Просмотр полной версии : Рамка плюс регенератор
Уважаемые господа!
Поскольку дело конструирования потихоньку пододвинулось к испытанию приёмника, озаботился простой малогабаритной антенной для приёма.
В связи с этим обратил внимание на малые антенны, в частности, магнитные рамки различных видов.
Все, кто имел дело с такими антеннами, обращают внимание на неплохую работу на приём и низкий КПД на передачу, хотя существует принцип взаимности антенн.
Ответ здесь простой - потери в реальной антенне. Если посмотреть расчёт магнитной рамки в MMANA, то для идеальной проводящего материала входное сопротивление настроенной рамки очень велико, и она очень узкополосна. Если сравнить полноразмерную антенну и уменьшенную, то при равной мощности излучения напряжение на малой будет значительно больше, чем на полноразмерной, это плата за малые габариты, как и узкополосность.
То же самое относится к приёму. Если имеем рамку из идеально проводящего материала, то напряжение холостого хода рамки будет значительно выше, чем полноразмерной антенны.
Тогда напрашивается простая мысль - если скомпенсировать потери в реальной рамке с помощью усилителя (регенератора), то получим работу идеальной рамки, к тому же выполняющей роль узкополосного фильтра. При этом сам регенератор надо расположить непосредственно в рамке, то есть, получится вынесенный УВЧ-регенератор. В этом случае выходное напряжение УВЧ получается большим, и это значительно упростит дальнейший тракт.
Хотя регенератор довольно капризная штука (это относится к простым схемам), тем не менее, при стеснённых условиях и невозможности применить большую антенну это может быть удобным решением.
Остаётся вопрос с передачей.
Поскольку сверхпроводящих рамок у нас ещё нет, да и если бы были, то всё равно помешала бы ионизация и свечение воздуха при больших напряжениях, то единственный способ - загонять большую мощность и охлаждать рамку, если она будет греться. Из-за возможных пробоев здесь существует оптимальное отношение размер/мощность.
Anvar, в связи с относительно небольшими размерами рамок, можно и разделить приём и передачу.
Чудес всё равно не ожидается, энергия поступающая в приёмную антенну напрямую зависит от площади "захвата", ограниченной 1/8 длины волны от полотна антенны.
А на передачу надо поглядеть в сторону не магнитной рамки, а наоборот конденсаторной антенны (в просторечии "EH" :smile: ) - в ней токи небольшие и сверхпроводимости не надо. Q-умножитель с ней я испытывал этим летом, чудес (вопреки логике, в тайне от себя же, надеялся) не нашёл :-(, хотя в работоспособности убедился :shock:
Недостаток Q-умножителя с сверхузкой полосой у антенны - гуляние частоты настройки от пролетающей бабочки, всё остальное только в плюсе.
Серёга 001
22.01.2011, 11:12
Меня эта идея давно интерисует.Регенерат ор на частоте вдвое ниже частоты сигнала ,кабель,увч,преселек тор на частоту ,рамка.Шумов минимум.Потерь в кабеле тоже.Но только по приему,для передачи нужна полная антенна.
Меня эта идея давно интерисует.Регенерат ор на частоте вдвое ниже частоты сигнала ,кабель,увч,преселек тор на частоту ,рамка.Шумов минимум.Потерь в кабеле тоже.Но только по приему,для передачи нужна полная антенна.
Верно. Это получается параметрический усилитель-регенератор, он действительно имеет малые шумы. Но шумы действительно нужно хорошо обсчитать.
Серёга 001
22.01.2011, 12:02
А скажите пожалуйста-какова рамка?Многовитковая?
Anvar, в связи с относительно небольшими размерами рамок, можно и разделить приём и передачу.
Чудес всё равно не ожидается, энергия поступающая в приёмную антенну напрямую зависит от площади "захвата", ограниченной 1/8 длины волны от полотна антенны.
С энергией дело обстоит действительно так, как Вы сказали, если антенна не имеет внутри себя тела с магнитной проницаемостью, выше 1, например, ферромагнитного материала. Тогда начинается концентрация поля внутрь антенны, и её эквивалентная площадь увеличивается. Для приёмных магнитных антенн даже есть термин "действующая высота", которая отражает это явление.
Использование сердечника в антенне, конечно, улучшает её свойства, в первую очередь, повышает КПД и снижает требования к регенерации, что уменьшает шум и повышает стабильность.
С другой стороны, при приёме с регенерацией антенна работает на холостом ходу, то есть, энергия от неё не поступает в приёмник. Это как замерять напряжение холостого хода трансформатора или источника питания.
При приёме с регенератором шумы усилителя усиливаются за счёт регенерации, но при этом сужается полоса приёма и мощность шума снижается. Поэтому надо вопрос с шумами исследовать отдельно, и найти оптимальные параметры.
При приёме с регенератором шумы усилителя усиливаются за счёт регенерации, но при этом сужается полоса приёма и мощность шума снижается. Поэтому надо вопрос с шумами исследовать отдельно, и найти оптимальные параметры.
Прирост сигнала при регенерации имеет линейный характер, прирост шума - в корень раз меньше. Если сигнал увеличился в 9 раз, то шум - только в 3 раза.
....себя тела с магнитной проницаемостью, выше 1, например, ферромагнитного материала...
Anvar, в средние века я бы только под угрозой костра отрёкся и поместил во входные цепи супер-пупер приёмника ферромагнитные материалы (сами же недавно слышали "хруст" при изменении магнитного поля :smile: )
(Вообще, в густонаселённых радиолюбителями районах о регенерации в антеннах надо говорить шёпотом и под одеялом :D )
Anvar, в средние века я бы только под угрозой костра отрёкся и поместил во входные цепи супер-пупер приёмника ферромагнитные материалы (сами же недавно слышали "хруст" при изменении магнитного поля :smile: )
(Вообще, в густонаселённых радиолюбителями районах о регенерации в антеннах надо говорить шёпотом и под одеялом :D )
Здесь явное преувеличение. При работе на приём магнитный материал, да на высоких частотах не выходит из зоны смещения доменных границ, так, что шума не будет.
Кроме того, для разомкнутого магнитопровода размагничивающий фактор значителен.
Для того, чтобы поле внутри сердечника было однородным, его надо сделать в виде эллипсоида, чем длиннее и тоньше, тем лучше.
Когда-то давно увлекались КВ приёмниками с магнитными антеннами.
Добавлено через 58 минут(ы):
Прирост сигнала при регенерации имеет линейный характер, прирост шума - в корень раз меньше. Если сигнал увеличился в 9 раз, то шум - только в 3 раза.
Посмотрел насчёт шумов. Составил шумовую схему регенератора (взял только шум напряжения, так как полевик имеет очень малый шум тока). Получил, что ОСШ будет зависеть только от шума усилителя и свойств антенны (рамки), а именно, потерь в ней, то есть, КПД. Чем выше КПД, тем выше ОСШ. Таким образом, полная взаимность антенны по приёму и передаче выполняется. Установка регенератора в этом плане ничего не решает, можно использовать обычный УВЧ. Однако регенератор решает другую задачу - создаёт узкую полосу пропускания и повышает селективность. Причём, если регенератор сделан на высокодинамичном усилителе, то будут отфильтрованы близкие мощные помехи, для чего надо подводить регенерацию к границе регенерации, и работать на узких полосах. Кроме того, при этом получается высокий коэффициент усиления, так, что последующая часть приёмника упрощается.
Вывод по-прежнему остаётся старый: применить магнитные материалы или сверхпроводимость. В последнем случае действительно можно работать на малые приёмные антенны, это экспериментально уже подтвердили.
Решил развить тему, и сделал расчёт регенератора, как активного узкоплосного фильтра. Попробовал сделать автоматическую настройку регенератора с помощью фазового двухсигнального метода, который очень удобно делается в приёмниках прямого преобразования, так как там есть квадратурный смеситель. Пока на модели, которая показала очень хорошую настройку и стабильность при воздействии сильных помех, при этом эквивалентную добротность удалось довести до 10000. Нужно только высокодинамичный УВЧ для работы в качестве активного фильтра. Можно попробовать вообще обойтись без катушек, сделав RC регенератор, на низкие диапазоны пойдёт, но если есть рамка, то она и является контуром, что очень удобно. Можно перейти к моделированию паяльником.
автоматическую настройку регенератора
Схему в студию! Очень интересно!
... с этим обратил внимание на малые антенны, в частности, магнитные рамки различных видов.
ПОДСКАЖИТЕ ИМЕЕТ ЛИ ЗНАЧЕНИЕ ДЛИНА КАБЕЛЯ К РАМКЕ (или ее кратность) к КПД антенны и КАК длину правильно определить?
vladem, при согласованном режиме длина кабеля может быть любой (для всех антенн, в т. ч. и рамок), при использовании кабеля дополнительно в качестве трансформатора или повторителя электрическая длина должна быть 1/4 (1/2) длины волны.
Anvar, Вам не кажется, что Вы разбрасываетесь :smile: В своё время я экспериментировал с регенераторами (в основном на любимой лампе 6Н15П -- любимой не потому, что очень хороша, хотя параметры её не плохи, а потому, что попались мне в большом количестве :smile: ) и делал двухконтурный ФСС на ПЧ 915 кГц с регулируемой от 100 до 3000 Гц полосой, но чёткой работы с автоматическим подходом к режиму регенерации мне добиться не удалось. Позже я видел публикации на эту тему - ФСС на трёх регенеративных контурах с общей автоматической регулировкой режима (на транзисторах). Ваша идея об использовании двух каналов для этой цели очень хороша (вполне в духе Вашей подписи!), обязательно надо её развить до натурных испытаний. Ждём с нетерпением!
Вам не кажется, что Вы разбрасываетесь
Работа над новым ППП подошла к преселектору, поэтому это плановые изобретения и разработки.
Регенератор (активный фильтр) имеет следующие преимущества:
- обеспечивает подавление зеркальных и побочных каналов приёма;
- обеспечивает высокое усиление и минимальные шумы, зависящие от шумов активного элемента и его согласования с антенной.
Это позволяет в ППП применять небольшое усиление по НЧ, использовать недорогие микросхемы и снизить наводки и требования к разводке цепей.
Теперь по схеме. Сейчас пока моделирую, так как если модель не работает, то живой макет работать тем более не будет, а наоборот бывает.
Возникла одна небольшая проблема: как вытащить регенератор из режима генерации, если он туда попал, например, при перестройке, или при воздействии на антенну. Решил её таким образом: поставил обратную связь по амплитуде, например, 100 мВ, но настроил параметры автостабилизации амплитуды таким образом, чтобы она была неустойчивая, то есть, возникало самовозбуждение, как в сверхрегенераторах. Тогда, если регенератор зашёл в режим генерации, то по достижении амплитуды 100 мВ усиление снижается, генерация прекращается, и здесь уже работает фазовая автонастройка и плавно подводит к нужному режиму регенерации (устанавливает параметры фильтра, его частоту и добротность).
Начал испытания системы автоматической настройки регенератора (активного фильтра) на модельном макете, собранном на ОУ LM833. Это промежуточный этап между виртуальной моделью и реальным изделием. Активный фильтр выполнил на катушке 1,2 мГн на броневом сердечнике Б14 феррит М2000НМ3 с зазором 0,3 мм и конденсаторе 0,44 мкФ параллельно. Контур включил между выходом и инвертирующим входом, с которого на общий вывод пустил переменный резистор СП5-3 4,7 кОм, а на неинвертирующий вход подал обмотку связи, такую же как основная. Сопротивления подобрал для минимума шумов данного ОУ. Получил генерацию на частоте 6550 Гц. Затем ослабил усиление и подал сигнал от генератора через резистор 20 кОм на инвертирующий вход. Установил полосу пропускания 3 Гц, что эквивалентно добротности 2000. Фильтр работает очень стабильно. Далее подавал мощные сигналы в отстройке от 10 до 100 Гц, добиваясь на выходе фильтра 5 вольт эффективного. Никаких затягиваний частоты и генерации не заметил. Данный ОУ имеет КНИ 0,001%, что и объясняет эту стабильность. Таким образом, для качественного регенератора нужен очень линейный УВЧ, простейшие схемы совершенно непригодны.
Очень интересно, буду следить за результатами изысканий. Удачи Вам, Анвар.
Продолжил испытания регенератора (активного LC фильтра) на ОУ LM833. Поднял частоту до 9520 Гц. Включил последовательно с резистором 4,7 кОм резистор СП5-3 на 150 Ом для более точной регулировки усиления. Получил добротность фильтра 10000, оценил по времени затухания и нарастания при подаче импульса, при этом собственная добротность контура равна 11. Самопроизвольных скачков и сваливаний в генерацию не заметил. Очень чувствительно к изменению температуры, изменение температуры на 1 градус переводит в возбуждения и обратно.
При более высокой собственной добротности контура работа будет более стабильной и достигается меньший уровень шума.
Теперь задача перейти на высокие частоты, необходимо подобрать высокочастотный малошумный ОУ или сделать высоколинейный усилитель из дискретных компонентов. Может быть, у кто-то имеет опыт.
Закончил моделирование активного фильтра (регенератора) с автоматической настройкой. Для этого используется вспомогательный канал, то есть амплитудно-фазовая система автоматческого управления частотой и коэффициентом связи, на частоте, лежащей за пределами полосы пропускания тракта. Обязательно использование квадратурных каналов, то есть, именно для ППП. При этом система держит заданный фазовый сдвиг между сигналом после смесителей и вспомогательным, а также отношение амплитуд этих сигналов. Вспомогательный сигнал должен быть достаточной амплитуды, но чтобы не вызвать нелинейности регенератора, поэтому нужен именно высоколинейный усилитель.
Например, ОУ типа LM833 позволяет пропускать через него сигнал с частотой 10 кГц, делая на выходе амплитуду 2 вольта, в то же время происходит усиление в полосе 3 кГц с напряжением на выходе 20 мВ, и перекрёстных помех не наблюдается.
Хочу поднять тему - очень интересная и важная.
Если не трудно Anvar выложите схему - на словах очень сложно понять.
Как я понимаю вы ставите знак равенства между активным LC фильтром и регенератором (Q-умножителем)?
Powered by vBulletin® Version 4.1.12 Copyright © 2024 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot