Super regenerativni sprejemnik se uporablja že več desetletij, zlasti na VHF in UHF, kjer bi lahko ponudil preprostost vezja in relativno visoko raven zmogljivosti. Ta detektor je bil v svoji različici z vakuumsko cevjo prvič priljubljen v dneh sprejema VHF v poznih 1950-ih in zgodnjih 60-ih. Po tem je bil uporabljen v preprostih vezjih različice tranzistorja. Ta zasnova je bila vzrok za sikajoč zvok, ki ga proizvajajo 27 MHz radijski sprejemniki CB. Danes superregenerativni radio ni več tako priljubljen, čeprav obstaja več aplikacij, ki so še vedno zanimive za sodobnike.
Zgodovina radia
Zgodovino superregenerativnega sprejemnika je mogoče zaslediti vse do najzgodnejših dni njegovega izuma. Leta 1901 je Reginald Fessenden uporabil nemoduliran sinusni val v svojem sprejemniku za usmerjevalni kristalni detektor.radijski signal s frekvenčnim odmikom od nosilca radijskega valovanja in od antene.
Pozneje, med prvo svetovno vojno, so radioamaterji začeli izkoriščati radijsko tehnologijo, ki je zagotavljala zadostno kakovost prenosa in občutljivost. Inženir Lucien Levy v Franciji, W alter Schottky v Nemčiji in končno človek, zaslužen za superheterodinsko tehniko, Edwin Armstrong, so rešili problem selektivnosti in zgradili prvi delujoči superregenerativni radio.
Izumili so ga v dobi, ko je bila radijska tehnologija zelo preprosta in superregenerativni sprejemnik ni imel funkcij, ki so danes samoumevne. Superheterodinski radijski sprejemnik (superheterodin) v svojem polnem imenu - nadzvočni heterodinski brezžični sprejemnik, je bil pomemben korak naprej v razvoju znanosti in tehnologije, čeprav sprva ni bil široko uporabljen, saj je vseboval veliko ventilov, cevi in drugih kosovnih delov. Poleg tega je bil takrat radio zelo drag.
Osnove super sprejemnika
Super regenerativni sprejemnik temelji na preprostem regenerativnem radiu. V ciklu regeneracije uporablja drugo frekvenco nihanja, ki prekine ali duši glavna nihanja frekvence. Dušenje tresljajev običajno deluje pri frekvencah nad zvočnim območjem, na primer od 25 kHz do 100 kHz. Med delovanjem ima vezje pozitivne povratne informacije, tako da bo celo majhna količina hrupa povzročila nihanje sistema.
RF izhod ojačevalnikav sprejemniku ima pozitivne povratne informacije, tj. del izhodnega signala se vrne nazaj na vhod v fazi. Vsak prisoten signal se bo večkrat ojačal, kar lahko povzroči, da se moč signala ojača za faktor tisoč ali več. Čeprav je ojačanje fiksno, je mogoče ravni, ki se približujejo neskončnosti, doseči z uporabo povratnih tehnik, kot je vezje nihajnih točk superregenerativnega baterijskega cevnega sprejemnika.
Regeneracija vnese negativni upor v vezje in to pomeni, da se skupni pozitivni upor zmanjša. Poleg tega se s povečanjem dobička selektivnost vezja poveča. Ko vezje deluje s povratnimi informacijami, tako da oscilator deluje dovolj v območju nihanja, pride do sekundarnega nizkofrekvenčnega nihanja. Uniči frekvenco visokofrekvenčnih vibracij.
Koncept je prvotno odkril Edwin Armstrong, ki je skoval izraz "super okrevanje". In ta vrsta radia se imenuje superregenerativni cevni sprejemnik. Takšna shema je bila uporabljena v vseh oblikah radia od domačih radijskih postaj do televizorjev, visoko preciznih sprejemnikov, profesionalnih komunikacijskih radijskih postaj, satelitskih baznih postaj in mnogih drugih. Skoraj vsi radijski sprejemniki, pa tudi televizije, kratkovalovni sprejemniki in komercialni radijski sprejemniki, so kot osnovo za delovanje uporabljali princip superheterodine.
Ugodnosti oddajnika
Superheterodin radio ima številne prednosti pred drugimi oblikami radia. Kot rezultat njihovegaPrednosti, superregenerativni tranzistorski sprejemnik je ostal ena izmed naprednih metod, ki se uporabljajo v radijski tehnologiji. Medtem ko danes prihajajo v ospredje druge metode, se super-sprejemnik še vedno zelo pogosto uporablja glede na funkcije, ki jih ponuja:
- Zapiranje selektivnosti. Ena od glavnih prednosti sprejemnika je bližina selektivnosti, ki jo ponuja.
- Z uporabo filtrov s fiksno frekvenco lahko zagotovi dobro izrezovanje sosednjih kanalov.
- Mogoče sprejemati več načinov.
- Zaradi topologije lahko ta tehnologija sprejemnika vključuje veliko različnih vrst demodulatorjev, ki jih je mogoče zlahka prilagoditi zahtevam.
- Sprejemajte zelo visokofrekvenčne signale.
Dejstvo, da superregenerativni FET sprejemnik uporablja mešalno tehnologijo, pomeni, da se večina obdelave sprejemnika izvaja na nižjih frekvencah, kar omogoča sprejemanje visokofrekvenčnih signalov. Te in številne druge prednosti pomenijo, da je sprejemnik povpraševan ne le od začetka delovanja radia, ampak bo tako ostal še vrsto let.
Super regenerativni FET sprejemnik
Ugotovimo. Načelo delovanja superregenerativnega sprejemnika je naslednje.
Signal, ki ga zajame antena, gre skozi sprejemnik in v mešalnik. Drug lokalno ustvarjen signal, ki se pogosto imenuje lokalni oscilator, se napaja v druga vratamešalnika in oba signala sta mešana. Posledično se generira nov signal pri frekvencah vsote in razlike.
Izhod se prenese na tako imenovano vmesno frekvenco, kjer se signal ojača in filtrira. Vsak od pretvorjenih signalov, ki sodijo v pasovni pas filtra, lahko prehaja skozi filter in jih bodo tudi ojačale ojačevalne stopnje. Signali, ki so zunaj pasovne širine filtra, bodo zavrnjeni.
Uglaševanje sprejemnika se izvede preprosto s spreminjanjem frekvence lokalnega oscilatorja. To spremeni frekvenco dohodnega signala, signali se pretvorijo in lahko preidejo skozi filter.
Uglaševanje super regenerativnega sprejemnika
Čeprav je bolj zapleten kot nekatere druge vrste radia, ima prednost zmogljivosti in selektivnosti. Tako lahko uglaševanje učinkoviteje odstrani neželene signale kot druge nastavitve TRF (Tuned Radio Frequency) ali radijske postaje, ki so bile uporabljene v prvih dneh radia.
Osnovni koncept in teorija superheterodinskega radia vključujeta postopek mešanja. To omogoča prenos signalov z ene frekvence na drugo. Vhodna frekvenca se pogosto imenuje RF vhod, medtem ko se lokalno ustvarjen signal oscilatorja imenuje lokalni oscilator, izhodna frekvenca pa se imenuje vmesna frekvenca, ker leži med RF in zvočnimi frekvencami.
Blok diagram osnovnega superregenerativnega sprejemnika z enim tranzistorjem je naslednji. ATmešalnika, se trenutna amplituda dveh vhodnih signalov (f1 in f2) pomnoži, kar ima za posledico izhodne signale frekvenc (f1 + f2) in (f1 - f2). To omogoča, da se vhodna frekvenca prenese do fiksne frekvence, kjer jo je mogoče učinkovito filtrirati. Spreminjanje frekvence lokalnega oscilatorja vam omogoča, da sprejemnik nastavite na različne frekvence. Signale na dveh različnih frekvencah je mogoče poslati v vmesne stopnje.
RF uglaševanje odstrani eno in vzame drugo. Kadar so signali prisotni, lahko povzročijo neželene motnje tako, da prikrijejo želene signale, če se hkrati pojavijo v vmesnem frekvenčnem delu. Pogosto v poceni radijskih sprejemnikih lahko harmonike lokalnega oscilatorja spremljajo različne frekvence, kar povzroči spremembo lokalnih oscilatorjev pri uglaševanju sprejemnika.
Celoten blok diagram enega tranzistorskega superregenerativnega sprejemnika prikazuje glavne bloke, ki se lahko uporabljajo v sprejemniku. Bolj zapleteni radijski sprejemniki bodo osnovnemu blokovnemu diagramu dodali dodatne demodulatorje.
Poleg tega imajo lahko nekateri ultraheterodinski radijski sprejemniki dve ali več pretvorb, da zagotovijo večjo zmogljivost, dve ali celo tri pretvorbe se lahko uporabijo za izboljšanje delovanja elementov vezja.
Kje:
- zgornja meja nastavitve je spremenljiva 15pF;
- Induktor "L" ni nič drugega kot 2-palčna kovinska žica 20, upognjena v obliko "U".
FM radijske postaje (88-108 MHz) potrebujejo večinduktivnost, spodnja polovica pasu (približno 109-130 MHz) pa bo zahtevala manj, ker je nad FM pasom.
27MHz samodejni nadzor ojačanja
Verjetno je, da je superregenerativni 27 MHz sprejemnik zrasel iz vojne potrebe po zelo preprosti enkratni napravi z visokim pozitivnim povratnim odzivom. Rešitev za to je bila omogočiti, da nihanja uglašene frekvence alternativno rastejo in se zadušijo pod nadzorom drugega (gasilnega) oscilatorja, ki deluje na nižji radijski frekvenci. Pozitivne povratne informacije je uvedel spremenljiv potenciometer, ki je bil uporabljen na naslednji način.
Glasnost signala se bo povečevala, dokler RF ojačevalnik ne začne nihati. Ideja je bila, da se nadzor prekine, dokler se nihanje ne ustavi. Vendar je običajno obstajala pomembna histereza med položajem in učinkom. Povečanje produktivnosti je bilo mogoče doseči le, če je bil napredek ustavljen tik pred začetkom obotavljanja, kar je zahtevalo spretnost in potrpežljivost.
V tej napravi uglašeni ojačevalnik začne nihati med polovičnim ciklom valovne oblike oscilatorja. Med "vklopljenim" delom cikla izklopa se nihanje uglašenega ojačevalnika eksponentno poveča zaradi hrupa vezja. Čas, potreben, da ta nihanja dosežejo polno amplitudo, je sorazmeren z vrednostjo Q uglašenega vezja. Zato lahko nihanja frekvence signala, odvisno od frekvence dušilnega generatorja, dosežejo polno amplitudo (logaritemski način) ali pa se strnejo(vrstični način).
Za radijsko krmiljenje modelov so bili uporabljeni trije glavni tipi 27 MHz superregenerativnih sprejemnikov: sprejemnik s trdim ventilom, sprejemnik z mehkim ventilom in sprejemnik na osnovi tranzistorja.
Na sliki je prikazan tipičen togi sprejemnik ventila.
Radijsko vezje za pas 25-150 MHz
V tem vezju je superregenerativni sprejemnik v pasu 25-150 MHz podoben shemi vezja MFJ-8100.
Prva stopnja temelji na tranzistorju FET, ki je priključen na konfiguracijo skupnih vrat. Stopnja RF ojačevalnika preprečuje RF sevanje iz antene v obeh vezjih. Super regenerativni detektor temelji na tranzistorju, ki je povezan s skupno konfiguracijo vrat. Trim prilagodi povratno ojačenje do točke, kjer potenciometer zagotavlja gladek nadzor regeneracije.
Frekvenčno območje tega sprejemnika je od 100 MHz do 150 MHz. Njegova občutljivost je manjša od 1 µV. Tuljave so navite na odstranljiv okvir s premerom 12 mm. Seveda regeneratorji in superregeneratorji niso prihodnost radioamaterjev, a vseeno imajo prostor na soncu.
315MHz prenosna naprava
Tu je sodoben 315 RF super obnovitveni oddajnik + sprejemni modul.
Zagotavlja zelo stroškovno učinkovito brezžično rešitev z največjimi hitrostmi prenosa podatkovdo 4 Kbps. In se lahko uporablja kot daljinski upravljalnik, električna vrata, polkna, okna, vtičnica za daljinsko upravljanje, LED daljinski upravljalnik, stereo daljinski upravljalnik in alarmni sistemi.
Lastnosti:
- obseg prenosa> 500m;
- občutljivost -103dB, na odprtih območjih, ker deluje z metodo amplitudne modulacije, je občutljivost na šum višja;
- delovna frekvenca: 315,92 MHz;
- delovna temperatura: -10 stopinj do +70 stopinj;
- moč prenosa: 25mW;
- Velikost sprejemnika: 30147 mm Velikost oddajnika: 1919 mm.
433 MHz cevni ISM
Super regenerativni cevni sprejemnik porabi manj kot 1mW in deluje na brezkontaktnem industrijskem, znanstvenem in medicinskem omrežju 433MHz. V svoji najpreprostejši obliki superregenerativni sprejemnik vsebuje RF oscilator, ki občasno vklopi in izklopi "prazni signal" ali nizkofrekvenčni signal. Ko se dušilni signal preklopi na oscilator, se začnejo nihanja kopičiti z eksponentno rastočim plaščem. Uporaba zunanjega signala pri nazivni frekvenci generatorja pospeši rast ovojnice teh nihanj. Tako se delovni cikel amplitude dušenega oscilatorja spreminja sorazmerno z amplitudo uporabljenega radijskega signala.
Pri superregenerativnem detektorju prihod signala začne z RF nihanji prej kot takrat, ko signala ni. Super regenerativni detektor lahko sprejema signale AM in je zelo primeren zaOOK (vklop/izklop) zaznavanje podatkovnega signala. Superregenerativni detektor je ogrožen podatkovni sistem, to pomeni, da vsako obdobje šteje in ojača RF signal. Za natančno obnovitev prvotne modulacije mora generator zavrnitve delovati na frekvenci, ki je nekoliko višja od najvišje frekvence v izvirnem modulacijskem signalu. Dodajanje detektorja ovojnice, ki mu sledi nizkopasovni filter, izboljša AM demodulacijo.
Srce sprejemnika vsebuje običajen LC oscilator, ki ga je konfiguriral Colpitts, ki deluje na frekvenci, določeni s serijsko resonanco L1, L2, C1, C2 in C3. Ko je naprava izklopljena, prednapetostni tok Q1 ugasne generator. Kaskadna tranzistorja Q2 in Q3 tvorita antenski ojačevalnik, ki izboljša šum sprejemnika in zagotavlja nekaj RF izolacije med oscilatorjem in anteno. Zaradi varčevanja z energijo ojačevalnik deluje samo, ko se nihanje poveča.
Shema ultra-regenerativnega VHF
Sprejemnik je sestavljen iz tranzistorja 2N2369, obkroženega s petnajstimi komponentami, ki skupaj tvorijo visokofrekvenčni del. Ta sklop je srce sprejemnika. Zagotavlja tako HF ojačenje kot demodulacijo. Konfigurirano vezje, nameščeno v kolektorju tranzistorja, vam omogoča izbiro frekvence.
Reakcijski niz so cevni radarji uporabili zelo zgodaj na kratkih valovih. Nato so ga našli v slavnem pogovornem času "treh tranzistorjev" v 60. letih. Številni 433MHz sprejemniki daljinskega upravljalnika še vedno uporabljajonjegovega. Obe stopnji na BC337 sta nizkofrekvenčna ojačevalnika, slednji zagotavlja moč za slušalke ali majhen zvočnik. Nastavljiva upornost 22 kΩ prilagodi polarizacijo tranzistorja 2N2369, da doseže najboljšo odzivno točko, združuje občutljivost in nizko popačenje, hkrati pa se izogne nihanju, ki blokira njegovo delovanje.
Zvočna frekvenca se pridobi preko 4,7kΩ upora, nato pa preide skozi nizkoprepustni filter, da se odpravi visokofrekvenčni preklopni odziv. Prvi tranzistor BC337 zagotavlja BF predojačenje. Kondenzator 4,7 nF, nameščen med njegov kolektor in njegovo bazo, deluje kot nizkoprepustni filter, ki odstranjuje visokofrekvenčni ostanek in omejuje visoke frekvence. 10 kΩ upor nadzoruje ojačanje zadnje stopnje in s tem glasnost.
DIY radijski sklop
Za DIY 315MHz super regenerativni sprejemnik morajo biti vse komponente nameščene na PCB in sledi narediti z rezalnikom. Širok tloris je nepogrešljiv za (električno) stabilnost sklopa. Da bi olajšali kopiranje na baker, se natisne fotografija vezja, ki se postavi na ploščo in s piko označi konce tirov na listu. Po preverjanju izolacije tirov na ohmmetru se ožičenje izvede v skladu s shemo.
Komponente vezja je enostavno kupiti v radijskih trgovinah ali na spletu. Potrebujete zvočnik 50 ali 100 ohmov. Lahko tudiuporabite 8 ohmski zvočnik tako, da namestite postopni transformator, ki ga najdemo v večini starih tranzistorskih postaj, ali priključite 8 ohmski zvočnik, vendar bo raven zvoka nižja. Sestava mora ostati kompaktna z dobrim tlorisom. Ne smemo pozabiti, da imajo žice in povezave pri visokih frekvencah samodejni učinek. Tuljava akorda ima 5 zavojev žice 0,8 mm (ožičenje telefonske linije). Kondenzator je povezan zaporedno z anteno na drugem zavoju od zgoraj.
Antena je sestavljena iz enega kosa trde žice (1,5 mm2) dolge približno dvajset centimetrov. Ni vam treba storiti več, "četrt val" bo motil reakcijo. Potreben je ločevalni kondenzator 1 nF. Dušilna tuljava (visokofrekvenčna blokada) je tipa VK200. Če ga radioamater ne najde, lahko naredite tri ali štiri zavoje žice v majhni feritni cevi. Izberete lahko posebno shemo montaže po svojih željah in v skladu s shemo ožičenja.
Pravilna vključitev vezja
VHF super regenerativni sprejemnik vrstni red namestitve:
- Vklopite vezje. Napajalni tok je približno trideset miliamperov.
- Zavrtite desni nastavljiv upor (glasnost) do konca v nasprotni smeri urinega kazalca.
- Naprej morate slišati hrup v slušalkah ali zvočniku. Če ne, obrnite nastavljiv upor, dokler ne zaslišite zvoka.
- Izboljšajte nastavitev srednje emisije, da dobite dobro občutljivost z minimalnim popačenjem.
- Zada odstranite visok šum, morate anteno zmanjšati.
144 MHz ultra-regenerativno sprejemno vezje.
Previdnostni ukrepi: Ker enota oddaja motnje, je ne uporabljajte v bližini drugega sprejemnika.
