超再生式无线收信机原理

本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 10:01 编辑

超现在已经很少有再生式收信机，基本上已被超外差式所代替。不过超再生式收信机迄今还有专门的应用，因为在电子管的数量很少和构造简单的情况下，利用超再生式收信机可以得一很高的收信灵敏度。两管超再生式收信机可以接收天线电压为几微伏的信号。这种收信机的尺寸小、价钱便宜和经济。它们特别适于装成轻便式的无线电机械。

　　超再生式收信机的缺点是信号的失真很大和选择性很低。因此如果需要信号重现的质量很高，那么还需采用比较复杂，但却完善得多的超外差收信机。
　　超再生式收信机的特点是反馈作用不保持恒定，而作周期性地变动。反馈一会儿增加到临界值以上，一会儿降低到临界值以下，并且使得这种变动在每秒发生几万次，而有时甚至为几十万次，也就是具有超过声频的频率。当每次把反馈调到临界值以上时，收信机的回路内激起高频振荡，而在反馈减小时，振荡即衰减。 图126表示超再生收信机内没有无线电信号作用时，超再生器内发生的振荡过程。假定反馈线圈和回路线圈间的互感作周期性地增加和减小，如图126a所示。当反馈高于临界值（虚线所示）时，回路内的振荡不立刻达到最大强度，而是逐渐增大；在反馈减小得低于临界值以后，它们也并不立刻停止，而是逐渐衰减。并且每次在回路内获得的高频波《突跃》，都具有不同的强度。为了在回路内建起振荡，需要一个开始电冲。在反馈足够强大的情况下，任何在回路内发生的既使很微弱的振荡，都能不衰减，并逐渐增长起来;同时在此过程开始时的振荡愈大，其成长速度也愈快。
　　由于所谓起伏的结果，回路内永远有微弱的电振荡。电子在回路线圈、电容器、电子管，以及总起来说在全部电导体内的无秩序称为起伏。此种位移表现为形状不定的很微弱交流电的形式。在灵敏的收信机中，它们将被电子管放大，并以杂音的形式出现于耳机内。这也和以上所说的内部杂音一样，会妨碍微弱无线电信号的收信。起伏就起着初始电冲的作用，在反馈足够强的情况下，由于起伏的结果，使回路内的固有振荡开始成长。因为这些电冲每次不同，而且变化也没有一定的规则，所以回路内的振荡也不按照一定的规则变动，如图126b所示，在每次《突跃》的时间内，振荡的成长是不同的。由于将这些振荡检波的结果，如图126c所示的电流在检波器的电路内流通是脉动的平均值（虚线所示）。如果高频电流以及反馈变动频率的电流通过电容器（在检波时经常是这样的），则检波器负载电阻上的电压基本上依靠上述最后一个，即变动较慢的电流来产生。它按照声波的频率变动。因此，形状不定的低频电压送入低频放大器内。这低频电压如同使回路内高频振荡增长的初始电冲那样地变动，也就是和电起伏的变动一样；但是它却要超过假若回路内不发生高频振荡《突跃》的情况下得到的起伏电压许多倍。这电压使收信机的耳机内听到一个甚为强大的杂音，这和把正常的内部收信杂音适当放大了的情形完全一样。所以，内部杂音在超再生机内得到了显著的放大。如果在平常的条件内，它在收信机回路上的电压是几微伏，则在超再生现象时，在收信机输出端听到的杂音，将好像被放大到十分之几伏或甚至几伏情形一样。这就使得：微弱的起伏现象控制了回路内激起的强大高频波的最终振幅。这也就是超再生作用放大振荡的原理。要正常接收无线电信号，仅需遵守一个条件：回路内的信号电压应当超过起伏电压。这时在收信机的耳机内方不致听到杂音，但能听到所要接收的信号。好像杂音被信号抑止了一样。能维持这种情况的原因是由于：此时回路内振荡成长的起始电冲。当回路内有信号时，超再生器内发生振荡的过程如图127所示。当回路内有高频已调幅电压（图127a）和反馈作周期性变动（127b）的情况下，在每次《突跃》的时间内，发生于回路内的高频振荡，将不再成长到突然的、变动无规则的最大值。现在振荡的最大振幅按照一定的规律来变动，即按照初始电冲，即外来信号高频波的变动而变动。这种变动情形可见图127c。结果，检波器内的电流（127d）包含有和调幅信号振幅相符的低频分量。在检波器负载电阻上分出低频电压，然后再用收信机的低频放大器加以补充放大。实际很快地（超音频的）改变回路线圈和反馈线圈间的互感是困难的。但是在前节内已经指出，不用改变互感，也可以变动反馈作用的强弱。例如，变动电子管的互导，也可以得到同样的结果。要变动互感，不得不采用某些机械的方法，其变动速度不能很快；但如变动电子管的参数，则可利用电的方法，而且差不多可以得到任意高的变动频率。
　　实际应用的超再生器的典型电路，如图128所示。在图128的电路a中，信号波从输入回路加到电子管V1的栅极，同时电子管V2的电子管振荡器所供给的辅助电压也加在V1的栅极上。在这种情形内，电子管振荡器的电路和再生器一样（参阅图121），但是却有强大的反馈，以保证在它的谐振回路内激励稳定的等幅振荡。也可能采用其它形式的电子管振荡器。振荡器的振荡频率正符合所选择的、使超再生器回路内的振荡激起和停顿的频率，也就是选得高于音频而甚低于所接收信号的频率。图129表示此时电子管V1的栅压和屏流的变动情形。 当辅助振荡器的电压加在栅极上时，栅极电压有时周期性地接近于零或为正，同时跨导增加；有时获得甚大的负值，互导也减小。在第一种情形内，反馈作用增强，超再生器回路内激起高频振荡。这样一来，如图上所示，辅助电压上加了一个高频电压。在第二种情形内，由于互导减小，反馈作用减小，使回路内的固有振荡停顿，这也就达到了我们的要求。在图128b里采用一个电子管来进行超再生收信机和产生辅助电压。这时反馈线圈接在帘栅极电路内。这是完全可以做到的，因为当电子管的控制栅极上有高频电压时，高频电流也和流过屏极电路内的情形一样，流过帘栅极电路。在同一时间内，帘栅极也充作超音频辅助振荡器的控制栅极。电感L1和电容C1组成的回路连接在电子管的屏极电路内。这个回路和反馈线圈L3耦合在一起，通过L3把反馈电压加在帘栅极上。为了使高频电流流过线圈Lp，线圈L3用一个电容不大的电容器来分流。由于以上这样连接电路，逐使回路L1C1内和帘栅极上激起一个强大的超音频振荡。因此，帘栅极上的全电压作周期性地变动，有时增加到较大的正值，有时降落到零或甚至变为负值。当帘栅极电压达到很大时，作用至输入回路上的反馈也相应地增加，结果，在回路内发生高频振荡;当帘栅极电压降落时，振荡停顿。在图128c里，应用另一种根本不同的原理，使回路内获得断续的高频振荡。这时采用相当强的反馈，使回路内激起高频振荡。但加一方面又把电阻R3、电容C3和电子管的工作状态得使这些振荡作周期性地停顿。这可用以下的物理过程来解释。当高频电压出现在电子管的栅极上时，电流开始在栅极电路内流通。它在栅极电压的第正半周时间内流通，并逐渐使C3充电。与高频波振幅增加的同时，电容器C3上，因而也就是加在电子管栅极上的负电压也随着增大。随着栅极上负电压的增加，电子管的互导减小，因而反馈作用也减小。 这样变使得高频振荡的激励在某一瞬时内停止（图130）。此后，电容器C3放电之后，将重发生同样的过程， 如此继续下去。利用选择参数C3和R3的方法，可确定高频振荡的发生和停顿的频率。
　　如果利用实验的方法画出超再生式收信机的频率特性曲线（谐振曲线），即收信机输出端电压与外来信号频率的关系曲线，那么就可以看出，它与一般收信机回路的谐振曲线（图16）不同，它的形状很复杂。图131a表示超再生器的频率特性曲线。 当信号频率f与回路的谐振频率f0相同时，电压为最大；但是当信号频率接近于f0+F；f0-F；f0+2F；f0-2F等数值时，电压显著地增加；此处F是指超再生器内高频振荡的停顿频率。在下面将解释发生这种现象的原因。当信号频率f的电压和频率F的辅助电压同时作用在电子管的栅极上时，总电压是差拍的形式。由于电子管的非直线特性，经常呈现差拍检波。分析指出，差拍检波的结果，在电子管的屏极电路内，频率f+F、f-F、f+2F、f-2F等的交变电流与回路的频率f0，则回路谐振于信号波，而在收信机的输出端获得适当的电压。假若现在变动信号频率，则由于失谐作用，收信机输出端的电压将要减小。不过，假定在变动的过程中，我们使信号频率的值为f=f0-F。既然这个频率远离回路的谐振频率，回路内的信号电压是应当大大地减小的，但是由于电子管内同时也发生了频率f和F的两电波的检波作用（差拍），在电子管的屏极电路内，将出现频率为f+F的电流;在这一情况下，这个频率的数值为（f0-F）＋F=f0因之，此电流的频率与回路的谐振频率相同，于是由于谐振，仍使回路上的电压增加，因而也使收信机输出端的电压增加。这也就说明了为什么在这个信号频率时，频率特性曲线会上升。同样的方法说明其它频率时特性曲线升高的原因。在个别的情形内，频率特性曲线的最大值合并起来，差不多如图131b所示。由于上面已说明的现象，起再生器的频率特性曲线很宽，也就是它的通带很宽，而频率选择性较低。因此超再生器主要地应用于超短波上，这样，作用在收信机上的、从频率接近于所接收信号频率的发信机来的干扰要比用长波和短波波段时少的很多。不过，最近认为在超短波上应用超外差式收信机较好，在超外差式收信机内，参数和电子管工作状态的选择，要比超再生式收信机内简单得多。欲从超再生式收信机获得良好的效果，选择一系列参数，例如，电子管的工作状态、反馈、辅助电压的振幅和频率，以及其它等等，是很困难的。

本文摘自列兵