Bộ thu siêu tái tạo đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ, đặc biệt là trên VHF và UHF, nơi nó có thể mang lại sự đơn giản cho mạch và mức hiệu suất tương đối cao. Máy dò này lần đầu tiên phổ biến trong phiên bản ống chân không của nó trong những ngày tiếp nhận VHF vào cuối những năm 1950 và đầu những năm 60. Sau đó, nó được sử dụng trong các mạch đơn giản của phiên bản bóng bán dẫn. Thiết kế này là nguyên nhân gây ra âm thanh rít do radio CB 27 MHz. Ngày nay, đài siêu tái tạo không còn phổ biến nữa, mặc dù có một số ứng dụng vẫn được những người đương thời quan tâm.
Lịch sử phát thanh
Lịch sử của bộ thu siêu tái tạo có thể được bắt nguồn từ những ngày đầu tiên phát minh ra nó. Năm 1901, Reginald Fessenden sử dụng một sóng sin không điều chế trong máy thu của mình cho một máy dò tinh thể chỉnh lưu.tín hiệu vô tuyến ở độ lệch tần số từ sóng mang sóng vô tuyến của nhà cung cấp dịch vụ và từ ăng-ten.
Sau đó, trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, đài nghiệp dư bắt đầu tận dụng lợi thế của công nghệ vô tuyến, cung cấp đủ độ nhạy và chất lượng truyền dẫn. Kỹ sư Lucien Levy ở Pháp, W alter Schottky ở Đức và cuối cùng là người có công với kỹ thuật superheterodyne, Edwin Armstrong, đã giải quyết vấn đề về tính chọn lọc và chế tạo ra chiếc radio siêu tái sinh hoạt động đầu tiên.
Nó được phát minh trong thời đại mà công nghệ vô tuyến rất đơn giản và máy thu siêu tái tạo thiếu các tính năng được coi là đương nhiên ngày nay. Máy thu vô tuyến superheterodyne (superheterodyne) với tên gọi đầy đủ - máy thu không dây siêu âm heterodyne, là một bước tiến quan trọng trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mặc dù ban đầu nó không được sử dụng rộng rãi, vì nó chứa nhiều van, ống dẫn và các bộ phận cồng kềnh khác. Và bên cạnh đó, lúc đó đài rất đắt.
Kiến thức cơ bản về máy thu siêu tốc
Bộ thu siêu tái tạo dựa trên một đài tái tạo đơn giản. Nó sử dụng tần số dao động thứ hai trong chu kỳ tái tạo, tần số này làm gián đoạn hoặc làm giảm các dao động tần số chính. Giảm rung thường hoạt động ở các tần số trên dải âm thanh, chẳng hạn như 25 kHz đến 100 kHz. Trong quá trình hoạt động, mạch có phản hồi tích cực, do đó, dù chỉ một lượng nhỏ tạp âm cũng sẽ khiến hệ thống dao động.
Đầu ra bộ khuếch đại RFtrong máy thu có phản hồi tích cực, tức là một phần của tín hiệu đầu ra được đưa trở lại đầu vào theo pha. Bất kỳ tín hiệu nào hiện có sẽ được khuếch đại lặp lại và điều này có thể dẫn đến cường độ tín hiệu được khuếch đại lên một phần nghìn hoặc hơn. Mặc dù mức tăng được cố định, bạn có thể đạt được các mức gần đến vô cùng bằng cách sử dụng các kỹ thuật phản hồi, chẳng hạn như mạch điểm xoay của bộ thu ống pin siêu tái tạo.
Tái tạo đưa điện trở âm vào mạch và điều này có nghĩa là điện trở dương tổng thể bị giảm. Và, ngoài ra, khi tăng độ lợi, độ chọn lọc của mạch tăng lên. Khi cho mạch hoạt động với hồi tiếp để dao động hoạt động vừa đủ trong miền dao động thì trong vùng xảy ra dao động thứ cấp tần số thấp. Nó phá hủy tần số của rung động tần số cao.
Khái niệm này ban đầu được phát hiện bởi Edwin Armstrong, người đã đặt ra thuật ngữ "siêu phục hồi". Và loại radio này được gọi là máy thu ống siêu tái sinh. Sơ đồ như vậy đã được sử dụng trong tất cả các hình thức phát thanh từ đài phát thanh trong nước đến ti vi, bộ chỉnh độ chính xác cao, đài truyền thông chuyên nghiệp, đài cơ sở vệ tinh, và nhiều loại khác. Hầu như tất cả các đài phát sóng, cũng như ti vi, máy thu sóng ngắn và đài thương mại, đều sử dụng nguyên lý superheterodyne làm cơ sở cho hoạt động.
Quyền lợi của máy phát
Superheterodyne radio có một số ưu điểm so với các hình thức radio khác. Do kết quả của họlợi thế, máy thu bóng bán dẫn siêu tái sinh vẫn là một trong những phương pháp tiên tiến được sử dụng trong công nghệ vô tuyến. Và trong khi các phương pháp khác đang được ưa chuộng ngày nay, thì siêu thu vẫn được sử dụng rất rộng rãi nhờ các tính năng mà nó cung cấp:
- Đóng chọn lọc. Một trong những lợi thế chính của máy thu là gần với độ chọn lọc mà nó mang lại.
- Sử dụng bộ lọc tần số cố định, nó có thể cung cấp khả năng cắt kênh liền kề tốt.
- Có thể nhận nhiều chế độ.
- Do cấu trúc liên kết, công nghệ bộ thu này có thể bao gồm nhiều loại bộ giải điều chế khác nhau có thể dễ dàng kết hợp để phù hợp với yêu cầu.
- Nhận tín hiệu tần số rất cao.
Thực tế là bộ thu FET siêu tái tạo sử dụng công nghệ trộn có nghĩa là hầu hết quá trình xử lý bộ thu được thực hiện ở tần số thấp hơn, cho phép bản thân nó nhận được tín hiệu tần số cao. Những ưu điểm này và nhiều ưu điểm khác có nghĩa là máy thu đã được yêu cầu không chỉ kể từ khi bắt đầu hoạt động của đài phát thanh, mà sẽ vẫn còn như vậy trong nhiều năm tới.
Bộ thu FET siêu tái sinh
Hãy tìm ra nó. Nguyên lý hoạt động của bộ thu siêu tái tạo như sau.
Tín hiệu được ăng-ten thu sẽ đi qua bộ thu và vào bộ trộn. Một tín hiệu được tạo cục bộ khác, thường được gọi là bộ tạo dao động cục bộ, được đưa vào một cổng khácbộ trộn và hai tín hiệu được trộn lẫn. Do đó, một tín hiệu mới được tạo ra ở tần số tổng và tần số chênh lệch.
Đầu ra được chuyển sang tần số trung gian, nơi tín hiệu được khuếch đại và lọc. Bất kỳ tín hiệu được chuyển đổi nào nằm trong dải tần của bộ lọc đều có thể đi qua bộ lọc và chúng cũng sẽ được khuếch đại bởi các tầng khuếch đại. Các tín hiệu nằm ngoài băng thông bộ lọc sẽ bị từ chối.
Việc điều chỉnh máy thu được thực hiện đơn giản bằng cách thay đổi tần số của bộ dao động cục bộ. Điều này làm thay đổi tần số của tín hiệu đến, tín hiệu được chuyển đổi và có thể đi qua bộ lọc.
Điều chỉnh máy thu siêu tái tạo
Mặc dù phức tạp hơn một số loại bộ đàm khác nhưng nó có ưu điểm về hiệu suất và tính chọn lọc. Do đó, điều chỉnh có thể loại bỏ các tín hiệu không mong muốn hiệu quả hơn các cài đặt TRF (Tần số vô tuyến được điều chỉnh) khác hoặc các đài phát thanh được sử dụng trong những ngày đầu của radio.
Khái niệm và lý thuyết cơ bản đằng sau đài siêu thanh liên quan đến quá trình trộn. Điều này cho phép các tín hiệu được truyền từ tần số này sang tần số khác. Tần số đầu vào thường được gọi là đầu vào RF, trong khi tín hiệu bộ dao động được tạo cục bộ được gọi là bộ dao động cục bộ và tần số đầu ra được gọi là tần số trung gian vì nó nằm giữa tần số RF và âm thanh.
Sơ đồ khối của bộ thu siêu tái sinh một bóng bán dẫn cơ bản như sau. TẠIbộ trộn, biên độ tức thời của hai tín hiệu đầu vào (f1 và f2) được nhân lên, tạo ra tín hiệu đầu ra có tần số (f1 + f2) và (f1 - f2). Điều này cho phép tần số đến được truyền tới một tần số cố định, nơi nó có thể được lọc một cách hiệu quả. Thay đổi tần số của bộ dao động cục bộ cho phép bạn điều chỉnh bộ thu thành các tần số khác nhau. Tín hiệu trên hai tần số khác nhau có thể được gửi đến các giai đoạn trung gian.
Điều chỉnh RF loại bỏ một cái và lấy một cái khác. Khi có tín hiệu, chúng có thể gây nhiễu không mong muốn bằng cách che các tín hiệu mong muốn nếu chúng xuất hiện đồng thời trong phần tần số trung gian. Thường trong các radio rẻ tiền, các sóng hài của bộ dao động cục bộ có thể theo dõi ở các tần số khác nhau, dẫn đến sự thay đổi trong bộ dao động cục bộ khi điều chỉnh bộ thu.
Sơ đồ khối tổng thể của bộ thu siêu tái sinh bóng bán dẫn đơn cho thấy các khối chính có thể được sử dụng trong bộ thu. Các đài phức tạp hơn sẽ thêm các bộ giải điều chế bổ sung vào sơ đồ khối cơ bản.
Ngoài ra, một số bộ đàm siêu âm có thể có hai hoặc nhiều chuyển đổi để tăng hiệu suất, hai hoặc thậm chí ba chuyển đổi có thể được sử dụng để cải thiện hoạt động của các phần tử mạch.
Ở đâu:
- giới hạn điều chỉnh là biến 15pF;
- Cuộn cảm "L" chỉ là một sợi dây kim loại dài 2 inch20 được uốn thành hình chữ "U.
đài FM (88-108 MHz) cần thêmđiện cảm và nửa dưới của băng tần (khoảng 109-130 MHz) sẽ yêu cầu ít hơn vì nó nằm trên băng tần FM.
27MHz Auto Gain Control
Bộ thu siêu tái tạo 27 MHz được cho là đã phát triển từ nhu cầu thời chiến đối với một thiết bị sử dụng một lần rất đơn giản với độ lợi phản hồi tích cực cao. Giải pháp cho điều này là cho phép các dao động của tần số được điều chỉnh phát triển theo cách khác và bị triệt tiêu dưới sự điều khiển của bộ dao động thứ hai (dập tắt) hoạt động ở tần số vô tuyến thấp hơn. Phản hồi tích cực được đưa ra bởi một chiết áp có thể thay đổi, được sử dụng như sau.
Tín hiệu sẽ tăng âm lượng cho đến khi bộ khuếch đại RF bắt đầu dao động. Ý tưởng là hủy bỏ quyền kiểm soát cho đến khi sự chao đảo dừng lại. Tuy nhiên, thường có một độ trễ đáng kể giữa vị trí và hiệu ứng. Việc tăng năng suất chỉ có thể đạt được nếu tiến độ bị tạm dừng ngay trước khi bắt đầu do dự, điều này đòi hỏi kỹ năng và sự kiên nhẫn.
Trong thiết bị này, bộ khuếch đại đã điều chỉnh bắt đầu dao động trong nửa chu kỳ của dạng sóng dao động. Trong phần "bật" của chu kỳ trống, dao động của bộ khuếch đại được điều chỉnh tăng theo cấp số nhân từ nhiễu mạch. Thời gian để các dao động này đạt biên độ toàn phần tỉ lệ với giá trị Q của mạch điều chỉnh được. Do đó, tùy thuộc vào tần số của bộ tạo tắt dần, dao động tần số tín hiệu có thể đạt đến biên độ đầy đủ (chế độ logarit) hoặc bị thu hẹp(chế độ dòng).
Ba loại bộ thu siêu tái tạo 27 MHz chính được sử dụng để điều khiển vô tuyến các mô hình: bộ thu van cứng, bộ thu van mềm và bộ thu dựa trên bóng bán dẫn.
Một mạch nhận van cứng điển hình được thể hiện trong hình.
Mạch vô tuyến cho băng tần 25-150 MHz
Trong mạch này, bộ thu siêu tái tạo trên băng tần 25-150 MHz tương tự như sơ đồ mạch của MFJ-8100.
Giai đoạn đầu tiên dựa trên bóng bán dẫn FET được kết nối với cấu hình cổng chung. Tầng khuếch đại RF ngăn bức xạ RF từ ăng-ten trong cả hai mạch. Máy dò siêu tái tạo dựa trên một bóng bán dẫn được kết nối với cấu hình cổng chung. Phần cắt điều chỉnh mức tăng phản hồi đến điểm mà chiết áp cung cấp khả năng kiểm soát tái tạo mượt mà.
Dải tần của máy thu này là từ 100 MHz đến 150 MHz. Độ nhạy của nó nhỏ hơn 1 µV. Các cuộn dây được quấn trên một khung rời có đường kính 12 mm. Tất nhiên, máy tái tạo và máy tái tạo siêu hạng không phải là tương lai của các đài nghiệp dư, nhưng chúng vẫn có chỗ đứng trong ánh nắng mặt trời.
thiết bị truyền dẫn 315MHz
Đây là mô-đun thu + phát siêu phục hồi tần số 315 RF hiện đại.
Nó cung cấp một giải pháp không dây rất tiết kiệm chi phí với tốc độ truyền dữ liệu tối đalên đến 4 Kbps. Và có thể được sử dụng làm điều khiển từ xa, cửa điện, cửa cuốn, cửa sổ, ổ cắm điều khiển từ xa, điều khiển từ xa bằng đèn LED, điều khiển từ xa âm thanh nổi và hệ thống báo động.
Tính năng:
- phạm vi truyền dẫn> 500m;
- độ nhạy -103dB, ở những khu vực mở vì nó hoạt động với phương pháp điều chế biên độ, độ nhạy tiếng ồn cao hơn;
- tần số làm việc: 315,92 MHz;
- nhiệt độ làm việc: -10 độ đến +70 độ;
- công suất truyền: 25mW;
- Kích thước bộ thu: 30147mm Kích thước bộ phát: 1919mm.
433 MHz ống ISM
Bộ thu ống siêu tái sinh tiêu thụ dưới 1mW và hoạt động trên mạng công nghiệp, khoa học và y tế 433MHz không tiếp xúc. Ở dạng đơn giản nhất, máy thu siêu tái tạo chứa bộ dao động RF bật và tắt định kỳ "tín hiệu trống" hoặc tín hiệu tần số thấp. Khi tín hiệu tắt dần được chuyển sang bộ dao động, các dao động bắt đầu hình thành với một lớp vỏ tăng dần theo cấp số nhân. Việc sử dụng tín hiệu bên ngoài ở tần số danh định của máy phát sẽ tăng tốc độ phát triển của đường bao của các dao động này. Do đó, chu kỳ làm việc của biên độ bộ dao động giảm xóc thay đổi tỷ lệ với biên độ của tín hiệu vô tuyến được áp dụng.
Trong máy dò siêu tái tạo, sự xuất hiện của tín hiệu bắt đầu dao động RF sớm hơn so với khi không có tín hiệu. Máy dò siêu tái tạo có thể nhận tín hiệu AM và rất thích hợp choPhát hiện tín hiệu dữ liệu OOK (bật / tắt phím). Máy dò siêu tái tạo là một hệ thống dữ liệu bị xâm nhập, tức là mỗi chu kỳ sẽ đếm và khuếch đại tín hiệu RF. Để khôi phục chính xác điều chế ban đầu, bộ tạo loại bỏ phải hoạt động ở tần số cao hơn một chút so với tần số cao nhất trong tín hiệu điều chế ban đầu. Việc thêm một bộ dò đường bao sau đó là một bộ lọc thông thấp sẽ cải thiện việc giải điều chế AM.
Trái tim của máy thu chứa một bộ dao động LC thông thường được cấu hình bởi Colpitts, hoạt động ở tần số được xác định bởi sự cộng hưởng nối tiếp của L1, L2, C1, C2 và C3. Khi thiết bị được tắt, dòng điện phân cực Q1 sẽ dập tắt máy phát điện. Các bóng bán dẫn xếp tầng Q2 và Q3 tạo thành một bộ khuếch đại ăng-ten giúp cải thiện hình ảnh nhiễu của máy thu và cung cấp một số cách ly RF giữa bộ dao động và ăng-ten. Để tiết kiệm năng lượng, bộ khuếch đại chỉ hoạt động khi dao động tăng lên.
Đề án VHF siêu tái tạo
Bộ thu bao gồm một bóng bán dẫn 2N2369 được bao quanh bởi mười lăm thành phần cùng nhau tạo thành phần tần số cao. Bộ phận lắp ráp này là trái tim của bộ thu. Nó cung cấp cả độ lợi HF và giải điều chế. Một mạch được cấu hình được lắp đặt trong bộ thu của bóng bán dẫn cho phép bạn chọn tần số.
Bộ phản ứng đã được sử dụng rất sớm trong sóng ngắn bởi các radar ống. Sau đó, nó được tìm thấy trong thời gian đàm thoại "ba bóng bán dẫn" nổi tiếng của những năm 60. Nhiều bộ thu điều khiển từ xa 433MHz vẫn sử dụngcủa anh. Cả hai tầng trên BC337 đều là bộ khuếch đại tần số thấp, bộ khuếch đại sau cung cấp năng lượng cho tai nghe hoặc một loa nhỏ. Điện trở 22 kΩ có thể điều chỉnh sẽ điều chỉnh phân cực của bóng bán dẫn 2N2369 để có được điểm phản hồi tốt nhất, kết hợp độ nhạy và độ méo thấp, đồng thời tránh dao động cản trở hoạt động của bóng bán dẫn.
Tần số âm thanh được khôi phục thông qua điện trở 4,7kΩ, sau đó được đưa qua bộ lọc thông thấp để loại bỏ phản ứng chuyển đổi tần số cao. Bóng bán dẫn đầu tiên BC337 cung cấp tiền khuếch đại BF. Một tụ điện 4,7nF được đặt giữa bộ thu và đế của nó hoạt động như một bộ lọc thông thấp, loại bỏ dư lượng tần số cao và hạn chế mức cao. Điện trở 10 kΩ kiểm soát mức tăng của giai đoạn cuối và do đó là âm lượng.
Tự lắp ráp radio
Đối với Bộ thu siêu tái sinh tự làm 315MHz, tất cả các thành phần phải được lắp đặt trên PCB và các vết được thực hiện bằng máy cắt. Một sơ đồ mặt bằng rộng là không thể thiếu đối với sự ổn định (điện) của việc lắp ráp. Để thuận tiện cho việc sao chép trên đồng, một bức ảnh chụp mạch được in, đặt trên một tấm và, với một dấu chấm, đánh dấu các đầu của các rãnh trên tấm. Sau khi kiểm tra độ cách điện của các rãnh trên ohm kế, tiến hành đấu dây theo sơ đồ.
Linh kiện mạch dễ dàng mua từ các cửa hàng radio hoặc trực tuyến. Bạn cần một loa 50 hoặc 100 ohm. Bạn cũng có thểsử dụng loa 8 ohm bằng cách đặt một biến áp bậc xuống được tìm thấy trong hầu hết các trạm bán dẫn cũ hoặc kết nối loa 8 ohm nhưng mức âm thanh sẽ thấp hơn. Việc lắp ráp phải gọn gàng với một sơ đồ mặt bằng tốt. Không nên quên rằng dây và kết nối có tác dụng tự hoạt động ở tần số cao. Cuộn dây hợp âm có 5 vòng dây 0,8mm (dây điện thoại). Tụ điện được mắc nối tiếp với ăng-ten ở lượt thứ hai từ trên xuống.
Ăng-ten bao gồm một đoạn dây cứng (1,5 mm2) dài khoảng 20 cm. Không cần làm thêm, "sóng quý" sẽ làm gián đoạn phản ứng. Cần có tụ điện tách dòng 1 nF. Cuộn cảm (chặn tần số cao) là loại VK200. Nếu người nghiệp dư về radio không thể tìm thấy nó, bạn có thể làm ba hoặc bốn vòng dây trong một ống ferit nhỏ. Và bạn có thể chọn một sơ đồ lắp ráp cụ thể theo ý thích của mình và phù hợp với sơ đồ đấu dây.
Bao gồm đúng mạch
Thứ tự lắp đặt bộ thu siêu tái tạo VHF:
- Bật mạch. Nguồn cung cấp hiện tại là khoảng ba mươi miliampe.
- Xoay hoàn toàn điện trở điều chỉnh bên phải (âm lượng) ngược chiều kim đồng hồ.
- Tiếp theo, bạn cần nghe thấy tiếng ồn trong tai nghe hoặc loa. Nếu không, hãy vặn điện trở có thể điều chỉnh cho đến khi nghe thấy âm thanh.
- Cải thiện điều chỉnh phát xạ trung bình để có được độ nhạy tốt với độ méo tiếng tối thiểu.
- Tớiđể loại bỏ nhiễu cao, bạn cần giảm ăng-ten.
Mạch thu siêu tái tạo 144 MHz.
Biện pháp phòng ngừa: Vì thiết bị phát ra nhiễu, không sử dụng thiết bị gần thiết bị thu khác.
