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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Supergenerator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Was ist ein Superregenerator, wie funktioniert er, was sind seine Vor- und Nachteile, in welchen Amateurfunkkonstruktionen kann er eingesetzt werden? Dieser Artikel ist diesen Themen gewidmet. Ein Superregenerator (auch Superregenerator genannt) ist eine ganz besondere Art von Verstärkungs- oder Verstärkungsdetektorgerät, das trotz seiner außergewöhnlichen Einfachheit einzigartige Eigenschaften aufweist, insbesondere eine Spannungsverstärkung von bis zu 105...106, d. h. eine Million erreichen! Dies bedeutet, dass Eingangssignale im Sub-Mikrovolt-Bereich auf Sub-Volt verstärkt werden können. Natürlich ist es unmöglich, eine solche Verstärkung auf die übliche Weise in einer Stufe zu erreichen, aber im Superregenerator wird eine völlig andere Verstärkungsmethode verwendet. Wenn der Autor ein wenig philosophieren darf, dann können wir, nicht ganz streng, sagen, dass eine superregenerative Verbesserung in anderen physikalischen Koordinaten auftritt. Die herkömmliche Verstärkung erfolgt zeitlich kontinuierlich, Ein- und Ausgang des Verstärkers (Vierpolnetzwerk) sind in der Regel räumlich getrennt. Dies gilt nicht für Verstärker mit zwei Anschlüssen, beispielsweise einen Regenerator. Die regenerative Verstärkung erfolgt im selben Schwingkreis, an den das Eingangssignal angelegt wird, jedoch wiederum zeitlich kontinuierlich. Der Superregenerator arbeitet mit zu bestimmten Zeitpunkten entnommenen Abtastwerten des Eingangssignals. Dann wird die Abtastung mit der Zeit verstärkt und nach einer bestimmten Zeit wird das verstärkte Ausgangssignal entfernt, oft sogar von denselben Anschlüssen oder Buchsen, an die der Eingang angeschlossen ist. Während der Verstärkungsprozess läuft, reagiert der Superregenerator nicht auf Eingangssignale und die nächste Probe wird erst erstellt, wenn alle Verstärkungsprozesse abgeschlossen sind. Es ist dieses Verstärkungsprinzip, das es ermöglicht, große Koeffizienten zu erhalten; Ein- und Ausgang müssen nicht entkoppelt oder abgeschirmt werden – schließlich sind die Ein- und Ausgangssignale zeitlich getrennt und können daher nicht interagieren. Die superregenerative Verstärkungsmethode hat auch einen grundlegenden Nachteil. Nach dem Kotelnikov-Nyquist-Theorem muss für eine unverzerrte Übertragung der Signalhüllkurve (Modulationsfrequenzen) die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste Modulationsfrequenz. Bei einem AM-Rundfunksignal beträgt die höchste Modulationsfrequenz 10 kHz, bei einem FM-Signal 15 kHz und die Abtastfrequenz muss mindestens 20...30 kHz betragen (wir sprechen hier nicht von Stereo). Die Bandbreite des Superregenerators ist fast eine Größenordnung größer, nämlich 200...300 kHz. Dieser Nachteil lässt sich beim Empfang von AM-Signalen nicht beseitigen und war einer der Hauptgründe für die Verdrängung von Superregeneratoren durch fortschrittlichere, wenn auch komplexere Superheterodynempfänger, bei denen die Bandbreite dem Doppelten der höchsten Modulationsfrequenz entspricht. Seltsamerweise zeigt sich der beschriebene Nachteil während der Weltmeisterschaft in viel geringerem Maße. Die FM-Demodulation erfolgt an der Steigung der Resonanzkurve des Superregenerators – FM wird in AM umgewandelt und dann erfasst. In diesem Fall sollte die Breite der Resonanzkurve mindestens das Doppelte des Frequenzhubs (100...150 kHz) betragen und man erhält eine deutlich bessere Anpassung der Bandbreite an die Breite des Signalspektrums. Früher wurden Superregeneratoren mit Vakuumröhren betrieben und verbreiteten sich Mitte des letzten Jahrhunderts. Zu dieser Zeit gab es nur wenige Radiosender im UKW-Band, und die große Bandbreite wurde nicht als besonderer Nachteil angesehen, sondern erleichterte in manchen Fällen sogar das Abstimmen und Suchen nach seltenen Sendern. Dann erschienen Superregeneratoren mit Transistoren. Mittlerweile werden sie in Funksteuerungssystemen für Modelle, Sicherheitsalarmanlagen und nur noch gelegentlich in Funkempfängern eingesetzt. Super-Regenerator-Schaltkreise unterscheiden sich kaum von Regenerator-Schaltkreisen: Wenn letztere die Rückkopplung periodisch auf die Erzeugungsschwelle erhöhen und dann reduzieren, bis die Schwingungen aufhören, erhält man einen Super-Regenerator. Hilfsdämpfungsschwingungen mit einer Frequenz von 20...50 kHz, die die Rückkopplung periodisch ändern, werden entweder von einem separaten Generator bezogen oder entstehen im Gerät mit der höchsten Frequenz (Superregenerator mit Selbstlöschung). Grundschema des Regenerator-Super-Regenerators Um die im Superregenerator ablaufenden Prozesse besser zu verstehen, wenden wir uns dem in Abb. gezeigten Gerät zu. 1, der je nach Zeitkonstante der R1C2-Kette sowohl ein Regenerator als auch ein Super-Regenerator sein kann.
Dieses Schema wurde als Ergebnis zahlreicher Experimente entwickelt und ist nach Ansicht des Autors hinsichtlich Einfachheit, einfacher Einrichtung und erzielter Ergebnisse optimal. Der Transistor VT1 ist nach einer Selbstoszillatorschaltung angeschlossen – einem induktiven Dreipunkt. Der Generatorkreis besteht aus Spule L1 und Kondensator C1, der Spulenabgriff liegt näher am Basisstift. Auf diese Weise wird der hohe Ausgangswiderstand des Transistors (Kollektorkreis) an einen niedrigeren Eingangswiderstand (Basiskreis) angepasst. Der Stromversorgungskreis des Transistors ist etwas ungewöhnlich – die konstante Spannung an seiner Basis ist gleich der Kollektorspannung. Ein Transistor, insbesondere ein Siliziumtransistor, kann problemlos in diesem Modus arbeiten, da er bei einer Spannung an der Basis (relativ zum Emitter) von etwa 0,5 V öffnet und die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung je nach Transistortyp beträgt , 0,2...0,4 V. In dieser Schaltung sind sowohl der Kollektor als auch die Gleichstrombasis mit einem gemeinsamen Draht verbunden, und die Stromversorgung erfolgt über die Emitterschaltung über den Widerstand R1. In diesem Fall wird die Spannung am Emitter automatisch auf 0,5 V stabilisiert – der Transistor arbeitet wie eine Zenerdiode mit der vorgegebenen Stabilisierungsspannung. Wenn nämlich die Spannung am Emitter sinkt, schließt der Transistor, der Emitterstrom nimmt ab und danach nimmt der Spannungsabfall am Widerstand ab, was zu einem Anstieg der Emitterspannung führt. Steigt sie, öffnet der Transistor stärker und der erhöhte Spannungsabfall am Widerstand gleicht diesen Anstieg aus. Einzige Voraussetzung für den ordnungsgemäßen Betrieb des Gerätes ist, dass die Versorgungsspannung deutlich höher sein muss – ab 1,2 V und höher. Anschließend kann der Transistorstrom durch Auswahl des Widerstands R1 eingestellt werden. Betrachten wir den Betrieb des Geräts bei hohen Frequenzen. Die Spannung vom unteren (gemäß Diagramm) Teil der Windungen der Spule L1 wird an die Basis-Emitter-Strecke des Transistors VT1 angelegt und von diesem verstärkt. Der Kondensator C2 ist ein Sperrkondensator; für hochfrequente Ströme ist er niederohmig. Die Last im Kollektorkreis ist der Resonanzwiderstand des Kreises, der durch die Transformation durch den oberen Teil der Spulenwicklung etwas reduziert wird. Bei der Verstärkung invertiert der Transistor die Phase des Signals, dann wird sie von einem Transformator, der aus Teilen der L1-Spule besteht, invertiert – der Phasenausgleich wird durchgeführt. Und das für die Selbsterregung notwendige Amplitudengleichgewicht wird bei ausreichender Verstärkung des Transistors erreicht. Letzterer hängt vom Emitterstrom ab und lässt sich sehr einfach regulieren, indem man den Widerstandswert des Widerstands R1 ändert, beispielsweise indem man beispielsweise zwei Widerstände in Reihe schaltet, konstant und variabel. Das Gerät bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter einfaches Design, einfache Einrichtung und hohe Effizienz: Der Transistor verbraucht genau so viel Strom, wie nötig ist, um das Signal ausreichend zu verstärken. Die Annäherung an die Erzeugungsschwelle verläuft sehr sanft, außerdem erfolgt die Anpassung im Niederfrequenzkreis und der Regler kann vom Kreis an eine geeignete Stelle verschoben werden. Die Anpassung hat nur geringe Auswirkungen auf die Abstimmfrequenz der Schaltung, da die Versorgungsspannung des Transistors konstant bleibt (0,5 V) und sich daher die Kapazitäten zwischen den Elektroden nahezu nicht ändern. Der beschriebene Regenerator ist in der Lage, den Qualitätsfaktor von Schaltkreisen in jedem Wellenbereich von DV bis VHF zu erhöhen, und die Spule L1 muss keine Schaltkreisspule sein – es ist zulässig, eine Koppelspule mit einem anderen Schaltkreis zu verwenden (Kondensator C1 nicht). wird in diesem Fall benötigt). Sie können eine solche Spule auf den Stab einer magnetischen Antenne eines DV-MW-Empfängers wickeln, und die Anzahl der Windungen sollte nur 10–20 % der Anzahl der Windungen der Schleifenspule betragen; ein Q-Multiplikator auf einem Bipolartransistor ist billiger und einfacher als ein Feldeffektgerät. Der Regenerator ist auch für den HF-Bereich geeignet, wenn man die Antenne entweder mit einer Koppelspule oder mit einem kleinen Kondensator (bis zu Bruchteilen eines Picofarads) an den Kreis L1C1 anschließt. Das Niederfrequenzsignal wird vom Emitter des Transistors VT1 abgenommen und über einen Trennkondensator mit einer Kapazität von 0,1...0,5 µF dem NF-Verstärker zugeführt. Beim Empfang von AM-Sendern lieferte ein solcher Empfänger eine Empfindlichkeit von 10...30 μV (Rückmeldung unterhalb der Erzeugungsschwelle) und beim Empfang von Telegrafenstationen auf Schwebungen (Rückmeldung oberhalb der Schwelle) – Einheiten von Mikrovolt. Die Prozesse des Steigens und Fallens von Schwingungen Aber kehren wir zum Super-Regenerator zurück. Die Versorgungsspannung soll dem beschriebenen Gerät zum Zeitpunkt t0 in Form eines Impulses zugeführt werden, wie in Abb. 2 oben drauf. Selbst wenn die Transistorverstärkung und die Rückkopplung für die Erzeugung ausreichen, treten Schwingungen in der Schaltung nicht sofort auf, sondern nehmen für einige Zeit τn exponentiell zu. Nach dem gleichen Gesetz erfolgt das Abklingen von Schwingungen nach dem Abschalten der Stromversorgung; die Abklingzeit wird mit τс bezeichnet.
Im Allgemeinen wird das Gesetz des Anstiegs und Abfalls von Schwingungen durch die Formel Ucont = U0exp(-rt/2L) ausgedrückt, wobei U0 die Spannung im Stromkreis ist, von dem aus der Prozess begann; r ist der äquivalente Verlustwiderstand im Stromkreis; L ist seine Induktivität; t – aktuelle Zeit. Beim Schwingungsabfall ist alles einfach, wenn r = rп (Verlustwiderstand des Stromkreises selbst, Abb. 3).
Anders verhält es sich, wenn die Schwingungen zunehmen: Der Transistor führt einen negativen Widerstand in den Stromkreis ein – roc (Rückkopplung gleicht Verluste aus) und der gesamte Ersatzwiderstand wird negativ. Das Minuszeichen im Exponenten verschwindet und das Wachstumsgesetz wird geschrieben: Ukont = Uсexp(rt/2L), wobei r = rос - rп Aus der obigen Formel können Sie auch die Anstiegszeit der Schwingungen ermitteln, wobei zu berücksichtigen ist, dass das Wachstum mit der Signalamplitude im Stromkreis Uc beginnt und sich nur bis zur Amplitude U0 fortsetzt, dann wechselt der Transistor in den Begrenzungsmodus, seine Verstärkung nimmt ab und die Amplitude der Schwingungen stabilisiert sich: τн = (2L/r) ln(U0/Uc). Wie wir sehen können, ist die Anstiegszeit proportional zum Logarithmus des Kehrwerts des Pegels des empfangenen Signals in der Schaltung. Je größer das Signal, desto kürzer ist die Anstiegszeit. Wenn dem Superregenerator periodisch Leistungsimpulse mit einer Überlagerungsfrequenz (Löschfrequenz) von 20 bis 50 kHz zugeführt werden, treten im Stromkreis Schwingungsblitze auf (Abb. 4), deren Dauer von der Amplitude abhängt Signal – je kürzer die Anstiegszeit, desto länger die Blitzdauer. Wenn die Blitze erkannt werden, ist die Ausgabe ein demoduliertes Signal, das proportional zum Durchschnittswert der Blitzhüllkurve ist.
Die Verstärkung des Transistors selbst kann klein sein (Einheiten, Zehner) und nur zur Selbsterregung von Schwingungen ausreichen, während die Verstärkung des gesamten Superregenerators gleich dem Verhältnis der Amplitude des demodulierten Ausgangssignals zur Amplitude des Eingangs ist Signal, ist sehr groß. Die beschriebene Betriebsart des Superregenerators wird als nichtlinear oder logarithmisch bezeichnet, da das Ausgangssignal proportional zum Logarithmus des Eingangssignals ist. Dies führt zu einigen nichtlinearen Verzerrungen, spielt aber auch eine nützliche Rolle – die Empfindlichkeit des Superregenerators gegenüber schwachen Signalen ist größer und gegenüber starken Signalen geringer – hier wirkt eine natürliche AGC. Zur Vervollständigung der Beschreibung muss gesagt werden, dass eine lineare Betriebsweise des Superregenerators auch dann möglich ist, wenn die Dauer des Leistungsimpulses (siehe Abb. 2) kleiner ist als die Anstiegszeit der Schwingungen. Letzterer hat keine Zeit, die maximale Amplitude zu erreichen, und der Transistor wechselt nicht in den Begrenzungsmodus. Dann wird die Amplitude des Blitzes direkt proportional zur Amplitude des Signals. Dieser Modus ist jedoch instabil – die geringste Änderung der Transistorverstärkung oder des Ersatzschaltkreiswiderstands r führt entweder zu einem starken Abfall der Amplitude der Blitze und damit der Verstärkung des Superregenerators, oder das Gerät geht in einen nichtlinearen Zustand über Modus. Aus diesem Grund wird der lineare Modus des Superregenerators selten verwendet. Es ist auch zu beachten, dass es absolut nicht notwendig ist, die Versorgungsspannung umzuschalten, um Schwingungsblitze zu erhalten. Mit gleichem Erfolg können Sie eine Hilfsüberspannungsspannung an das Lampengitter, die Basis oder das Gate eines Transistors anlegen und so deren Verstärkung und damit die Rückkopplung modulieren. Auch die rechteckige Form der Dämpfungsschwingungen ist nicht optimal, besser ist eine Sinusform, besser noch eine Sägezahnform mit sanftem Anstieg und starkem Abfall. In der letzteren Version nähert sich der Superregenerator sanft dem Punkt, an dem Schwingungen auftreten, die Bandbreite wird etwas schmaler und es tritt eine Verstärkung aufgrund der Regeneration auf. Die daraus resultierenden Schwankungen wachsen zunächst langsam, dann immer schneller. Der Rückgang der Schwingungen erfolgt so schnell wie möglich. Am weitesten verbreitet sind Superregeneratoren mit Autosuperisierung oder Selbstlöschung, die keinen separaten Hilfsschwingungsgenerator haben. Sie funktionieren nur im nichtlinearen Modus. Selbstlöschung, mit anderen Worten, intermittierende Erzeugung, kann leicht in einem Gerät erreicht werden, das gemäß der Schaltung in Abb. hergestellt wurde. 1 ist es lediglich erforderlich, dass die Zeitkonstante der R1C2-Kette größer ist als die Anstiegszeit der Schwingungen. Dann passiert Folgendes: Die resultierenden Schwingungen führen zu einem Anstieg des Stroms durch den Transistor, die Schwingungen werden jedoch für einige Zeit durch die Ladung des Kondensators C2 unterstützt. Wenn es aufgebraucht ist, sinkt die Spannung am Emitter, der Transistor schließt und die Schwingungen hören auf. Der Kondensator C2 beginnt sich relativ langsam von der Stromquelle über den Widerstand R1 aufzuladen, bis der Transistor öffnet und ein neuer Blitz auftritt. Spannungsdiagramme im Superregenerator Spannungsoszillogramme am Transistor-Emitter und in der Schaltung sind in Abb. dargestellt. 4, wie sie normalerweise auf dem Bildschirm eines Breitbandoszilloskops zu sehen wären. Spannungspegel von 0,5 und 0,4 V werden völlig willkürlich angezeigt – sie hängen vom verwendeten Transistortyp und seiner Betriebsart ab. Was passiert, wenn ein externes Signal in den Stromkreis gelangt, da die Dauer des Blitzes nun durch die Ladung des Kondensators C2 bestimmt wird und daher konstant ist? Mit zunehmendem Signal nimmt nach wie vor die Anstiegszeit der Schwingungen ab und es treten häufiger Blitze auf. Wenn sie von einem separaten Detektor erkannt werden, erhöht sich der durchschnittliche Signalpegel proportional zum Logarithmus des Eingangssignals. Die Rolle eines Detektors übernimmt jedoch erfolgreich der Transistor VT1 selbst (siehe Abb. 1) – der durchschnittliche Spannungspegel am Emitter sinkt mit zunehmendem Signal. Was passiert schließlich, wenn kein Signal vorhanden ist? Alles ist beim Alten, nur die Erhöhung der Schwingungsamplitude jedes Blitzes beginnt mit einer zufälligen Rauschspannung im Superregeneratorkreis. Die Häufigkeit von Ausbrüchen ist minimal, aber instabil – die Wiederholungsperiode ändert sich chaotisch. In diesem Fall ist die Verstärkung des Superregenerators maximal und es ist viel Rauschen in den Telefonen oder Lautsprechern zu hören. Bei der Abstimmung auf die Signalfrequenz nimmt sie stark ab. Somit ist die Empfindlichkeit des Superregenerators aufgrund seines Funktionsprinzips sehr hoch – sie wird durch den Pegel des internen Rauschens bestimmt. Weitere Informationen zur Theorie der superregenerativen Rezeption finden sich in [1,2]. UKW-FM-Empfänger mit Niederspannungsversorgung Schauen wir uns nun praktische Superregeneratorschaltungen an. Davon findet man in der Literatur recht viele, vor allem aus der Antike. Ein interessantes Beispiel: Eine Beschreibung eines Superregenerators, der auf nur einem Transistor basiert, wurde 3 in der Zeitschrift „Popular Electronics“ Nr. 1968 veröffentlicht, ihre kurze Übersetzung ist in [3] enthalten. Die relativ hohe Versorgungsspannung (9 V) sorgt für eine große Amplitude der Schwingungsstöße im Superregeneratorkreis und damit für eine große Verstärkung. Auch diese Lösung hat einen wesentlichen Nachteil: Der Superregenerator strahlt stark, da die Antenne über eine Koppelspule direkt mit dem Stromkreis verbunden ist. Es wird empfohlen, einen solchen Empfänger nur irgendwo in der Natur, fernab von besiedelten Gebieten, einzuschalten. Das vom Autor basierend auf der Grundschaltung (siehe Abb. 1) entwickelte Diagramm eines einfachen UKW-FM-Empfängers mit Niederspannungsstromversorgung ist in Abb. dargestellt. 5. Die Antenne im Empfänger ist die Schleifenspule L1 selbst, die in Form eines Single-Turn-Rahmens aus dickem Kupferdraht (PEL 1,5 und höher) besteht. Rahmendurchmesser 90 mm. Die Anpassung der Schaltung an die Signalfrequenz erfolgt über einen variablen Kondensator (VCA) C1. Da der Abgriff vom Rahmen schwierig ist, ist der Transistor VT1 nach einer kapazitiven Dreipunktschaltung geschaltet – die OS-Spannung wird dem Emitter vom kapazitiven Teiler C2C3 zugeführt. Die Überlagerungsfrequenz wird durch den Gesamtwiderstand der Widerstände R1–R3 und die Kapazität des Kondensators C4 bestimmt. Bei einer Reduzierung auf mehrere Hundert Picofarad stoppt die intermittierende Erzeugung und das Gerät wird zu einem regenerativen Empfänger. Auf Wunsch können Sie einen Schalter einbauen und den Kondensator C4 aus zwei parallel geschalteten Kondensatoren C470 beispielsweise mit einer Kapazität von 0,047 pF mit 2 μF bilden. Dann kann der Receiver je nach Empfangsbedingungen in beiden Modi genutzt werden. Der Regenerative-Modus sorgt für einen saubereren und besseren Empfang mit weniger Rauschen, erfordert jedoch eine deutlich höhere Feldstärke. Die Rückkopplung wird durch einen variablen Widerstand RXNUMX geregelt, dessen Griff (sowie der Abstimmknopf) vorzugsweise an der Vorderseite des Empfängergehäuses angebracht wird. Die Strahlung dieses Empfängers im Super-Regenerativen-Modus wird aus folgenden Gründen geschwächt: Die Amplitude der Schwingungsblitze im Stromkreis ist klein, in der Größenordnung von einem Zehntel Volt, und außerdem strahlt die kleine Rahmenantenne äußerst ineffizient ab. einen geringen Wirkungsgrad im Übertragungsmodus aufweisen. Der NF-Verstärker des Empfängers ist zweistufig und nach einer Direktkopplungsschaltung mit Transistoren VT2 und VT3 unterschiedlicher Struktur aufgebaut. Der Kollektorkreis des Ausgangstransistors umfasst niederohmige Kopfhörer (oder ein Telefon) der Typen TM-2, TM-4, TM-6 oder TK-67-NT mit einem Widerstand von 50-200 Ohm. Telefone vom Player reichen aus.
Die erforderliche Vorspannung an der Basis des ersten Ultraschalltransistors wird nicht von der Stromquelle, sondern über den Widerstand R4 vom Emitterkreis des Transistors VT1 geliefert, wo, wie erwähnt, eine stabile Spannung von etwa 0,5 V anliegt. Der Kondensator C5 leitet AF Schwingungen an der Basis des Transistors VT2. Die Wellen der Dämpfungsfrequenz von 30...60 kHz am Eingang des Ultraschallverstärkers werden nicht gefiltert, sodass der Verstärker wie im Pulsmodus arbeitet – der Ausgangstransistor schließt vollständig und öffnet bis zur Sättigung. Die Ultraschallfrequenz von Blitzen wird von Telefonen nicht reproduziert, die Impulsfolge enthält jedoch eine Komponente mit hörbaren Audiofrequenzen. Die Diode VD1 dient dazu, den zusätzlichen Strom der Telefone zu schließen, sobald der Impuls endet und der Transistor VT3 schließt; sie schneidet Spannungsstöße ab, verbessert die Qualität und erhöht leicht die Lautstärke der Tonwiedergabe. Die Stromversorgung des Empfängers erfolgt über eine galvanische Zelle mit einer Spannung von 1,5 V oder eine Scheibenbatterie mit einer Spannung von 1,2 V. Die Stromaufnahme überschreitet 3 mA nicht und kann bei Bedarf durch Auswahl des Widerstands R4 eingestellt werden. Das Einrichten des Empfängers beginnt mit der Überprüfung des Vorhandenseins einer Erzeugung durch Drehen des Knopfes des variablen Widerstands R2. Dies wird durch das Auftreten recht starker Geräusche in Telefonen oder durch die Beobachtung eines „Sägezeichens“ in Form einer Spannung am Kondensator C4 auf dem Oszilloskopbildschirm erkannt. Die Überlagerungsfrequenz wird durch Änderung ihrer Kapazität ausgewählt; sie hängt auch von der Position des variablen Widerstands R2 ab. Vermeiden Sie die Nähe der Überlagerungsfrequenz zur Stereo-Hilfsträgerfrequenz von 31,25 kHz oder ihrer zweiten Harmonischen von 62,5 kHz, da sonst Schwebungen zu hören sind, die den Empfang stören. Als nächstes müssen Sie den Abstimmbereich des Empfängers einstellen, indem Sie die Abmessungen der Rahmenantenne ändern – eine Vergrößerung des Durchmessers verringert die Abstimmfrequenz. Sie können die Frequenz nicht nur erhöhen, indem Sie den Durchmesser des Rahmens selbst verringern, sondern auch den Durchmesser des Drahtes erhöhen, aus dem er besteht. Eine gute Lösung ist die Verwendung eines geflochtenen, zu einem Ring gerollten Stücks Koaxialkabel. Die Induktivität nimmt auch ab, wenn der Rahmen aus Kupferband oder aus zwei oder drei parallelen Drähten mit einem Durchmesser von 1,5–2 mm besteht. Der Abstimmbereich ist recht groß und die Installation kann problemlos ohne Instrumente durchgeführt werden, wobei der Schwerpunkt auf den gehörten Sendern liegt. Im VHF-2-Bereich (oberer Bereich) arbeitet der KT361-Transistor manchmal instabil – dann wird er durch einen Transistor mit höherer Frequenz, zum Beispiel KT363, ersetzt. Der Nachteil des Empfängers ist der spürbare Einfluss der an die Antenne geführten Hände auf die Abstimmfrequenz. Es ist jedoch auch typisch für andere Empfänger, bei denen die Antenne direkt mit dem Schwingkreis verbunden ist. Dieser Nachteil wird durch die Verwendung eines HF-Verstärkers beseitigt, der die Superregeneratorschaltung von der Antenne „isoliert“. Ein weiterer nützlicher Zweck eines solchen Verstärkers besteht darin, die Emission von Schwingungsblitzen durch die Antenne zu eliminieren, wodurch Störungen benachbarter Empfänger nahezu vollständig eliminiert werden. Die Verstärkung des URF sollte sehr gering sein, da sowohl die Verstärkung als auch die Empfindlichkeit des Superregenerators recht hoch sind. Diese Anforderungen werden am besten von einem Transistorverstärker erfüllt, der auf einer Schaltung mit gemeinsamer Basis oder mit gemeinsamem Gate basiert. Um noch einmal auf ausländische Entwicklungen zurückzukommen, erwähnen wir eine Superregeneratorschaltung mit einer HF-Stromversorgung auf Basis von Feldeffekttransistoren [4]. Ökonomischer superregenerativer Empfänger Um maximale Effizienz zu erreichen, entwickelte der Autor einen superregenerativen Funkempfänger (Abb. 6), der aus einer 0,5-V-Batterie einen Strom von weniger als 3 mA verbraucht. Wenn die HF-Frequenzsteuerung aufgegeben wird, sinkt der Strom auf 0,16 mA. Gleichzeitig beträgt die Empfindlichkeit etwa 1 µV. Das Signal von der Antenne wird dem Emitter des Transistors URCH VT1 zugeführt, der gemäß einer Schaltung mit gemeinsamer Basis verbunden ist. Da seine Eingangsimpedanz klein ist und unter Berücksichtigung des Widerstandswerts des Widerstands R1, erhalten wir eine Eingangsimpedanz des Empfängers von etwa 75 Ohm, was die Verwendung externer Antennen mit einer Reduzierung gegenüber einem Koaxialkabel oder einem UKW-Flachbandkabel ermöglicht ein 300/75 Ohm Ferrittransformator. Ein solcher Bedarf kann entstehen, wenn die Entfernung zu Radiosendern mehr als 100 km beträgt. Der Kondensator C1 mit geringer Kapazität dient als elementarer Hochpassfilter und schwächt HF-Störungen ab. Unter den besten Empfangsbedingungen reicht jede Ersatz-Drahtantenne aus. Der URCH-Transistor arbeitet mit einer Kollektorspannung, die der Basisspannung entspricht – etwa 0,5 V. Dies stabilisiert den Modus und macht eine Anpassung überflüssig. Der Kollektorkreis umfasst eine Kommunikationsspule L1, die mit einer Schleifenspule L2 auf den gleichen Rahmen gewickelt ist. Die Spulen enthalten 3 Windungen PELSHO 0,25 bzw. 5,75 Windungen PEL 0,6-Draht. Der Rahmendurchmesser beträgt 5,5 mm, der Abstand zwischen den Spulen beträgt 2 mm. Der Abgriff auf den gemeinsamen Draht erfolgt von der 2. Windung der Spule L2, gerechnet ab dem mit der Basis des Transistors VT2 verbundenen Anschluss. Um den Aufbau zu erleichtern, ist es sinnvoll, den Rahmen mit einem Trimmer mit M4-Gewinde aus Magnetodielektrikum oder Messing auszustatten. Eine weitere Option, die das Abstimmen erleichtert, besteht darin, den Kondensator C3 durch einen Abstimmkondensator zu ersetzen und die Kapazität von 6 auf 25 oder von 8 auf 30 pF zu ändern. Abstimmkondensator C4 Typ KPV, er enthält eine Rotor- und zwei Statorplatten. Die superregenerative Kaskade wird nach der bereits beschriebenen Schaltung (siehe Abb. 1) am Transistor VT2 aufgebaut. Die Auswahl der Betriebsart erfolgt über den Trimmwiderstand R4; die Blitzfrequenz (Superisierung) hängt von der Kapazität des Kondensators C5 ab. Am Ausgang der Kaskade ist ein zweistufiger Tiefpass R6C6R7C7 eingeschaltet, der Schwingungen mit der Überlagerungsfrequenz am Eingang des Ultraschallfilters dämpft, damit dieser nicht damit überlastet wird.
Die verwendete superregenerative Kaskade erzeugt eine kleine detektierte Spannung und erfordert, wie die Praxis gezeigt hat, zwei NF-Spannungsverstärkungskaskaden. Im gleichen Empfänger arbeiten die Ultraschallfrequenztransistoren im Mikrostrommodus (beachten Sie den hohen Widerstand der Lastwiderstände), ihre Verstärkung ist geringer, daher werden drei Spannungsverstärkungsstufen (Transistoren VT3-VT5) mit direkter Kopplung zwischen ihnen verwendet. Die Kaskaden werden durch OOS über die Widerstände R12, R13 abgedeckt, was ihren Modus stabilisiert. Bei Wechselstrom wird der OOS durch den Kondensator C9 geschwächt. Mit dem Widerstand R14 können Sie die Verstärkung der Kaskaden innerhalb bestimmter Grenzen anpassen. Die Ausgangsstufe ist nach einer Push-Pull-Emitterfolgerschaltung mit komplementären Germaniumtransistoren VT6, VT7 aufgebaut. Sie arbeiten ohne Vorspannung, aber es gibt keine Stufenverzerrung, erstens aufgrund der niedrigen Schwellenspannung von Germanium-Halbleitern (0,15 V statt 0,5 V bei Silizium) und zweitens, weil Schwingungen mit der Überlagerungsfrequenz noch ein wenig durchdringen Tiefpassfilter in den Ultraschallfrequenzfilter ein und „verwischen“ sozusagen die Stufe, ähnlich wie die Hochfrequenzvorspannung in Tonbandgeräten. Um eine hohe Empfängereffizienz zu erreichen, ist die Verwendung hochohmiger Kopfhörer mit einem Widerstand von mindestens 1 kOhm erforderlich. Wenn das Ziel einer maximalen Effizienz nicht gesetzt ist, empfiehlt sich der Einsatz eines leistungsstärkeren End-Ultraschallfrequenzgerätes. Die Einrichtung des Empfängers beginnt mit dem Ultraschall-Echolot. Durch Auswahl des Widerstands R13 wird die Spannung an den Basen der Transistoren VT6, VT7 auf die Hälfte der Versorgungsspannung (1,5 V) eingestellt. Stellen Sie sicher, dass an keiner Stelle des Widerstands R14 eine Selbsterregung auftritt (am besten mit einem Oszilloskop). Es ist sinnvoll, ein Schallsignal mit einer Amplitude von nicht mehr als einigen Millivolt an den Ultraschalleingang anzulegen und darauf zu achten, dass keine Verzerrungen auftreten und die Begrenzung bei Überlastung symmetrisch ist. Durch den Anschluss einer superregenerativen Kaskade führt die Einstellung des Widerstands R4 dazu, dass Rauschen in den Telefonen auftritt (die Amplitude der Rauschspannung am Ausgang beträgt etwa 0,3 V). Es ist nützlich zu erwähnen, dass zusätzlich zu den im Diagramm angegebenen alle anderen Silizium-Hochfrequenztransistoren mit pnp-Struktur gut in der HF-Frequenzsteuerung und der Superregenerativen-Kaskade funktionieren. Jetzt können Sie versuchen, Radiosender zu empfangen, indem Sie die Antenne über einen Koppelkondensator mit einer Kapazität von nicht mehr als 1 pF oder mit einer Koppelspule an den Stromkreis anschließen. Als nächstes schließen Sie den URF an und passen den Bereich der empfangenen Frequenzen an, indem Sie die Induktivität der Spule L2 und die Kapazität des Kondensators C3 ändern. Abschließend ist festzuhalten, dass ein solcher Empfänger aufgrund seiner hohen Effizienz und Empfindlichkeit in Gegensprechanlagen und in Sicherheitsalarmgeräten eingesetzt werden kann. Leider wird der FM-Empfang auf einem Superregenerator nicht optimal erreicht: Das Arbeiten mit der Steigung der Resonanzkurve garantiert bereits eine Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses um 6 dB. Auch der nichtlineare Modus des Super-Regenerators ist einem qualitativ hochwertigen Empfang nicht gerade förderlich, die Klangqualität fiel jedoch recht gut aus. Literatur
Autor: V.Polyakov, Moskau
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