Эксперименты с регенератором
Добрый день, уважаемые радиолюбители. Последнее время в радиолюбительских кругах вновь вспыхнул интерес к простым радиоприёмным и радиопередающим устройствам. В связи с этим сегодня мы хотели бы поделиться с Вами нашими экспериментами в области простых радиоприёмных устройств. Начать хотелось бы с регенеративных приёмников т.к. они при относительной простоте реализации позволяют получить неплохие результаты при приёме. Ну что ж, начнём!
На схеме ниже представлена схема электрическая принципиальная простого двухлампового регенератора в основе которого лежит классическая схема регенератора с катодной положительной обратной связью [14]. Разберёмся кратко как он работает.
Итак, сигнал с антенны А, через конденсатор связи С1 поступает на вход избирательного фильтра, представляющего собой резонансный колебательный контур, настроенный на частоту принимаемой станции и состоящий из катушки индуктивности L1 и конденсатора переменной ёмкости С19. Конденсатор связи С1 выбирается небольшой ёмкости для ослабления связи с антенной и тем самым уменьшения влияния антенны на частоту настройки контура и ширину его полосы пропускания.
С выхода избирательного фильтра, выделенный высокочастотный модулированный сигнал поступает на вход сеточного детектора, состоящего из резистора R1, конденсатора С2 и промежутка сетка-катод радиолампы Ла1 [2], выполняющего роль диода детектора. Благодаря выпрямительным свойствам промежутка сетка-катод лампы Ла1 [2] в цепи детектора протекает пульсирующий ток, состоящий из 3-ёх компонент: высокочастотной составляющей, проходящей через конденсатор С2, постоянной составляющей и низкочастотной составляющей, создающей на резисторе R1 пульсации напряжения звуковой частоты [1].
Ток управляющей сетки радиолампы Ла1 [2] имеет направление от сетки к катоду, поэтому падение напряжения на резисторе R1 является для лампы отрицательным напряжением смещения. Таким образом на управляющей сетке появляется отрицательное напряжение смещения, изменяющееся со звуковой частотой. Усиленное лампой Ла1 [2] напряжение звуковой частоты выделяется на резисторе R2, выполняющем роль анодной нагрузки каскада.
Кроме того, лампа Ла1 [2] дополнительно усиливает и высокочастотную составляющую, присутствующую на управляющей сетке (она проходит через конденсатор С2). Часть высокочастотного напряжения, снимаемого с катода лампы Ла1 [2] подаётся вновь в цепь колебательного контура L1-С19 восполняя тем самым потери в данном контуре т.е. благодаря подключению катода к части витков катушки L1 осуществляется положительная обратная связь. В результате действия положительной обратной связи (ПОС) значительно возрастает добротность колебательного контура L1-C19 (из-за восполнения части потерь), а так же усиление радиолампы Ла1 [2]. Максимально достижимое усиление ограничивается внутренними шумами самой лампы, качеством фильтрации напряжения питания, а так же устойчивостью схемы в целом и достигает максимума в критической точке, после которой, при небольшом увеличении обратной связи в каскаде возникают незатухающие колебания высокой частоты. Данная критическая точка называется порогом генерации.
Глубина ПОС регулируется путём изменения режима работы радиолампы благодаря изменению напряжения на второй сетке Ла1 [2], снимаемого с движка переменного резистора R4.
Усиленное напряжение низкой частоты, через дополнительный фильтр нижних частот (ФНЧ), состоящий из резисторов R6, R7, конденсаторов С7, С9, С10, через разделительный конденсатор С13 поступает на вход первого каскада предварительного усилителя низкой частоты. Дополнительный ФНЧ необходим для выделения напряжения низкой частоты и отсечения высокочастотной составляющей, присутствующей так же на нагрузке регенеративного каскада.
Предварительный усилитель выполнен на пентоде низкой частоты Ла2 [3]. Для обеспечения высокой чувствительности первого каскада радиолампа Ла2 [3] включена пентодом. Смещение – автоматическое. Напряжение питания второй сетки Ла1 обеспечивается делителем R12, R13.
С выхода предварительного усилителя, через дополнительный ФНЧ, состоящий из резистора R11 и конденсатора C17 усиленное напряжение низкой частоты поступает на разделительный конденсатор С18, и далее через переменный резистор R14, выполняющий роль регулятора громкости, на оконечный усилитель мощности низкой частоты. В качестве оконечного усилителя низкой частоты в данном эксперименте нами был использован усилитель, описанный в статье «УНЧ с управлением по второй сетке. Часть 6» [7].
Конденсаторы С3, С4, С8, С11, С12, резистор R5, дроссель L2 – дополнительный развязывающий фильтр питания регенеративной ступени приёмника.
Цепочка R3-C6, конденсатор С5 – дополнительный фильтр напряжения питания второй сетки радиолампы Ла1.
Конденсаторы С15, С16 – дополнительный фильтр напряжения питания второй сетки радиолампы Ла2 [3], заземляющий сетку по переменному току.
Все использованные детали указаны на схеме. Стоит только сказать пару слов о контурной катушке L1. Данная катушка наматывается на бумажном (лучше полиэтиленовом, полистирольном или керамическом) основании диаметром 30 мм и содержит 12 витков провода диаметром 1.5 мм. Намотка производится виток к витку. Отвод выполнен от третьего витка, считая от заземлённого конца. С данной катушкой L1 приёмник перекрывает диапазон грубо от 3.5 до 18 МГц.
В качестве антенны был применён многожильный провод МГШВ длиной около 15 метров, подвешенный между балконами на уровне 3-его этажа не менее чем в 2-ух метрах от несущей стены здания.
Настройка приёмника не представляет сложности. Перед первым включением необходимо выставить движок переменного резистора R4 в нижнее по схеме положение, движок переменного резистора R14 («Громкость») на четверть сопротивления от нижнего по схеме положения после чего можно подать питание и дождаться полного прогрева радиоламп.
После прогрева радиоламп в течении 3-5 минут необходимо катодным резистором R9 выставить напряжение на аноде радиолампы Ла2 равное 120 Вольт. При этом на второй сетке Ла2 резистором R12 необходимо выставить напряжение равное 100 Вольт.
На этом настройку приёмника можно считать законченной.
При работе с приёмником необходимо резистором R4 подстраивать режим работы регенеративного каскада для достижения максимальной чувствительности с одновременной настройкой входного резонансного контура конденсатором С19 на частоту принимаемой станции. Громкость приёмника при этом регулируется резистором R14.
Данный приёмник в режиме регенеративного приёма способен принимать телефонные станции (при этом приём телеграфных станций невозможен. Вместо тоновых посылок будут слышны только щелчки), а в режиме генерации приём телефонных станций из-за сильных искажений становится практически невозможным, зато появляется возможность принимать телеграфные станции.
В подборке фото ниже показаны фото макета данного регенератора при проведении испытаний.
Радиолюбителям, решившим повторить данный регенератор, можно дать несколько рекомендаций по выполнению монтажа и работе с приёмником:
1. Шасси данного радиоприёмника по возможности необходимо выполнять из магнитного материала (стали);
2. Приёмник должен быть выполнен навесным монтажом, все соединительные проводники должны быть наименьшей возможной длины (особенно это касается проводников подключения резистора R4. Если резистор R4 имеет стальной изолированный от подвижного контакта корпус его необходимо дополнительно соединить с общим проводом каскада прям на выводе переменного резистора. Переменный конденсатор С19 необходимо подключить экранированным проводом);
3. Соединение шины питания и шины общего провода рекомендуется выполнять по возможности «звездой». Фильтрующие конденсаторы напряжения питания необходимо подключать к общим точкам соединения проводников в звезду в каждом каскаде после чего, полученные точки отдельных каскадов соединяются общей шиной питания и шиной общего провода;
4. На лампы Ла1, Ла2 необходимо надеть экранирующие стаканы и соединить их с общим проводом т.к. радиолампа Ла1 имеет высокую крутизну характеристики и подвержена воздействию сильных электромагнитных полей, а так же микрофонному эффекту;
5. Напряжение питания данного приёмника должно быть тщательно сглажено;
6. Проводники, соединяющие нити накала радиоламп должны быть свиты в косичку и подключены к дополнительному фильтрующему конденсатору накала ёмкостью 2200-4700 мкФ, после чего минусовой провод накала в точке соединения с дополнительным фильтрующим конденсатором должен быть соединён с общим проводом анодного напряжения питания. Кроме того напряжение питания нитей накала приёмника так же необходимо тщательно сгладить;
7. На все электролитические конденсаторы (особенно на конденсатор С14, шунтирующий катодный резистор R9) необходимо надеть по возможности стальные экранирующие стаканы и заземлить их в точках соединения общего провода в звезду в соответствующем каскаде. Вместо данной меры можно применить конденсаторы, имеющие соединение корпуса с отрицательной обкладкой. Как известно, конденсатор – это свёрнутая в рулон металлизированная плёнка либо фольга с диэлектриком значительной длины, хорошо принимающая как антенна посторонние наводки, которые непосредственно попадают в цепи питания каскадов приёмника.
8. При работе с приёмником по близости должны быть обесточены все устройства, создающие высокий уровень электромагнитных помех (Холодильники (особенно старые); пылесосы; ПК и другая электронная техника, имеющая импульсные источники питания).
Соблюдение данных мер выполнения монтажа и работы с приёмником обеспечивает довольно-таки высокую чувствительность приёма и возможность приёма дальних станций, особенно в ночное время.
В подборке видео ниже показана работа макета данного варианта регенератора во время испытаний.
По опыту сборки макета данного варианта регенератора можно добавить, что отвод для подключения катода радиолампы Ла1 можно сделать после 1 витка, считая от заземлённого конца. Данной величины ПОС будет вполне достаточно для нормальной работы регенератора. При этом подход к генерации станет боле плавным. В качестве резистора R4 хорошо подходят прецизионные проволочные многооборотные резисторы. Небольшой шаг изменения сопротивления, соответственно и напряжения на второй сетке позволяет настроить величину ПОС достаточно точно.
После проведения серии экспериментов нами был сконструирован и испытан модернизированный вариант регенератора, представленного на исходной схеме. Модернизированный вариант регенератора показан на схеме ниже.
Основное отличие данного регенератора от исходного заключается в применяемой в регенеративной ступени лампе, а так же построении предварительного усилителя низкой частоты. В качестве лампы регенеративной ступени был применен пентод высокой частоты типа 6Ж45Б-В [8] в сверхминиатюрном исполнении. Несмотря на значительно меньшую крутизну характеристики (и усиление, соответственно) данный пентод обладает рядом преимуществ:
1. Благодаря сверхминиатюрному исполнению, маленькой площади электродов и конструктивным особенностям значительно меньше подвержен влиянию внешних электромагнитных полей;
2. Практически отсутствует микрофонный эффект благодаря виброустойчивой конструкции.
Так же небольшие изменения претерпела катушка L1. В данном варианте приёмника она изготовлена на более высокочастотный диапазон. Данная катушка наматывается на аналогичном исходному варианту сердечнике, но содержит 6 витков провода диаметром 1.5 мм. При этом отвод выполнен от первого витка, считая от заземлённого конца. С данной катушкой L1 приёмник перекрывает диапазон грубо от 7 до 30 МГц Уменьшение же ёмкости конденсатора С2 с одновременным увеличением сопротивления резистора R1 позволило уменьшить шунтирующее действие входного сопротивления лампы на параметры колебательного контура L1-C18. В целом принцип работы , построение и требования к монтажу данного варианта регенеративного приёмника аналогичны исходной конструкции.
Если рассмотреть подробнее предварительный усилитель низкой частоты, то можно заметить, что в данном варианте приёмника он реализован на двойном триоде Ла2 [9] типа 6Н17Б-В, выполненном так же в сверхминиатюрном исполнении с виброустойчивой конструкцией. Данный усилитель содержит в себе 2 каскада: 1 – чувствительный усилитель напряжения (лампа Л2.1), 2 – катодный повторитель (лампа Л2.2).
Катодный повторитель служит для согласования выходного сопротивления предварительного усилителя напряжения с оконечным усилителем низкой частоты, а так же уменьшения влияния регулятора громкости на параметры усилителя напряжения.
Настройка и работа с регенератором аналогичны исходной схеме, но при настройке необходимо резистором R9 выставить напряжение на аноде лампы Л2.1 равное 100 Вольт, после чего резистором R13 выставить падение напряжения на резисторе R14 равное 60 Вольт.
На этом настройку и налаживание регенератора можно считать законченной.
В подборке фото ниже представлен внешний вид макета регенератора во время проведения испытаний.
В подборке видео ниже представлены испытания регенератора в дневное время суток (первые два видео), а так же в ночное (вторые два видео). Следует отметить, что в дни испытания данного варианта регенератора условий для дальнего прохождения радиостанций практически не было.
На этом на сегодня всё, с уважением Андрей Савченко, Дмитрий Мостовенко.
Список использованной литературы:
1. Спижевский И.И., Бурлянд В.А. Хрестоматия радиолюбителя (2-е изд.). (М.-Л.: Госэнергоиздат, 1957).
7. УНЧ с управлением по второй сетке. Часть 6
14. В.И. Сифоров, Радиоприёмные устройства, издание 5-е, переработанное. Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, Москва, 1954 год.