям автора, довольно легко получается эффективная добротность контура магнитной антенны до десяти тысяч и более, что соответствует коэффициенту регенерации порядка 30.

Теперь можно подключить к выходу приемника частотомер и, подстроив контур L2C7 (для компенсации расстройки, внесенной емкостью входного кабеля частотомера), откорректировать частоту кварцевого генератора частотомера так, чтобы во всех разрядах на дисплее индицировались цифры шесть. При калибровке кварцевых генераторов, не входящих в состав частотомеров, поступают иначе. Эталонный сигнал, как и прежде, подают на вход вертикального отклонения «Y» осциллографа, а сигнал калибруемого генератора - на вход горизонтального отклонения «X». На экране будет наблюдаться сложная фигура Лиссажу, форма которой зависит от соотношения частот сигналов. При точной настройке и выполнении равенства fг = mfэт / n, где fг - частота калибруемого генератора, fэт - эталонная частота, тип - целые числа, фигура на экране будет неподвижна, а при расстройке она «побежит» с тем большей скоростью, чем больше расстройка. Так можно откалибровать генераторы с частотами до нескольких мегагерц. В методе фигур Лиссажу не требуется такой чистой фильтрации эталонного сигнала и степень регенерации в приемнике может быть значительно меньше.

Следует заметить, что приемник можно настроить и на другие частоты, изменив данные его контуров, например, на частоту мощной длинноволновой радиостанции, чтобы выделить ее несущую. Точность установки несущих частот радиостанций (особенно тех, которые работают в синхронных сетях) также очень высока, и их несущие вполне можно использовать как эталонные сигналы.

Примерно до 1988 г. ДВ радиостанция «Маяк» работала на частоте 200 кГц, что было очень удобно («круглое» значение). Автору понадобилось узнать, синхронизирована ли ее несущая сигналом ГСВЧ? Вместо того чтобы куда-то звонить или обивать пороги Минсвязи, был поставлен простой эксперимент: эталонный сигнал, принятый описанным приемником, был подан на один вход осциллографа, а сигнал несущей радиостанции - на другой вход. Для приема сигнала на частоте 200 кГц использовался один из самых простых приемников прямого усиления, описанных в этой книге. Фигура Лиссажу получилась очень простой, поскольку частоты соотносятся как 1:3. Она часами оставалась неподвижной на экране, давая вполне утвердительный ответ на заданный вопрос. Кстати, чувствительность метода такова, что если «дыхнуть» на один из контуров магнитных антенн, по движению фигуры Лиссажу заметно изменение фазы, происходящее из-за расстройки контура. Рассмотрим теперь другое обширное поле применения Q-умножителей - для приема на КВ.
5.1.4. KB регенераторы

В прежние годы интерес к регенеративным KB приемникам подогревался радиолюбителями-коротковолновиками, начинавшими свой «путь в эфир» с постройки простейшего приемника такого типа. Радиолюбителям, конечно, известны поразительные результаты, полученные с простыми регенераторами. Известный полярный радист Э. Т. Кренкель в 30-х гг. установил первую радиосвязь между Арктикой и Антарктикой, используя трехламповый приемник с регенеративным сеточным детектором. В 50-е гг. большой популярностью пользовался одноконтурный (без УРЧ) регенеративный приемник А. В. Прозоровского, имевший чувствительность порядка единиц микровольт.

Но с конца 60-х гг. были разработаны (опять-таки радиолюбителями) и сразу завоевали огромную популярность транзисторные гетеродинные приемники с прямым преобразованием радиочастоты в звуковую. Они позволяли принимать как раз то, что нужно коротковолновикам - телеграфные и однополосные сигналы, но совершенно не годились для приема AM сигналов. Но и коротковолновики к этому времени перестали использовать AM как неэффективный вид модуляции. Итак, коротковолновики «вышли из игры», перестав заниматься регенераторами. Однако осталась еще очень большая армия радионаблюдателей (SWL - Short Wave Listener), интересующихся дальним приемом на KB радиовещательных станций разных городов и стран мира. Вероятно, для них некоторые радиолюбительские журналы продолжают публикацию описаний простых регенераторов любительской разработки.

Схема одного из них показана на рис. 5.13. Регенеративный каскад, по сути умножитель добротности, собран на биполярном транзисторе VT1 по схеме индуктивной трехточки. Контур образован катушкой L1 и КПЕ С2. Он перестраивается в диапазоне частот примерно 5-15 МГц, перекрывая радиовещательные диапазоны (см. главу 1) от 60 до 19 м. Связь с антенной емкостная, через конденсатор С1. Обратите внимание на его очень малую емкость! Было бы еще лучше поставить на место С1 переменный или подстроечный конденсатор малой емкости (например, 2-7 пФ), чтобы была возможность регулировать связь с антенной.

Сигнал с отвода катушки контура подается через конденсатор С3, представляющий для токов РЧ короткое замыкание, на эмиттер транзистора. Усиленный сигнал из коллекторной цепи транзистора, включенного по схеме с общей базой (ОБ), поступает обратно в контур. Собственно, в контур входит еще и блокировочный конденсатор С4, но его емкость столь велика, что он также представляет собой КЗ для токов РЧ. Но для того чтобы это и на самом деле было так, конденсатор С4 должен быть керамическим и располагаться рядом с катушкой и КПЕ. Катушка L1 содержит 12 витков провода диаметром 0,8 мм на каркасе диаметром 25 мм. Отвод сделан от четвертого витка, считая от «заземленного», нижнего по схеме, вывода.

Напряжение питания регенеративного каскада стабилизировано на уровне 1,5 В цепочкой из трех кремниевых диодов VD2 - VD4. Конденсатор С5 сглаживает возможные низкочастотные пульсации напряжения питания. Резистор R4 задает ток смещения базы транзистора, а переменный резистор R2, включенный в эмиттерную цепь, изменяет режим транзистора, а следовательно, его усиление и глубину ПОС. Транзистор VT1 работает в очень легком режиме при напряжении на коллекторном переходе порядка 1 В и менее, а также при токе в несколько десятков микроампер. Он заменяется любым отечественным высокочастотным транзистором.



Рис. 5.13. Принципиальная схема любительского KB регенератора
Детектором служит старинный германиевый диод VD1, имеющий незначительное обратное сопротивление, поэтому и оказалось возможным включить его последовательно с разделительным конденсатором С6. При использовании более современного диода параллельно ему следует подключить резистор с сопротивлением порядка 1 МОм. Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах VT2, VT3 особенностей не имеет, в нем можно использовать любые, в том числе и низкочастотные, транзисторы. УЗЧ нагружен на высокоомные телефоны.

Регенераторы не обойдены и вниманием фирм, выпускающих промышленную аппаратуру для радиосвязи и измерительную технику - несколько лет назад американская фирма MFJ вывела на рынок пятидиапазонный KB регенератор. Этот приемник (модель MFJ-8100), перекрывающий любительские и вещательные диапазоны от 3,5 до 22 МГц, собран на трех полевых транзисторах с р-n переходом и одной микросхеме УЗЧ. Схема радиочастотной части приемника показана на рис. 5.14. Транзистор VT1 служит УРЧ. Он собран по схеме с общим затвором, имеющей большое выходное сопротивление и мало нагружающей единственный регенерируемый контур приемника. Предварительной селекции нет, и все сигналы с антенны подаются прямо на исток транзистора. Это чревато перекрестными помехами, которые могут быть ослаблены резистором R2 - простейшим входным аттенюатором.

Контур регенератора образован переключаемыми катушками L1 - L5 и конденсаторами С2 - С4. Детекторный каскад собран на транзисторе VT3.

Рис. 5. 14. Принципиальная схема РЧ части приемника MFJ-8100
Его режим по постоянному току устанавливается резистором R10 так, чтобы транзистор работал вблизи нижнего изгиба I характеристики при напряжении смещения, близком к напряжению I отсечки, и при малом токе стока, то есть в нелинейной области, что и обеспечивает хорошее детектирование. Радиочастотный сигнал с истока транзистора VT3 через регулятор обратной связи R8 подается на исток транзистора VT2, служащего усилителем в цепи ПОС. Его сток так же, как и сток транзистора УРЧ, подключен к контуру, замыкая цепь ОС. Продетектированный сигнал 34 выделяется на нагрузке детектора R9, фильтруется цепочкой R11 C12 - С14 и подается на микросхему УЗЧ типа LM386, не имеющую отечественных аналогов.

В приемнике можно использовать любой УЗЧ, в том числе и из описанных в этой книге. Транзисторы J330 близки по характеристикам к отечественным КП303Е. Индуктивность катушек имеет следующие значения: L1 - 10 мкГн, L2 - 3,3 мкГн, L3 - 1 мкГн, L4 - 0,47 мкГн. Индуктивность катушки L5 в описании не указана, она имеет 8 витков провода диаметром 0,7 мм при диаметре каркаса 12 мм. Как видно из схемы, индуктивность катушек при переключении на низкочастотные диапазоны суммируется, поэтому «укладку» диапазонов приемника на нужные частоты (подбором числа витков катушек) надо начинать с самого коротковолнового, последовательно переходя к более длинноволновым. КПЕ снабжен верньером с замедлением 1:6. Рекомендованная антенна - провод длиной 8-10 м. Приемник оформлен в духе коротковолновой связной аппаратуры, расположение органов управления на передней панели показано на рис. 5.15.



Рис. 5.15. Расположение органов управления приемника MFJ-8100
Каталог: files
files -> Чисть I. История. Введение: Предмет философии науки Глава I. Философия науки как прикладная логика: Логический позитивизм
files -> Занятие № Философская проза Ж.=П. Сартра и А. Камю. Философские истоки литературы экзистенциализма
files -> -
files -> Взаимодействие поэзии и прозы в англо-ирландской литературе первой половины XX века
files -> Эрнст Гомбрих История искусства москва 1998
files -> Питер москва Санкт-Петарбург -нижний Новгород • Воронеж Ростов-на-Дону • Екатеринбург • Самара Киев- харьков • Минск 2003 ббк 88. 1(0)
files -> Антиискусство как социальное явлеНИе
files -> Издательство
files -> Список иностранных песен
files -> Репертуар группы


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница