تم استخدام جهاز الاستقبال فائق التجدد لعقود عديدة ، خاصة على VHF و UHF ، حيث يمكن أن يوفر بساطة للدائرة ومستوى أداء عالٍ نسبيًا. كان هذا الكاشف شائعًا في إصدار الأنبوب المفرغ الخاص به لأول مرة في أيام استقبال الترددات العالية جدًا في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات. بعد ذلك ، تم استخدامه في الدوائر البسيطة لنسخة الترانزستور. كان هذا التصميم هو سبب صوت الهسهسة الذي تنتجه أجهزة الراديو CB بتردد 27 ميغاهرتز. في هذه الأيام ، لم يعد الراديو الفائق التوليد شائعًا ، على الرغم من وجود العديد من التطبيقات التي لا تزال تهم المعاصرين.
تاريخ الراديو
يمكن إرجاع تاريخ المستقبل الفائق التجدد إلى الأيام الأولى لاختراعه. في عام 1901 ، استخدم Reginald Fessenden موجة جيبية غير مشكلة في جهاز الاستقبال الخاص به من أجل كاشف الكريستال المعدل.إشارة راديوية بتخالف تردد من الموجة الحاملة الراديوية ومن الهوائي
لاحقًا ، خلال الحرب العالمية الأولى ، بدأ هواة الراديو في الاستفادة من تكنولوجيا الراديو ، التي وفرت حساسية وجودة إرسال كافية. قام المهندس لوسيان ليفي من فرنسا ، والتر شوتكي في ألمانيا ، وأخيراً الرجل الذي يُنسب إليه الفضل في تقنية التغاير الفائق ، إدوين أرمسترونج ، بحل مشكلة الانتقائية وصنع أول راديو فائق التجدد يعمل.
تم اختراعه في عصر كانت فيه تقنية الراديو بسيطة للغاية وكان جهاز الاستقبال فائق التجدد يفتقر إلى الميزات التي يتم اعتبارها أمرًا مفروغًا منه اليوم. كان مستقبل الراديو الفائق (superheterodyne) باسمه الكامل - المتلقي اللاسلكي الأسرع من الصوت ، خطوة مهمة إلى الأمام في تطوير العلم والتكنولوجيا ، على الرغم من أنه لم يكن مستخدمًا على نطاق واسع في البداية ، لأنه يحتوي على العديد من الصمامات والأنابيب والأجزاء الضخمة الأخرى. وإلى جانب ذلك ، في ذلك الوقت كان الراديو باهظ الثمن
أساسيات جهاز الاستقبال الفائق
يعتمد المستقبل الفائق التجدد على راديو متجدد بسيط. يستخدم تردد التذبذب الثاني في دورة التجديد ، والذي يقطع أو يخمد تذبذبات التردد الرئيسية. يعمل التخميد الاهتزازي عادةً على ترددات أعلى من نطاق الصوت ، مثل 25 كيلو هرتز إلى 100 كيلو هرتز. أثناء التشغيل ، يكون للدائرة ردود فعل إيجابية ، لذا حتى كمية صغيرة من الضوضاء ستؤدي إلى تأرجح النظام.
خرج مكبر للصوت RFفي المتلقي ردود فعل إيجابية ، أي يتم تغذية جزء من إشارة الخرج إلى المدخلات في الطور. سيتم تضخيم أي إشارة حالية بشكل متكرر ، وهذا يمكن أن يؤدي إلى تضخيم قوة الإشارة بعامل ألف أو أكثر. على الرغم من أن الكسب ثابت ، يمكن تحقيق المستويات التي تقترب من اللانهاية باستخدام تقنيات التغذية الراجعة مثل دائرة نقطة التأرجح لمستقبل أنبوب بطارية فائقة التجدد.
يقدم التجديد مقاومة سلبية في الدائرة وهذا يعني أن المقاومة الإيجابية الإجمالية تقل. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة الكسب ، تزداد انتقائية الدائرة. عندما يتم تشغيل الدائرة مع التغذية المرتدة بحيث يعمل المذبذب بشكل كافٍ في منطقة التذبذب ، يحدث تذبذب ثانوي منخفض التردد. يقضي على تردد الاهتزازات عالية التردد
تم اكتشاف المفهوم في الأصل من قبل إدوين أرمسترونج ، الذي صاغ مصطلح "الاسترداد الفائق". وهذا النوع من الراديو يسمى مستقبل الأنبوب الفائق التجدد. تم استخدام مثل هذا المخطط في جميع أشكال الراديو من محطات البث الإذاعي المحلية إلى أجهزة التلفزيون ، والموالفات عالية الدقة ، وراديو الاتصالات المهنية ، ومحطات الأقمار الصناعية ، وغيرها الكثير. تقريبًا ، استخدمت جميع أجهزة الراديو ، وكذلك أجهزة التلفزيون وأجهزة استقبال الموجات القصيرة وأجهزة الراديو التجارية ، مبدأ التغاير الفائق كأساس للعملية.
فوائد جهاز الإرسال
يحتوي الراديو الفائق على عدد من المزايا مقارنة بأشكال الراديو الأخرى. نتيجة لهمالمزايا ، ظل مستقبل الترانزستور الفائق التجدد أحد الأساليب المتقدمة المستخدمة في تكنولوجيا الراديو. وبينما تظهر طرق أخرى في الصدارة اليوم ، لا يزال جهاز الاستقبال الفائق مستخدمًا على نطاق واسع نظرًا للميزات التي يقدمها:
- انتقائية الختام. إحدى المزايا الرئيسية لجهاز الاستقبال هو القرب من الانتقائية التي يقدمها
- باستخدام مرشحات التردد الثابت ، يمكن أن يوفر قطعًا جيدًا للقناة المجاورة.
- قادرة على استقبال أوضاع متعددة.
- نظرًا للطوبولوجيا ، يمكن أن تشتمل تقنية المستقبل هذه على العديد من الأنواع المختلفة من أجهزة إزالة التشكيل التي يمكن مطابقتها بسهولة لتناسب المتطلبات.
- استقبال إشارات عالية التردد.
حقيقة أن مستقبل FET فائق التجدد يستخدم تقنية الخلط يعني أن معظم معالجة المستقبل تتم بترددات منخفضة ، مما يسمح لنفسه باستقبال إشارات عالية التردد. هذه والعديد من المزايا الأخرى تعني أن جهاز الاستقبال كان مطلوبًا ليس فقط منذ بداية تشغيل الراديو ، ولكنه سيظل كذلك لسنوات عديدة قادمة.
مستقبل FET التجديدي الفائق
دعونا نفهم ذلك. مبدأ تشغيل جهاز الاستقبال فائق التجدد هو كما يلي.
تمر الإشارة التي يلتقطها الهوائي عبر جهاز الاستقبال إلى جهاز الخلاط. يتم إدخال إشارة أخرى يتم إنشاؤها محليًا ، والتي يشار إليها غالبًا باسم مذبذب محلي ، في منفذ مختلفخلاط والإشارتين مختلطة. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء إشارة جديدة على ترددات المجموع والفرق.
يتم نقل الخرج إلى ما يسمى بالتردد المتوسط ، حيث يتم تضخيم الإشارة وترشيحها. يمكن لأي من الإشارات المحولة التي تقع ضمن نطاق مرور المرشح أن تمر عبر المرشح وسيتم تضخيمها أيضًا بواسطة مراحل مكبر الصوت. سيتم رفض الإشارات التي تقع خارج النطاق الترددي للمرشح.
يتم ضبط جهاز الاستقبال ببساطة عن طريق تغيير تردد المذبذب المحلي. هذا يغير تردد الإشارة الواردة ، يتم تحويل الإشارات ويمكن أن تمر عبر الفلتر.
ضبط المستقبل التجديدي الفائق
على الرغم من أنه أكثر تعقيدًا من بعض أنواع أجهزة الراديو الأخرى ، إلا أنه يتميز بالأداء والانتقائية. وبالتالي ، فإن الضبط قادر على إزالة الإشارات غير المرغوب فيها بشكل أكثر فعالية من إعدادات TRF (التردد اللاسلكي الموالف) أو محطات الراديو الأخرى التي تم استخدامها في الأيام الأولى للراديو.
المفهوم الأساسي والنظرية الكامنة وراء الراديو المتغاير الفائق تتضمن عملية الخلط. هذا يسمح للإشارات أن تنتقل من تردد إلى آخر. غالبًا ما يُطلق على تردد الإدخال اسم إدخال RF ، بينما تسمى إشارة المذبذب المولدة محليًا بالمذبذب المحلي ويسمى تردد الخرج بالتردد المتوسط لأنه يقع بين الترددات اللاسلكية والترددات الصوتية.
الرسم التخطيطي لمستقبل التجدد الفائق أحادي الترانزستور هو كما يلي. فيخلاط ، يتم مضاعفة السعة اللحظية لإشارات الدخل (f1 و f2) ، مما ينتج عنه إشارات خرج للترددات (f1 + f2) و (f1 - f2). يتيح ذلك إرسال التردد الوارد إلى تردد ثابت ، حيث يمكن ترشيحه بشكل فعال. يتيح لك تغيير تردد المذبذب المحلي ضبط جهاز الاستقبال على ترددات مختلفة. يمكن إرسال إشارات على ترددين مختلفين إلى المراحل المتوسطة.
يزيل ضبط التردد اللاسلكي أحدهما ويأخذ الآخر. عند وجود إشارات ، يمكن أن تسبب تداخلاً غير مرغوب فيه عن طريق إخفاء الإشارات المرغوبة إذا ظهرت في وقت واحد في قسم التردد المتوسط. في كثير من الأحيان في أجهزة الراديو الرخيصة ، يمكن لتوافقيات المذبذب المحلي تتبع ترددات مختلفة ، مما يؤدي إلى تغيير في المذبذبات المحلية عند ضبط جهاز الاستقبال.
يوضح الرسم التخطيطي الشامل للكتلة لمستقبل أحادي الترانزستور التجديدي الفائق الكتل الرئيسية التي يمكن استخدامها في جهاز الاستقبال. ستضيف أجهزة الراديو الأكثر تعقيدًا أجهزة إزالة تشكيل إضافية إلى مخطط الكتلة الأساسي.
بالإضافة إلى ذلك ، قد تحتوي بعض أجهزة الراديو فوق المتماثل على تحويلين أو أكثر لتوفير أداء أفضل ، ويمكن استخدام تحويلين أو حتى ثلاثة تحويلات لتحسين أداء عناصر الدائرة.
حيث:
- ضبط الغطاء متغير 15pF ؛
- محث "L" ليس أكثر من 2 بوصة20 سلك معدني مثني على شكل "U".
محطات راديو FM (88-108 ميجا هرتز) بحاجة إلى المزيدالمحاثة ، وسيتطلب النصف السفلي من النطاق (حوالي 109-130 ميجاهرتز) أقل لأنه فوق نطاق FM.
27MHz Auto Gain Control
يُعتقد أن جهاز الاستقبال فائق التجدد 27 ميجاهرتز قد نما من الحاجة في زمن الحرب لجهاز بسيط للغاية لمرة واحدة مع مكاسب عالية من ردود الفعل الإيجابية. كان الحل لذلك هو السماح لتذبذبات التردد المضبوط بالنمو بدلاً من ذلك وقمعها تحت سيطرة مذبذب ثاني (تبريد) يعمل بتردد لاسلكي منخفض. تم تقديم ردود الفعل الإيجابية بواسطة مقياس الجهد المتغير ، والذي تم استخدامه على النحو التالي.
ستزداد الإشارة في الحجم حتى يبدأ مضخم التردد اللاسلكي في التذبذب. كانت الفكرة هي إلغاء التحكم حتى يتوقف التذبذب. ومع ذلك ، كان هناك عادة تباطؤ كبير بين الموضع والتأثير. لا يمكن تحقيق الزيادة في الإنتاجية إلا إذا توقف التقدم قبل وقت قصير من بدء التردد ، الأمر الذي يتطلب المهارة والصبر.
في هذا الجهاز ، يبدأ مكبر الصوت المضبوط في التذبذب خلال نصف دورة شكل موجة المذبذب. أثناء الجزء "on" من دورة الطمس ، يرتفع تذبذب مكبر الصوت المضبوط أضعافًا مضاعفة من ضوضاء الدائرة. الوقت الذي تستغرقه هذه التذبذبات للوصول إلى السعة الكاملة يتناسب مع قيمة Q للدائرة المضبوطة. لذلك ، اعتمادًا على تردد مولد التخميد ، يمكن أن تصل تقلبات تردد الإشارة إلى السعة الكاملة (الوضع اللوغاريتمي) أو تنهار(وضع الخط).
تم استخدام ثلاثة أنواع رئيسية من مستقبلات التجدد الفائق بتردد 27 ميجاهرتز للتحكم اللاسلكي في الطرز: مستقبل الصمام الصلب ، ومستقبل الصمام الناعم ، والمستقبل القائم على الترانزستور.
تظهر دارة نموذجية لمستقبل الصمام الجامد في الشكل
دائرة راديو لنطاق 25-150 ميجا هرتز
في هذه الدائرة ، يشبه المستقبل الفائق التجدد على النطاق 25-150 ميجاهرتز الرسم التخطيطي لدائرة MFJ-8100.
تعتمد المرحلة الأولى على ترانزستور FET المتصل بتكوين البوابة المشتركة. تمنع مرحلة مضخم التردد اللاسلكي إشعاع التردد اللاسلكي من الهوائي في كلتا الدائرتين. يعتمد الكاشف الفائق التجدد على ترانزستور متصل بتكوين بوابة مشترك. يضبط التقليم كسب التغذية المرتدة إلى النقطة التي يوفر فيها مقياس الجهد تحكمًا سلسًا في التجديد.
نطاق التردد لهذا المستقبل من 100 ميجاهرتز إلى 150 ميجاهرتز. حساسيته أقل من 1 µV. يتم لف الملفات على إطار قابل للإزالة بقطر 12 مم. بالطبع ، المُجددات والمولدات الفائقة ليست مستقبل هواة الراديو ، لكن لا يزال لديهم مكان في الشمس.
315MHz جهاز نقل
هنا هو ناقل 315 RF Super Recovery + وحدة استقبال.
يوفر حلاً لاسلكيًا فعال التكلفة للغاية مع أقصى معدلات نقل البياناتتصل إلى 4 كيلو بايت في الثانية. ويمكن استخدامه كجهاز تحكم عن بعد ، وأبواب كهربائية ، وأبواب مصراع ، ونوافذ ، ومقبس تحكم عن بعد ، وجهاز تحكم عن بعد LED ، وجهاز تحكم عن بعد ، وأنظمة إنذار.
الميزات:
- نطاق الإرسال >500 م ؛
- حساسية -103 ديسيبل ، في المناطق المفتوحة لأنها تعمل مع طريقة تعديل السعة ، حساسية الضوضاء أعلى ؛
- تردد العمل: 315.92 ميجا هرتز ؛
- درجة حرارة العمل: -10 درجة إلى +70 درجة ؛
- قوة النقل: 25 ميجاوات ؛
- حجم جهاز الاستقبال: 30147mm حجم الارسال: 1919mm.
433 ميغا هرتز أنبوب ISM
يستهلك مستقبل الأنبوب التجديدي الفائق أقل من 1 ميجاوات ويعمل على شبكة 433 ميجا هرتز صناعية وعلمية وطبية بدون اتصال. في أبسط أشكاله ، يحتوي المستقبل التجديدي الفائق على مذبذب RF الذي يقوم بشكل دوري بتشغيل وإيقاف "إشارة فارغة" أو إشارة منخفضة التردد. عندما يتم تحويل إشارة التخميد إلى مذبذب ، تبدأ التذبذبات في التراكم مع غمد متنامي باطراد. يؤدي استخدام إشارة خارجية عند التردد المقدر للمولد إلى تسريع نمو غلاف هذه التذبذبات. وبالتالي ، تختلف دورة العمل لسعة المذبذب المخمد بما يتناسب مع سعة إشارة الراديو المطبقة.
في كاشف فائق التجدد ، يبدأ وصول الإشارة في تذبذبات التردد اللاسلكي قبل عدم وجود إشارة. يمكن أن يستقبل كاشف التجدد الفائق إشارات AM وهو مناسب تمامًا لهOOK (تشغيل / إيقاف تشغيل) الكشف عن إشارة البيانات. كاشف التجديد الفائق هو نظام بيانات مخترق ، أي أن كل فترة تحسب وتضخم إشارة التردد اللاسلكي. لاستعادة التشكيل الأصلي بدقة ، يجب أن يعمل مولد الرفض بتردد أعلى بقليل من أعلى تردد في إشارة التعديل الأصلية. تعمل إضافة كاشف الأظرف متبوعًا بفلتر تمرير منخفض على تحسين إزالة تشكيل AM.
يحتوي قلب المستقبل على مذبذب LC تقليدي تم تكوينه بواسطة Colpitts ، ويعمل بتردد يحدده الرنين التسلسلي لـ L1 و L2 و C1 و C2 و C3. عند إيقاف تشغيل الجهاز ، يقوم تيار التحيز Q1 بإطفاء المولد. يشكل الترانزستورات المتتالية Q2 و Q3 مضخم هوائي يحسن عامل ضوضاء المستقبل ويوفر بعض عزل التردد الراديوي بين المذبذب والهوائي. لتوفير الطاقة ، يعمل مكبر الصوت فقط عندما يزداد التذبذب.
مخطط فائق التجدد VHF
يتكون جهاز الاستقبال من ترانزستور 2N2369 محاط بخمسة عشر مكونًا تشكل معًا الجزء عالي التردد. هذا التجمع هو قلب المتلقي. يوفر كلاً من كسب HF واستخلاصه. تسمح لك الدائرة المكونة المثبتة في مجمع الترانزستور بتحديد التردد.
تم استخدام مجموعة التفاعل مبكرًا في الموجة القصيرة بواسطة الرادارات الأنبوبية. ثم تم العثور عليها في زمن الحديث الشهير "الثلاثة الترانزستورات" في الستينيات. لا يزال العديد من أجهزة استقبال التحكم عن بعد 433 ميجا هرتز قيد الاستخدامله. كلتا المرحلتين في BC337 عبارة عن مكبرات صوت منخفضة التردد ، وتوفر الأخيرة الطاقة لسماعات الرأس أو مكبر صوت صغير. تعمل المقاومة القابلة للتعديل 22 كيلو أوم على ضبط استقطاب الترانزستور 2N2369 للحصول على أفضل نقطة استجابة ، تجمع بين الحساسية والتشوه المنخفض ، مع تجنب التذبذب الذي يعيق تشغيله.
يتم استرداد تردد الصوت من خلال المقاوم 4.7kΩ ، ثم يتم تمريره عبر مرشح تمرير منخفض للتخلص من استجابة التبديل عالية التردد. يوفر أول ترانزستور BC337 تضخيمًا مسبقًا للفرنك بلجيكي. يتم وضع مكثف 4.7nF بين المجمع وقاعدته كمرشح تمرير منخفض ، مما يزيل بقايا الترددات العالية ويحد من الارتفاعات. يتحكم المقاوم 10 kΩ في كسب المرحلة الأخيرة وبالتالي الحجم.
تجميع راديو DIY
بالنسبة لجهاز الاستقبال التجديدي الفائق بسرعة 315 ميجاهرتز ، يجب تثبيت جميع المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور والتتبع باستخدام القاطع. لا غنى عن مخطط أرضي واسع لتحقيق الاستقرار (الكهربائي) للتجميع. لتسهيل النسخ على النحاس ، تُطبع صورة للدائرة ، وتوضع على لوحة ، وبنقطة ، حدد نهايات المسارات على الورقة. بعد التحقق من عزل المسارات على الأومتر ، يتم تنفيذ الأسلاك وفقًا للرسم التخطيطي.
من السهل شراء مكونات الدائرة من متاجر الراديو أو عبر الإنترنت. أنت بحاجة إلى مكبر صوت 50 أو 100 أوم. يمكنك أيضااستخدم مكبر صوت 8 أوم عن طريق وضع محول تنحي موجود في معظم محطات الترانزستور القديمة ، أو قم بتوصيل مكبر صوت 8 أوم ولكن مستوى الصوت سيكون أقل. يجب أن يظل التجميع مضغوطًا مع خطة أرضية جيدة. لا ينبغي أن ننسى أن الأسلاك والتوصيلات لها تأثير ذاتي المفعول عند الترددات العالية. يحتوي ملف الوتر على 5 لفات من سلك 0.8 مم (أسلاك خط الهاتف). يتم توصيل المكثف على التوالي مع الهوائي في المنعطف الثاني من الأعلى.
يتكون الهوائي من قطعة واحدة من الأسلاك الصلبة (1.5 مم 2) يبلغ طولها حوالي عشرين سنتيمترا. لا حاجة لفعل المزيد ، "موجة الربع" سوف تعطل رد الفعل. مطلوب مكثف فصل 1 nF. ملف الخانق (حظر عالي التردد) من النوع VK200. إذا لم يتمكن هواة الراديو من العثور عليه ، فيمكنك عمل ثلاث أو أربع لفات من الأسلاك في أنبوب حديدي صغير. ويمكنك اختيار مخطط تجميع معين حسب رغبتك ووفقًا لمخطط الأسلاك.
الإدراج الصحيح للدائرة
ترتيب تثبيت جهاز الاستقبال التجديدي الفائق VHF:
- قم بتشغيل الدائرة. تيار العرض حوالي ثلاثين مللي أمبير.
- أدر المقاوم الأيمن القابل للتعديل (الحجم) بالكامل عكس اتجاه عقارب الساعة.
- بعد ذلك ، تحتاج إلى سماع الضوضاء في سماعات الرأس أو مكبر الصوت. إذا لم يكن كذلك ، أدر المقاومة القابلة للتعديل حتى تسمع الصوت.
- تحسين ضبط منتصف الانبعاث للحصول على حساسية جيدة مع الحد الأدنى من التشويه.
- للإزالة الضوضاء العالية ، تحتاج إلى تقليل الهوائي
144 MHz دارة استقبال فائقة التجدد.
الاحتياطات: نظرًا لأن الوحدة تصدر تداخلًا ، فلا تستخدمها بالقرب من مستقبل آخر.
