Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування

45 0 Новини високих технологій

Супергенеративний приймач використовується протягом багатьох десятків років, особливо на УКХ та УВЧ, де він міг запропонувати простоту схеми і відносно високий рівень продуктивності. Цей детектор був популярний в своїй версії вакуумної трубки вперше дні прийому ДВЧ в кінці 1950-х - початку 60-х років. Після цього він застосовувався в простих схемах транзисторної версії. Така конструкція була причиною шиплячого звуку, видаваного радіостанціями CB 27 МГц. В наші дні суперрегенеративне радіо вже не так популярне, хоча є кілька додатків, раніше цікавих сучасникам.

Історія радіо

Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
Історію розвитку суперрегенеративного приймача можна простежити від самих перших днів його винаходу. У 1901 році Реджинальд Фессенден у своєму приймачі для випрямляючого кристалічного детектора застосував немодулированный синусоїдальний радіосигнал на частоті, зміщеної від несучого радіохвильового носія та від антени.


Пізніше, в роки Першої світової війни, радіоаматори стали користуватися перевагами радіотехнологій, які забезпечували достатню якість і чутливість передачі. Інженер Люсьєн Леві у Франції, Уолтер Шотткі в Німеччині і, нарешті, людина, якій приписується техніка супергетеродина, Едвін Армстронг, вирішили проблему вибірковості і побудували перше робоче суперрегенеративне радіо. Воно було винайдено в епоху, коли радіотехніка була дуже простий, а сверхрегенеративному приймача не вистачало тих можливостей, які сьогодні вважатися само собою зрозумілими. Супергетеродинний приймач (супергетеродин) у повному найменуванні - надзвуковий гетеродинний бездротової приймач, став важливим кроком на шляху вперед у розвитку науки і техніки, хоча спочатку він не мав широкого використання, тому що вміщав в себе багато клапанів, труб та інших громіздких деталей. І до того ж у той час радіо було дуже дорогим задоволенням.


Основи супер ресивера

Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
Супергенеративний приймач заснований на простому регенеративному радіо. Він використовує другу частоту коливань у циклі регенерації, яка перериває або гасить основні коливання частоти. Гасіння коливань зазвичай працює на частотах вище звукового діапазону, наприклад, від 25 кГц до 100 кГц. При роботі ланцюг має позитивну зворотний зв'язок, тому навіть невелика кількість шуму приведе до коливання системи. Вихід радіочастотного підсилювача в приймачі має позитивну зворотний зв'язок, т. е. частина вихідного сигналу подається назад на вхід у фазі. Будь присутній сигнал буде неодноразово посилюватися, і це може призвести до посилення рівня сигналу в тисячу разів і навіть більше. Незважаючи на те, що посилення фіксовано, можна досягти рівня, що наближається до нескінченності, використовуючи такі методи зворотного зв'язку, схема з точкою коливання у суперрегенеративного приймача на батарейних радіолампах. Регенерація вводить від'ємний опір в ланцюг, і це означає, що загальне позитивне опір зменшується. І, крім того, із зростанням посилення збільшується вибірковість схеми. Коли схема працює зі зворотним зв'язком, так що генератор працює достатньо в області коливань, виникає вторинне низькочастотне коливання. Воно руйнує частоту високочастотного коливання.
Концепція була спочатку виявлена Едвіном Армстронгом, який придумав термін «супервосстановление». І цей тип радіо називається сверхрегенеративным приймачем на лампах. Така схема використовувалася у всіх формах радіо від вітчизняних радіомовних радіостанцій до телевізорів, високоточних тюнерів, професійних радіостанцій зв'язку, супутникових базових станцій та багатьох інших. Практично всі широкомовні радіоприймачі, а також телевізори, короткохвильові приймачі і комерційні радіоприймачі використовували в якості основи для роботи принцип супергетеродина.

Переваги передавача

Супергетеродине радіо має ряд переваг перед іншими формами радіо. В результаті своїх переваг супергенеративний приймач на транзисторах залишився одним із передових методів, використовуваних в радіотехнології. І незважаючи на те, що сьогодні на передній план виходять інші методи, супрет-приймач, як і раніше, дуже широко використовується з урахуванням функцій, які він може запропонувати:
  • Замикання селективності. Одним з основних переваг приймача є близькість до вибірковості, яку він може запропонувати.
  • Використовуючи фільтри з фіксованою частотою, він може забезпечити якісне відключення сусіднього каналу.
  • Можливість прийому декількох режимів.
  • Завдяки топології ця технологія приймача може включати в себе безліч різних типів демодуляторів, які легко підбираються з урахуванням вимог.
  • Отримують дуже високочастотні сигнали.
  • Той факт, що супергенеративний приймач на польовому транзисторі використовує технологію змішування, означає, що велика частина обробки приймача виконується на більш низьких частотах, надаючи собі можливість отримання високочастотних сигналів. Ці і багато інші переваги означають, що приймач був затребуваний не тільки з початком радіофікації, але і залишиться таким ще на багато років.

    Супергенеративний приймач на польовому транзисторі

    Давайте розберемося. Принцип роботи суперрегенеративного приймача полягає в наступному. Сигнал, який піднімається антеною, проходить в приймач і надходить в мікшер. Інший локально генерується сигнал, який часто називають локальним генератором, подається в інший порт мікшера і два сигнали змішуються. У результаті новий сигнал генерується на сумарної і різницевої частоти. Вихід передається в так звану проміжну частоту, де сигнал посилюється і фільтрується. Будь-який з перетворених сигналів, які потрапляють в смугу пропускання фільтра, може проходити через фільтр, і вони також будуть посилюватися ступенями підсилювача. Сигнали, які виходять за межі смуги пропускання фільтра, будуть відхилені.
    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Настройка приймача виконується просто шляхом зміни частоти локального генератора. Це змінює частоту вхідного сигналу, сигнали перетворюються і можуть проходити через фільтр.

    Налаштування суперрегенеративного приймача

    Хоча вона і більш складна, ніж у деяких інших видів радіоприймачів, але володіє перевагою з точки зору продуктивності та вибірковості. Таким чином, налаштування здатна видаляти небажані сигнали більш ефективно, ніж інші налаштування TRF (Tuned Radio Frequency) або радіостанції, що використовувалися в перші дні радіо.

    Основна концепція і теорія, що лежать в основі супергетеродинного радіо, включають процес змішування. Це дозволяє передавати сигнали з однієї частоти на іншу. Вхідну частоту часто називають ВЧ-входом, тоді як локально генерується сигнал генератора називається локальним генератором, а вихідна частота називається проміжною частотою, так як вона знаходиться між ВЧ і аудиочастотами. Блок-схема базового суперрегенеративного приймача на одному транзисторі така. У змішувачі миттєва амплітуда двох вхідних сигналів (f1 і f2) помножується, що призводить до сигналів на виході частот (f1 + f2) і (f1 - f2). Це дозволяє передавати вхідну частоту до фіксованої частоти, де її можна ефективно фільтрувати. Зміна частоти локального генератора дозволяє налаштувати приймач на різні частоти. Сигнали на двох різних частотах можуть надходити на проміжні етапи. Тюнінг RF видаляє один і приймає інший. Коли присутні сигнали, вони можуть викликати небажані перешкоди, маскуючи необхідні сигнали, якщо вони з'являються одночасно в проміжній частотної секції. Часто в недорогих радіостанціях гармоніки локального осцилятора можуть відслідковувати на різних частотах, що призводить до зміни гетеродинов при настройці приймача.
    Загальна блок-схема суперрегенеративного приймача на одному транзисторі показує основні блоки, які можуть використовуватися в приймачі. У більш складних радіостанціях на базову блок-діаграму додадуться додаткові для демодуляторів. До того ж деякі сверхгетеродинные радіостанції можуть мати два або більше перетворення, щоб забезпечити підвищену продуктивність для поліпшення функціонування елементів схеми, можна використовувати два або навіть три перетворення.
    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Де:
  • тюнінг-ковпачок - це змінна 15pF;
  • індуктор «L» являє собою не що інше, як 2-дюймову металеву дріт No 20 вигнуту у формі «U».
  • FM-радіостанції (88-108 МГц) потребують більшої індуктивності, а нижня половина смуги (приблизно 109-130 МГц) зажадає менше, так як вона вища FM-діапазону.

    Автоматичне управління посиленням 27МГц

    Вважається, що супергенеративний приймач на 27 МГц зріс з потреби військового часу у дуже простому одноразовому пристрої з високим коефіцієнтом посилення позитивного зворотного зв'язку. Рішенням цього було дозволити коливань налаштованої частоти альтернативно рости і придушуватися під управлінням другого (гасить) генератора, працюючого на нижчій радіочастоті. Позитивна зворотній зв'язок вводилася змінним потенціометром, який використовувався наступним чином. Сигнал буде збільшуватися в об'ємі до тих пір, поки радіочастотний підсилювач не почне коливатися. Ідея полягала в тому, щоб скасувати контроль, поки коливання не припиниться. Проте зазвичай існував значний гістерезис між положенням і ефектом. Підвищення продуктивності могло бути досягнуто тільки в тому випадку, якщо просування було зупинено незадовго до початку коливань, що вимагало навичок і терпіння. У цьому пристрої настроюється підсилювач починає коливатися протягом напівперіоду форми сигналу осцилятора. Під час «включення» частини циклу гасіння, коливання налаштованого підсилювача ростуть експоненціально від шумів схеми. Час досягнення цих коливань до повної амплітуди пропорційно значенню Q налаштованої схеми. Тому, в залежності від частоти генератора гасіння, коливання частоти сигналу можуть доходити до повної амплітуди (логарифмічний режим) або бути згорнуті (лінійний режим). Для радіоуправління моделями використовувалися три основних типи суперрегенеративного приймача на 27 МГц: приймач жорсткого клапана, приймач м'якого клапана і приймач на основі транзисторів. Типова схема приймача жорсткого клапана показана на малюнку.
    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування

    Радиосхема для діапазону 25-150 МГц

    У цій схемі супергенеративний приймач на діапазоні 25150 мгц аналогічний принциповій схемі MFJ-8100.
    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Перша ступінь заснована на транзисторі FET, підключеному до загальної конфігурації затвора. Стадія радіочастотного підсилювача запобігає радіочастотне випромінювання від антени в обох ланцюгах. Суперрегенеративный детектор заснований на транзисторі, включеному до загальної конфігурації затвора. З допомогою тримера регулюється коефіцієнт посилення зворотного зв'язку до точки, де потенціометр забезпечує плавне керування регенерацією. Частотний діапазон цього приймача становить від 100 МГц до 150 МГц. Його чутливість становить менше 1 мкВ. Котушки намотані на знімну оправу діаметром 12 мм. Звичайно, регенератори і супер регенератори не є майбутнім радіоаматорів, але у них все ще є місце під сонцем.

    Пристрій передачі 315МГц

    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Тут представлений сучасний 315 RF супер відновлювальний модуль передавач + приймач. Він забезпечує дуже економічне бездротове рішення з максимальною швидкістю передачі даних до 4 Кбіт/с І може використовуватися, як пульт дистанційного керування, електричні двері, двері затвора, вікна, роз'єм дистанційного керування, дистанційне керування світлодіодом, стереосистемою пульта дистанційного керування і системами сигналізації. Особливості:
  • дальність передачі> 500 м;
  • чутливість -103 дБ, у відкритих областях, оскільки він працює з методом амплітудної модуляції, чутливість до шуму вище;
  • робоча частота: 31592 МГц;
  • робоча температура: від -10 ° до +70 градусів;
  • потужність передачі: 25 мВт;
  • розмір приймача: 30 * 14 * 7 мм Розмір передавача: 19 * 19 мм.
  • Ламповий ISM 433 МГц

    Супергенеративний приймач на лампах споживає менше 1 мВт і працює в безконтактної 433 МГц промислової, наукової і медичної мережі. У своїй найпростішої формі суперрегенеративный приймач містить радіочастотний генератор, який періодично включає і вимикає «сигнал гасіння» або низькочастотний сигнал. Коли сигнал гасіння переключається на генератор, коливання починають наростати з експоненціально зростаючої оболонкою. Застосування зовнішнього сигналу на номінальній частоті генератора прискорює зростання огинаючої цих коливань. Таким чином, робочий цикл амплітуди погашеного осцилятора змінюється пропорційно амплітуді прикладеної радіосигналу. У сверхрегенеративном детекторі прихід сигналу починає радіочастотні коливання раніше, ніж при відсутності сигналу. Суперрегенеративный детектор може приймати сигнали АМ і добре підходить для виявлення сигналів даних OOK (on/off-keyed). Суперрегенеративный детектор представляє собою систему дискредитованих даних, тобто кожен період відраховує і посилює радіочастотний сигнал. Щоб точно відновити вихідну модуляцію, генератор придушення повинен працювати на частоті, кілька перевищує найвищу частоту у вихідному модулирующем сигналі. Додавання детектора огинаючої, за яким слід фільтр нижніх частот, покращує демодуляцію AM.
    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Серце приймача містить звичайний LC-генератор, сконфігурований Colpitts, що працює на частоті, яка визначається серійним резонансом L1 L2 C1 C2 і С3. При виключенні пристрою струм зміщення Q1 гасить генератор. Каскадний транзистор Q2 і Q3 утворює підсилювач антени, який покращує показник шуму приймача і забезпечує деяку радіочастотну розв'язку між генератором і антеною. Для економії енергії підсилювач працює тільки при зростанні коливань.

    Схема суперрегенеративного УКХ

    Приймач складається з транзистора 2N2369 оточеного п'ятнадцятьма компонентами, які спільно є високочастотної частиною. Ця збірка є серцем приймача. Вона забезпечує як посилення HF, так і демодуляцію. Конфигурированная схема, встановлена в колекторі транзистора, що дозволяє вибирати частоту. Реакційний набір використовувався дуже рано в короткій хвилі радиолокаторами трубки. Потім він був знайдений в знаменитих «трьох транзисторах» в режимі розмови 60-х років. Багато приймачі з дистанційним управлінням 433 МГц все ще використовують його. Обидва етапи BC337 є низькочастотними підсилювачами, останній з яких забезпечує живлення для навушників або невеликий гучномовець. Регульований опір 22 кОм регулює поляризацію транзистора 2N2369 щоб отримати найкращу точку реакції, що поєднує чутливість і низький рівень спотворення, уникаючи при цьому коливання, яке блокує його роботу.
    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Звукова частота відновлюється через резистор 47 кОм, потім проходить через фільтр нижніх частот, що виключає високочастотне перемикання реакції. Перший транзистор BC337 забезпечує попереднє посилення BF. Конденсатор 47 нФ, розташований між його колектором і його базою, діє як фільтр нижніх частот, виключаючи високочастотний залишок і обмежуючи максимуми. Опір 10 кОм регулює посилення останньої сходинки і, отже, гучність.

    Збірка радіо своїми руками

    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Для суперрегенеративного приймача 315 МГц своїми руками всі компоненти повинні бути встановлені на друкованій платі і доріжки виконані за допомогою різака. Широкий план заземлення незамінний для (електричної) стійкості складання. Щоб полегшити копіювання на міді, друкують фотографію схеми, поміщають її на пластину і, з зазначенням точки, відзначають кінці доріжок на аркуші. Після перевірки ізоляції доріжок на омметре проводка виконується згідно з графіком. Компоненти схеми легко придбати в радіомагазинах або онлайн. Потрібен динамік 50 або 100 Ом. Також можна використовувати 8-омний гучномовець, поміщаючи трансформатор з понижуючим опором, встановлений на більшу частину старих транзисторних станцій, або підключити 8-омний динамік, але рівень звуку при цьому буде нижче. Збірка повинна залишатися компактної з хорошим планом заземлення. Не слід забувати, що дроти і з'єднання мають ефект самодействия на високих частотах. Котушка хорди має 5 оборотів дроту 08 мм (проводка дротового телефонного зв'язку). З'єднання конденсаторів виробляють послідовно з антеною на другому повороті зверху. Антена складається з одного шматка жорсткої дроту (15 мм2) довжиною близько двадцяти сантиметрів. Не потрібно робити більше, «чверть хвилі» порушить реакцію. Потрібно розмістити конденсатор 1 nF розв'язки. Дросельна котушка (високочастотна блокування) має тип VK200. Якщо радіоаматор не може знайти її, можете зробити три або чотири витка дроту невеликий феритовою трубці. А конкретну схему зборки можна вибрати по своєму смаку і згідно з монтажною схемою.

    Правильне включення схеми

    Порядок встановлення сверхрегенеративных приймачів УКВ:
  • Включити ланцюг. Струм живлення становить близько тридцяти міліампер.
  • Повернути правий регульований резистор (гучність) повністю проти годинникової стрілки.
  • Потім потрібно почути шум в навушниках або динаміці. Якщо це не так, повернути регульоване опір, поки не з'явиться звучання.
  • Поліпшити налаштування на емісію середнього рівня, щоб отримати хорошу чутливість з мінімальним спотворенням.
  • Щоб прибрати високі шуми, потрібно зменшити антену.
  • Схема суперрегенеративного приймача на 144 мГц.
    Супергенеративний приймач: опис, характеристики, принцип роботи, застосування
    Запобіжні заходи: оскільки установка випромінює перешкоди, не треба використовувати її поблизу іншого приймача.