המקלט הסופר-רגנרטיבי נמצא בשימוש במשך עשורים רבים, במיוחד ב-VHF ו-UHF, שם הוא יכול להציע פשטות מעגל ורמת ביצועים גבוהה יחסית. גלאי זה היה פופולרי בגרסת שפופרת הוואקום שלו לראשונה בימי קליטת VHF בסוף שנות ה-50 ותחילת שנות ה-60. לאחר מכן, הוא שימש במעגלים פשוטים של גרסת הטרנזיסטור. עיצוב זה היה הגורם לצליל השריקה שהופק על ידי מכשירי רדיו CB של 27 מגה-הרץ. בימינו, רדיו סופר-רגנרטיבי כבר לא כל כך פופולרי, אם כי יש כמה יישומים שעדיין מעניינים את בני זמננו.
היסטוריה של הרדיו
ניתן לאתר את ההיסטוריה של המקלט הסופר-רגנרטיבי לימי המצאתו הראשונים. בשנת 1901, רג'ינלד פסנדן השתמש בגל סינוס לא מווסת במקלט שלו עבור גלאי גבישים מתקן.אות רדיו בהיסט תדר מנשא גלי הרדיו והאנטנה.
מאוחר יותר, במהלך מלחמת העולם הראשונה, החלו חובבי רדיו לנצל את טכנולוגיית הרדיו, שסיפקה איכות שידור ורגישות מספקת. המהנדס לוסיאן לוי בצרפת, וולטר שוטקי בגרמניה, ולבסוף האיש שזוכה לטכניקת העל-הטרודין, אדווין ארמסטרונג, פתרו את בעיית הסלקטיביות ובנו את הרדיו הסופר-רגנרטיבי הראשון הפועל.
הוא הומצא בעידן שבו טכנולוגיית הרדיו הייתה פשוטה מאוד והמקלט הסופר-רגנרטיבי חסר את התכונות המובנות מאליהן היום. מקלט הרדיו superheterodyne (superheterodyne) בשמו המלא - מקלט האלחוטי heterodyne supersonic, היווה צעד חשוב קדימה בהתפתחות המדע והטכנולוגיה, למרות שבתחילה לא נעשה בו שימוש נרחב, משום שהכיל שסתומים רבים, צינורות וחלקים מגושמים אחרים. וחוץ מזה, באותה תקופה הרדיו היה מאוד יקר.
יסודות מקלט-על
המקלט הסופר-רגנרטיבי מבוסס על רדיו רגנרטיבי פשוט. הוא משתמש בתדר תנודות שני במחזור ההתחדשות, שמפריע או מחליש את תנודות התדר הראשיות. שיכוך רעידות פועל בדרך כלל בתדרים מעל טווח השמע, כגון 25 קילו-הרץ עד 100 קילו-הרץ. במהלך הפעולה, למעגל יש משוב חיובי, כך שאפילו כמות קטנה של רעש תגרום למערכת להתנוד.
פלט מגבר RFבמקלט יש משוב חיובי, כלומר. חלק מאות המוצא מוזן בחזרה לכניסה בשלב. כל אות שקיים יוגבר שוב ושוב, וזה יכול לגרום להגברת עוצמת האות בפקטור של אלף או יותר. למרות שההגבר קבוע, ניתן להשיג רמות המתקרבות לאינסוף באמצעות טכניקות משוב כגון מעגל נקודת התנופה של מקלט צינור סוללה סופר-רגנרטיבי.
Regeneration מכניס התנגדות שלילית למעגל וזה אומר שההתנגדות החיובית הכוללת מצטמצמת. ובנוסף, עם הגברת הרווח, הסלקטיביות של המעגל עולה. כאשר המעגל מופעל עם משוב כך שהמתנד יפעל במידה מספקת באזור התנודה, מתרחשת תנודה משנית בתדר נמוך. זה הורס את התדר של הרטט בתדר גבוה.
המושג התגלה במקור על ידי אדווין ארמסטרונג, שטבע את המונח "החלמה על". וסוג זה של רדיו נקרא מקלט שפופרת סופר-רגנרטיבי. תוכנית כזו שימשה בכל צורות הרדיו, מתחנות שידור רדיו מקומיות ועד טלוויזיות, מקלטים בעלי דיוק גבוה, מכשירי רדיו מקצועיים לתקשורת, תחנות בסיס לווייניות ועוד רבות אחרות. כמעט כל מכשירי הרדיו המשודרים, כמו גם טלוויזיות, מקלטי גלים קצרים ומכשירי רדיו מסחריים, השתמשו בעקרון הסופרהטרודין כבסיס לפעולה.
הטבות משדר
לרדיו Superheterodyne יש מספר יתרונות על פני צורות אחרות של רדיו. כתוצאה מהםיתרונות, מקלט הטרנזיסטור הסופר-רגנרטיבי נשאר אחת השיטות המתקדמות המשמשות בטכנולוגיית הרדיו. ולמרות ששיטות אחרות מופיעות היום, הרסיבר-על נמצא בשימוש נרחב מאוד בהתחשב בתכונות שיש לו להציע:
- סלקטיביות סגירה. אחד היתרונות העיקריים של מקלט הוא הקרבה לסלקטיביות שיש לו להציע.
- באמצעות מסנני תדר קבוע, זה יכול לספק ניתוק ערוץ סמוך טוב.
- יכול לקבל מספר מצבים.
- בשל הטופולוגיה, טכנולוגיית מקלט זו יכולה לכלול סוגים רבים ושונים של דמודולטורים שניתן להתאים בקלות בהתאם לדרישות.
- קבל אותות בתדר גבוה מאוד.
העובדה שמקלט ה-FET הסופר-רגנרטיבי משתמש בטכנולוגיית ערבוב פירושה שרוב עיבוד המקלט נעשה בתדרים נמוכים יותר, מה שמאפשר לעצמו לקלוט אותות בתדר גבוה. יתרונות אלו ורבים אחרים מביאים לכך שהמקלט מבוקש לא רק מאז תחילת פעולת הרדיו, אלא יישאר כך לעוד שנים רבות.
Super Regenerative FET Receiver
בואו נבין את זה. עקרון הפעולה של המקלט העל-רגנרטיבי הוא כדלקמן.
האות שנקלט על ידי האנטנה עובר דרך המקלט לתוך המיקסר. אות אחר שנוצר באופן מקומי, המכונה לעתים קרובות מתנד מקומי, מוזן ליציאה אחרתמיקסר ושני האותות מעורבבים. כתוצאה מכך, אות חדש נוצר בתדרי הסכום וההפרש.
הפלט מועבר למה שנקרא תדר ביניים, שבו האות מוגבר ומסונן. כל אחד מהאותות המומרים הנופלים בפס המעבר של המסנן יכול לעבור דרך המסנן והם גם יוגברו על ידי שלבי המגבר. אותות הנופלים מחוץ לרוחב הפס של המסנן יידחו.
כוונון המקלט נעשה פשוט על ידי שינוי התדר של המתנד המקומי. זה משנה את התדר של האות הנכנס, האותות מומרים ויכולים לעבור דרך המסנן.
כוונון מקלט סופר רגנרטיבי
למרות שהוא מורכב יותר מכמה סוגים אחרים של מכשירי רדיו, יש לו יתרון של ביצועים וסלקטיביות. לפיכך, כוונון מסוגל להסיר אותות לא רצויים בצורה יעילה יותר מאשר הגדרות TRF אחרות (תדר רדיו מכוון) או תחנות רדיו שהיו בשימוש בימי הרדיו הראשונים.
המושג והתיאוריה הבסיסיים מאחורי רדיו superheterodyne כוללים את תהליך הערבוב. זה מאפשר להעביר אותות מתדר אחד למשנהו. תדר הכניסה נקרא לעתים קרובות קלט RF, בעוד שאות המתנד שנוצר באופן מקומי נקרא מתנד מקומי ותדר המוצא נקרא תדר הביניים מכיוון שהוא נמצא בין תדרי ה-RF לתדרי האודיו.
דיאגרמת הבלוק של מקלט סופר-רגנרטיבי בסיסי בעל טרנזיסטור הוא כדלקמן. בְּמערבל, המשרעת המיידית של שני אותות הכניסה (f1 ו-f2) מוכפלת, וכתוצאה מכך אותות פלט של תדרים (f1 + f2) ו- (f1 - f2). זה מאפשר לשדר את התדר הנכנס עד לתדר קבוע, שבו ניתן לסנן אותו ביעילות. שינוי התדר של המתנד המקומי מאפשר לכוון את המקלט לתדרים שונים. ניתן לשלוח אותות בשני תדרים שונים לשלבי ביניים.
כוונון RF מסיר אחד ולוקח אחר. כאשר קיימים אותות, הם עלולים לגרום להפרעות לא רצויות על ידי מיסוך האותות הרצויים אם הם מופיעים בו זמנית בקטע תדר הביניים. לעתים קרובות במכשירי רדיו זולים, ההרמוניות של המתנד המקומי יכולות לעקוב בתדרים שונים, וכתוצאה מכך לשינוי במתנדים המקומיים בעת כוונון המקלט.
דיאגרמת הבלוקים הכוללת של מקלט סופר-רגנרטיבי טרנזיסטור יחיד מציג את הבלוקים העיקריים שניתן להשתמש בהם במקלט. מכשירי רדיו מורכבים יותר יוסיפו דמודולטורים נוספים לתרשים הבלוק הבסיסי.
בנוסף, למכשירי רדיו אולטרה-הטרודיים מסוימים עשויים להיות שתי המרות או יותר כדי לספק ביצועים מוגברים, ניתן להשתמש בשניים או אפילו בשלוש המרות כדי לשפר את תפקודם של רכיבי מעגל.
איפה:
- מכסת הכוונון משתנה 15pF;
- משרן "L" הוא לא יותר מחוט מתכת 20 בגודל 2 אינץ' כפוף לצורת "U".
תחנות רדיו FM (88-108 מגה-הרץ) זקוקות ליותרהשראות, והחצי התחתון של הרצועה (כ-109-130 מגה-הרץ) ידרשו פחות מכיוון שהוא מעל רצועת ה-FM.
27MHz בקרת רווח אוטומטי
המקלט הסופר-רגנרטיבי של 27 מגה-הרץ צמח מתוך צורך בזמן מלחמה במכשיר חד פעמי פשוט מאוד עם רווח משוב חיובי גבוה. הפתרון לכך היה לאפשר לתנודות של התדר המכוון לחלופין לגדול ולדכא בשליטה של מתנד שני (מרווה) הפועל בתדר רדיו נמוך יותר. משוב חיובי הוכנס על ידי פוטנציומטר משתנה, אשר שימש כדלקמן.
האות יגדל בעוצמתו עד שמגבר ה-RF יתחיל להתנודד. הרעיון היה לבטל את השליטה עד שהנדנוד ייפסק. עם זאת, בדרך כלל הייתה היסטרזיס משמעותי בין מיקום להשפעה. ניתן היה להשיג את העלייה בפריון רק אם ההתקדמות תיעצר זמן קצר לפני תחילת ההיסוס, מה שדרש מיומנות וסבלנות.
במכשיר זה, המגבר המכוון מתחיל להתנוד במהלך חצי המחזור של צורת הגל המתנד. במהלך "הדלקה" של מחזור ההבלה, התנודה של המגבר המכוון עולה באופן אקספוננציאלי מרעש המעגל. הזמן שלוקח לתנודות אלו להגיע לאמפליטודה מלאה הוא פרופורציונלי לערך ה-Q של המעגל המכוון. לכן, בהתאם לתדר של מחולל השיכוך, תנודות תדר האות יכולות להגיע לאמפליטודה מלאה (מצב לוגריתמי) או להתמוטט(מצב קו).
שלושה סוגים עיקריים של מקלט סופר-רגנרטיבי 27 מגה-הרץ שימשו לבקרת רדיו של הדגמים: מקלט שסתום קשיח, מקלט שסתומים רך ומקלט מבוסס טרנזיסטור.
מעגל מקלט שסתומים קשיח טיפוסי מוצג באיור.
מעגל רדיו עבור פס 25-150 מגה-הרץ
במעגל זה, המקלט הסופר-רגנרטיבי בפס 25-150 מגה-הרץ דומה לתרשים המעגל של ה-MFJ-8100.
השלב הראשון מבוסס על טרנזיסטור FET המחובר לתצורת השער המשותף. שלב מגבר ה-RF מונע קרינת RF מהאנטנה בשני המעגלים. הגלאי הסופר-רגנרטיבי מבוסס על טרנזיסטור המחובר לתצורת שער משותפת. הגזרה מתאימה את רווח המשוב לנקודה שבה הפוטנציומטר מספק בקרת התחדשות חלקה.
טווח התדרים של מקלט זה הוא מ-100 מגה-הרץ ל-150 מגה-הרץ. הרגישות שלו היא פחות מ-1 µV. הסלילים מלופפים על מסגרת נשלפת בקוטר 12 מ מ. כמובן, מחדשים ומחדשי סופר הם לא העתיד של חובבי רדיו, אבל עדיין יש להם מקום בשמש.
315MHz התקן שידור
הנה משדר 315 RF סופר שחזור + מודול מקלט מודרני.
זה מספק פתרון אלחוטי חסכוני מאוד עם קצבי העברת נתונים מקסימלייםעד 4 Kbps. ויכול לשמש כשלט רחוק, דלתות חשמליות, דלתות תריס, חלונות, שקע שלט, שלט לד, שלט סטריאו ומערכות אזעקה.
תכונות:
- טווח שידור> 500 מ';
- רגישות -103dB, באזורים פתוחים מכיוון שהוא עובד עם שיטת אפנון משרעת, רגישות הרעש גבוהה יותר;
- תדר עבודה: 315.92 מגה-הרץ;
- טמפרטורת עבודה: -10 מעלות עד +70 מעלות;
- הספק שידור: 25mW;
- גודל מקלט: 30147 מ"מ גודל משדר: 1919 מ"מ.
433 MHz צינור ISM
מקלט צינורות רגנרטיבי סופר צורך פחות מ-1mW ופועל על רשת תעשייתית, מדעית ורפואית ללא מגע של 433MHz. בצורתו הפשוטה ביותר, מקלט סופר-רגנרטיבי מכיל מתנד RF שמדליק ומכבה מעת לעת "אות ריק" או אות בתדר נמוך. כאשר אות השיכוך מועבר למתנד, התנודות מתחילות להצטבר עם נדן שגדל באופן אקספוננציאלי. השימוש באות חיצוני בתדר המדורג של המחולל מאיץ את צמיחת המעטפת של תנודות אלו. לפיכך, מחזור העבודה של משרעת המתנד המדוכה משתנה ביחס למשרעת של אות הרדיו המופעל.
בגלאי סופר-רגנרטיבי, הגעת אות מתחילה תנודות RF מוקדם יותר מאשר כאשר אין אות. גלאי ה-Super Regenerative יכול לקבל אותות AM ומתאים היטבזיהוי אות נתונים OOK (על/כיבוי). הגלאי העל-רגנרטיבי הוא מערכת נתונים בסיכון, כלומר כל תקופה סופרת ומגבירה את אות ה-RF. כדי לשחזר במדויק את המודולציה המקורית, מחולל הדחייה חייב לפעול בתדר מעט גבוה מהתדר הגבוה ביותר באות המווסת המקורי. הוספת גלאי מעטפת ואחריו מסנן נמוך משפרת את דמודולציית AM.
לב המקלט מכיל מתנד LC קונבנציונלי שהוגדר על ידי Colpitts, הפועל בתדר שנקבע על ידי התהודה הטורית של L1, L2, C1, C2 ו-C3. כאשר המכשיר כבוי, זרם ההטיה Q1 מכבה את הגנרטור. הטרנזיסטורים המדורגים Q2 ו-Q3 יוצרים מגבר אנטנה אשר משפר את נתון הרעש של המקלט ומספק בידוד RF מסוים בין המתנד לאנטנה. כדי לחסוך באנרגיה, המגבר פועל רק כאשר התנודה גדלה.
תוכנית של VHF רגנרטיבי במיוחד
המקלט מורכב מטרנזיסטור 2N2369 מוקף בחמישה עשר רכיבים שיחד יוצרים את החלק בתדר הגבוה. מכלול זה הוא לב המקלט. הוא מספק גם רווח HF וגם דמודולציה. מעגל מוגדר המותקן בקולט של הטרנזיסטור מאפשר לך לבחור את התדר.
ערכת התגובה שימשה מוקדם מאוד בגל הקצר על ידי מכ"מי שפופרות. הוא נמצא אז בזמן הדיבור המפורסם של "שלושת הטרנזיסטורים" של שנות ה-60. מקלטי שלט רחוק רבים של 433MHz עדיין משתמשיםשֶׁלוֹ. שני השלבים ב-BC337 הם מגברים בתדר נמוך, האחרון מספק כוח לאוזניות או רמקול קטן. ההתנגדות המתכווננת של 22 kΩ מתאימה את הקיטוב של הטרנזיסטור 2N2369 כדי להשיג את נקודת התגובה הטובה ביותר, בשילוב רגישות ועיוות נמוך, תוך הימנעות מתנודה שחוסמת את פעולתו.
תדר האודיו משוחזר דרך נגד של 4.7kΩ, ולאחר מכן עובר דרך מסנן מעבר נמוך כדי לבטל תגובת מיתוג בתדר גבוה. הטרנזיסטור הראשון BC337 מספק BF קדם-הגברה. קבל 4.7nF הממוקם בין הקולט שלו לבסיסו פועל כמסנן נמוך, מבטל את שאריות התדר הגבוה ומגביל את השיאים. הנגד של 10 kΩ שולט בהגבר של השלב האחרון ולכן בעוצמת הקול.
מכלול רדיו עשה זאת בעצמך
עבור DIY 315MHz Super Regenerative Receiver, יש להתקין את כל הרכיבים על ה-PCB ולעשות עקבות עם חותך. תכנית קרקע רחבה היא הכרחית ליציבות (חשמלית) של המכלול. כדי להקל על העתקה על נחושת, מודפס תצלום של המעגל, מונח על צלחת ובאמצעות נקודה מסמנים את קצוות המסלולים על הגיליון. לאחר בדיקת בידוד המסילות במד האוהם, החיווט מתבצע בהתאם לתרשים.
רכיבי מעגל קלים לרכישה מחנויות רדיו או באינטרנט. אתה צריך רמקול של 50 או 100 אוהם. אתה יכול גםהשתמש ברמקול 8 אוהם על ידי הצבת שנאי מטה שנמצא ברוב תחנות הטרנזיסטור הישנות, או חבר רמקול 8 אוהם אך רמת הקול תהיה נמוכה יותר. ההרכבה חייבת להישאר קומפקטית עם תוכנית קרקע טובה. אסור לשכוח שלחוטים ולחיבורים יש השפעה עצמית בתדרים גבוהים. לסליל האקורד יש 5 סיבובים של חוט 0.8 מ מ (חיווט קו טלפון). הקבל מחובר בסדרה עם האנטנה בסיבוב השני מלמעלה.
האנטנה מורכבת מחתיכת חוט קשיח אחד (1.5 מ"מ) באורך של כעשרים סנטימטר. אין צורך לעשות יותר, "רבע גל" ישבש את התגובה. נדרש קבל ניתוק 1 nF. סליל המשנק (חסימת תדר גבוה) הוא מסוג VK200. אם חובב הרדיו לא יכול למצוא אותו, אתה יכול לעשות שלוש או ארבע סיבובים של חוט בצינור פריט קטן. ואתה יכול לבחור תוכנית הרכבה ספציפית לטעמך ובהתאם לתרשים החיווט.
הכללה נכונה של המעגל
VHF הזמנת התקנה של מקלט רגנרטיבי סופר:
- הפעל את המעגל. זרם האספקה הוא כשלושים מיליאמפר.
- סובב את הנגד הימני המתכוונן (ווליום) במלואו נגד כיוון השעון.
- לאחר מכן אתה צריך לשמוע את הרעש באוזניות או ברמקול. אם לא, סובב את ההתנגדות המתכווננת עד שנשמע צליל.
- שפר את כוונון הפליטה באמצע כדי לקבל רגישות טובה עם עיוות מינימלי.
- לכדי להסיר רעש גבוה, עליך להקטין את האנטנה.
144 MHz מעגל מקלט אולטרה-רגנרטיבי.
אמצעי זהירות: מכיוון שהיחידה פולטת הפרעות, אין להשתמש בה ליד מקלט אחר.
