Логарифмический режим (рис. 5.2 г) отличается резко выраженными искажениями сигнала при глубоких модуляциях, близких к 100%. Зато это дает как бы автоматическое регулирование усиления и, следовательно, при малом уровне модуляции (примерно до 60%) сигнала от передатчика амплитуда сигнала с выхода детектора не зависит от амплитуды модулированной несущей ВЧ. Частота гашения может быть малой, но при этом по меньшей мере вдвое большей максимальной модулирующей частоты принимаемого сигнала. На практике частота гашения равна 25—85 кГц.
Сверхрегенеративный детектор, работающий в логарифмическом режиме, действует более устойчиво, несмотря на колебания напряжений питания. Кроме того, он сохраняет свойства ослабления импульсных помех, а также эта схема легка в регулировании. Поэтому в радиомодельном деле используют, как правило, сверхрегенеративные детекторы, работающие в логарифмическом режиме.
При работе сверхрегенеративного детектора в линейном режиме необходима стабилизация напряжения питания. Кроме того, такие детекторы чувствительны к импульсным помехам и трудны в регулировании. Линейный режим работы обеспечивает небольшие искажения сигнала от передатчика, а усиление тем большее, чем выше частота гашения (и больше величина положительной обратной связи). В этом случае частота гашения в 30—50 раз выше самой большой частоты, модулирующей принимаемый сигнал. Линейный режим работы обеспечивает детектор с внешним генератором частоты гашения. Следует добавить, что на практике амплитуда выходного сигнала зависит от уровня напряжения входного ВЧ сигнала, поступающего от передатчика, а это для радиомоделиста неблагоприятно.
С точки зрения величины КПД любительского приемного устройства выбор сверхрегенеративного детектора и режима его работы практически не имеет значения, разумеется, при условии правильного исполнения и налаживания схемы. Иначе обстоит дело с устройствами заводского изготовления, примером может служить приемник «Varioton» (см. рис. 14.14).
Сложные электрические процессы в контурах приемников вызывают образования так называемого шума сверхрегенерации. Этот шум, характерный для работы сверхрегенеративных приемников, можно слышать, включая наушники на выходе приемника. Он похож на шум кипящей воды и исчезает при приеме несущей ВЧ передатчика. Кроме того, могут быть еще собственные шумы транзистора в каскаде детектирования. Подытоживая сказанное выше, мы видим, что в сверхрегенеративном детекторе, работающем в дистанционно управляемой модели, могут действовать напряжения следующих частот: частоты сигнала ВЧ, частоты гашения, частоты шума сверхрегенерации, частоты собственных шумов транзистора (рис. 5.2 а). Из них для нужд передачи сигналов в приемных схемах используют частоту сигнала ВЧ и частоту шума. Частота гашения имеет решающее влияние на качество работы сверхрегенеративного детектора и не может быть использована для других нужд. Собственные шумы транзисторов являются неизбежным злом, с которым борются путем понижения напряжения и токов, питающих детектор.
Следует еще вспомнить о довольно важной зависимости тока в коллекторной цепи детектора от сигнала передатчика. С момента получения сигнала несущей этот ток уменьшается. Значение падения тока зависит от уровня сигнала (следовательно, и от расстояния между приемником и передатчиком), а также от схемы сверхрегенеративного детектора. Типичным коллекторным током детектора является ток от 0,2 до 1,5 мА (зависит от типа транзистора).
Преимущества сверхрегенеративных приемников таковы: высокая чувствительность (близкая к чувствительности супергетеро-динных приемников); простота схемы для любителя; наличие автоматического регулирования усиления; возможность приема различных сигналов (немодулированной несущей ВЧ, модулированной по амплитуде и частоте); нечувствительность к помехам импульсного характера.
К недостаткам этих приемников относятся:
- плохая избирательность (в смысле легкой настройки с передатчиком без кварцевой стабилизации это может считаться достоинством);
- чувствительность к длине антенны (например, слишком длинная антенна вызывает срыв колебаний);
- чувствительность к расположению антенны (помехи в работе, когда антенна изменяет емкость, что иногда имеет место в летающих и в плавающих моделях);
- мешающие излучения (каждый сверхрегенеративный приемник является маломощным передатчиком, и с этим борются путем тщательного экранирования детектора или добавления каскада усилителя ВЧ, что тоже оказывает некоторое влияние на селективность) ;
- искажение модулированных сигналов (это становится заметным при сигналах НЧ выше 8 кГц и сложных видах модуляции).
Хорошо отрегулированный транзисторный сверхрегенеративный детектор достигает чувствительности 2—10 мкВ (это значит, что сигнал несущей ВЧ с уровнем 2 мкВ полностью подавляет шум сверхрегенерации). Он может работать в значительном диапазоне напряжений питания. Если номинальное напряжение равно 6 В, то детектор работает от 3—4,5 до 7,5—9 В. В транзисторных сверхрегенеративных детекторах антенна может быть подключена к коллектору или эмиттеру или же может быть индуктивно связанной тремя — пятью витками с катушкой колебательного контура (см. рис. 14.21 е). Подключение антенны к коллектору через конденсатор емкостью 3,5—15 пФ дает несколько большую чувствительность при короткой антенне, но детектор чувствителен к соприкосновению с антенной. Антенну можно подключить к эмиттеру непосредственно (без конденсатора). Она может быть длинной (около 1 м) и настроенной.
Все электрические контакты в модели следует шунтировать схемами искрогашения. Если в связи с этим получаются помехи в работе приемника, то следует очень тщательно отрегулировать сверхрегенеративный детектор на максимальную чувствительность. Тогда результатом импульсных помех будет несколько пониженная чувствительность приемника. Это особо относится к приемникам, работающим с модулированными сигналами.
Сверхрегенеративный приемник устойчиво работает с простыми системами модуляции. Однако следует избегать применения сложной модуляции с поднесущими частотами. Значительное искажение огибающей формы модулированного сигнала на практике является не особенно опасным, поскольку сверхрегенеративный приемник с самогашением имеет достаточную степень линейности выходного сигнала в диапазоне глубины модуляции до 60% (см. рис. 5.2 а). Однако максимальная модулирующая частота не должна превышать 10 кГц. При приеме нескольких синусоидальномодулированных сигналов на выходе приемника одновременно могут появиться помехи, вызываемые гармониками (особенно второй и третьей). Поэтому в схемах с LC-фильтрами необходим ограничитель. Кроме того, нельзя быть уверенным в том, что обычный сверхрегенеративный приемник сможет принимать четыре сигнала одновременно.
На рис. 5.3 приведена схема типового транзисторного сверхрегенеративного детектора с указанием элементов схемы, влияющих на чувствительность. Конденсатор С8 блокирует питающую батарею, чтобы изменения ее внутреннего сопротивления не влияли на изменение частоты генератора, а также для того, чтобы при подключении усилителя НЧ не появились вредные связи.
Резисторы R1 и R2 стабилизируют рабочую точку транзистора, работающего в схеме ОБ.
Из резонансного контура в коллекторе транзистора, настроенного на частоту 27,12 МГц и состоящего из катушки L и конденсатора С1, напряжение положительной обратной связи подается на эмиттер через конденсатор С3 для самовозбуждения. Часто бывает полезно для повышения чувствительности подключать конденсатор С3 к среднему отводу катушки L, как на рис. 5.4 а. Чтобы подводимое к эмиттеру напряжение обратной связи не замыкалось на корпус через конденсатор С4, применяют дроссель Др, который должен иметь как можно меньшую собственную емкость, а его полное сопротивление должно быть в 10 раз больше емкостного сопротивления С3.
После подключения питания напряжение шума, имеющееся в цепи коллектора (в результате положительной обратной связи), становится причиной возбуждения колебаний в LC-контуре на резонансной частоте. Тогда эмиттер транзистора все еще возбуждается большей амплитудой напряжения ВЧ, поступающего через конденсатор СЗ, коллекторный ток возрастает, а среднее напряжение эмиттера становится (в отличие от исходного состояния) более отрицательным относительно базы (усилитель класса С). Амплитудное значение напряжения ВЧ перестанет возрастать, на некоторое время задержится на данном значении и зарядит конденсатор С4. Это означает, что потенциал эмиттера будет двигаться в сторону больших отрицательных значений до тех пор, пока положительные значения амплитуды сигнала ВЧ, поступающего через С3, не станут достаточными для запирания транзистора. Колебания в цепи коллектора все еще будут продолжаться, но с понижающейся амплитудой. В то время, когда транзистор будет закрыт, конденсатор С4 разрядится через резистор R3 вплоть до момента, когда у базы станет более отрицательный потенциал, чем у эмиттера, а транзистор снова не начнет усиливать и не возникнут новые колебания.
Конденсатор С4 заряжается через транзистор до отрицательного значения напряжения на эмиттере, а разряжается через резистор R3. Длительность заряда и разряда С4 определяет его емкость и величину резистора R3.
Период возбужденных колебаний ВЧ при запертом транзисторе обусловливают практически только потери колебательного контура LC1, В случае неправильного регулирования сверхрегеие-ративного детектора время запирания транзистора может быть настолько коротким, что амплитуда напряжения возбужденных колебаний ВЧ не будет успевать падать в контуре до уровня амплитуды напряжения шума, прежде чем начнет нарастать новая пачка колебаний ВЧ. Приемник, работающий в таком режиме, имеет малую чувствительность, а его согласование с передатчиком осуществить достаточно трудно, так как в этом случае непрерывная резонансная характеристика делится на целый ряд узких резонансных пиков (многократный резонанс). Дальность действия также невелика, зависит от температуры окружающей среды и напряжения источника питания. В таком случае обычно прибегают к временному вспомогательному средству: параллельному подключению к колебательному контуру резистора R6 — 600 Ом. Таким образом, замедляется рост возбуждаемых колебаний ВЧ. Это эффективно улучшает работу сверхрегенератора, но все же не является решением вопроса, так как в этом случае отбирается часть энергии ВЧ от антенны. Иногда подключение резистора к контуру приводит к полному срыву колебаний вместо устранения явления многократного резонанса.
Из сказанного выше следует, что на время запирания транзистора для постоянной времени RC-цепи частоты гашения, обусловленной значениями R3C4, влияет рабочая точка транзистора. Ее регулирование состоит в том, что уменьшают вдвое величину номинального напряжения батареи питания и изменяют сопротивление резисторов делителя напряжения R1R2. Регулирование осуществляется до тех пор, пока на выходе детектора R3C4 еще есть шум сверхрегенерации. При этом резонансный контур в коллекторе должен быть нагружен антенной нормальной длины (обычно 0,8 м), но без шунтирующего резистора R6. Этим резистором шунтируют резонансный контур. Сопротивление резистора R6 надо подбирать так, чтобы шум сверхрегенерации полностью не исчезал (от 4,7 до 2,7 кОм). После этого проверяют работу детектора, питаемого полным напряжением батареи с помощью генератора ВЧ и лампового вольтметра или осциллографа. При этом резонансная характеристика единична, не имеет многократного резонанса, сужается при подстройке (лучшая селективность — большее сопротивление помехам), а чувствительность увеличивается в несколько раз. Контроль за улучшением чувствительности детектора выполняют методом, описанным в гл. 13.
Необходимо знать амплитуду частоты гашения на выходе детектора (чем она меньше, тем лучше). Тогда легче отделить ее от полезного сигнала на выходе усилителя НЧ. Предварительное фильтрование можно выполнять на выходе детектора включением резистора R4 и конденсатора С5 (например, 1 кОм и 0,039—0,043 мкФ), но это не обеспечивает эффективного подавления частоты гашения. Лучшие результаты дает фильтр с дросселем НЧ, заменяющим резистор R4 (Др2 на рис. 7.4). Индуктивность дросселя должна быть 25—30 мГ, для этого, например, используют катушку с намотанным проводом диаметром 0,05 мм до сопротивления 680 Ом; такая катушка содержит около 2000 витков.
Хорошие результаты при подавлении частоты гашения дает использование польского миниатюрного трансформатора T11 в качестве дросселя НЧ (вместо R4) с одной обмоткой и с повышенным сопротивлением (140 Ом). Это трансформатор не нуждается в каких-либо переделках.
Различие уровней выходных напряжений в сверхрегенеративном детекторе (см. рис. 5.3) в случае использования резистора R4 и замены его дросселем НЧ Др2 приведена в табл. 5.1.

В сверхрегенеративных приемниках полезна трансформаторная связь (1:4,5—5,5) детектора с УНЧ. В этом случае дроссель НЧ может быть исключен, а конденсатор С5,подбирается для подстройки первичной обмотки трансформатора к полосе передаваемых сигналов НЧ.
Транзистор первого каскада УНЧ должен иметь как можно более высокий коэффициент усиления по току и как можно меньший обратный ток коллектора. Резисторы R1 и R2 можно заменить монтажным потенциометром 10—25 кОм, что облегчит регулирование.
Конденсатор С3 можно заменить двумя скрученными проводами диаметром 0,25 мм. Обратную связь регулируют путем скручивания или раскручивания этих проводов длиной 37 мм. Емкость конденсатора С3 можно также подобрать с помощью воздушного конденсатора полупеременной емкости, например 2—8 пФ. Конденсатор устанавливают на минимум емкости и постепенно увеличивают ее до тех пор, пока в высокоомных головных телефонах (1—4 кОм), включенных на выходе детектора, не появится шум сверхрегенерации. Обычно эта емкость соответствует наибольшей чувствительности схемы. Тогда измеряют подобранную емкость и заменяют постоянным конденсатором. Используя конденсатор по-лупеременной емкости 2—35 пФ или 2—50 пФ, можно аналогичным образом установить вторую точку наибольшей чувствительности. В этом случае увеличивают емкость до момента исчезновения шума сверхрегенерации, после чего ее несколько уменьшают. Теоретически более правилен первый способ, но на практике рекомендуется испробовать оба и выбрать тот из них, который дает лучшие результаты. Тут уместно подчеркнуть, что самый громкий шум сверхрегенерации вовсе не означает точку максимальной чувствительности схемы.
Емкость конденсатора С4 влияет на частоту гашения сверхрегенеративного детектора, на ширину полосы ВЧ приемника и уровень сигнала НЧ на его выходе. Чем больше С4, тем меньше частота гашения и уже полоса ВЧ. Однако слишком большая емкость С4 вызывает нарушение устойчивой работы сверхрегенератора.
Сердечник катушки L должен перестраивать приемник за два поворота на 1 МГц.
Очень важным элементом сверхрегенератора является также дроссель Др (10—35 мкГ ±10%; активное сопротивление 2—4 Ом). Без дросселя схема не работает. В схемы некоторых детекторов необходимо включать развязывающий конденсатор С6, С7, С8 (или вместо них — С9).
Сверхрегенеративный детектор с кремниевым транзистором отличается несколькими ценными свойствами: простая схема (см. рис. 5.4 б), малый уровень шумов на выходе, отсутствие дросселя НЧ (Др2 на рис. 7.4). Прием модулированных сигналов при этом транзисторе исключительно чистый, без следов шума сверхрегенерации. При испытании дальности действия по мере удаления от передатчика детектор с германиевым транзистором имеет ступенчато нарастающий уровень шума в телефоне на выходе приемника вплоть до исчезновения сигнала, а детектор с кремниевым транзистором имеет почти постоянный уровень шума вплоть до границы дальности действия, где модулированный сигнал, который до сих пор был слышен с полной силой, сразу исчезает. Это достоинство особенно важно для схем с одновременным обслуживанием двух каналов НЧ.
Сверхрегенеративный детектор обычно принимает сигналы ВЧ, отстоящие на ±150 кГц от середины полосы 27,12 МГц без резких различий в уровне на выходе. Таким образом, приемник с каскадом ВЧ (например, показанный на рис. 14.14) принимает сигналы, отстоящие даже на ±250 кГц.
Полное выходное сопротивление детектора, представленного на рис. 7.4 а, равно 20—30 Ом, а полное входное сопротивление усилителя НЧ равно около 4 кОм. Таким образом, важно согласование этих элементов. Двухкаскадный усилитель НЧ обеспечивает усиление сигнала НЧ примерно в 1500 раз, что вполне достаточно для срабатывания групп резонансных фильтров или реле.
Дополнительные сведения о регулировании сверхрегенеративных приемников даются в табл. 5.2 (измерение трех экземпляров приемников).

Сверхрегенеративный детектор, как и регенератор, излучает ВЧ колебания. Два близко расположенных друг к другу сверхрегенеративных приемника (например, в плавающих моделях) могут поэтому при работе мешать друг другу. Для уменьшения излучения к сверхрегенеративному детектору добавляют каскад усиления ВЧ (рис. 5.5), потребляющий ток около 1 мА. Каскад усиления желательно экранировать, а связь с усилителем сделать как можно слабее. Здесь применяют керамический конденсатор емкостью 1—9 пФ, значение которой можно подобрать экспериментально. Такой конденсатор можно изготовить путем скручивания друг с другом двух коротких проводов в поливинилхлоридной изоляции. Усилитель ВЧ, помимо того, что он значительно уменьшает излучение, увеличивает чувствительность приемника и его дальность действия, а также улучшает устойчивость работы детектора, делая его нечувствительным к внешним влияниям. Регулирование его заключается в подборе связи обоих элементов.
Усилитель ВЧ регулируют после сверхрегенеративного детектора. Чаще всего встречаемый апериодический усилитель (рис. 5.5 а, б) дает небольшое усиление (около 1,5—2), но тут важны другие, упомянутые выше, достоинства. Почти все транзисторные сверхрегенеративные приемники заводского изготовления теперь снабжаются каскадом усиления ВЧ.
Можно также собирать сверхрегенеративный детектор с очень большой избирательностью, нечувствительный к помехам и экономичный (см. рис. 5.4 в). Кварцевый резонатор с рабочей частотой передатчика может быть заменен конденсатором емкостью 5 пФ там, где не требуется особо высокой избирательности. Двойной Т-фильтр служит для отделения частоты гашения от командного сигнала. Приемник с детектором этого рода имеет все достоинства супергетеродинного приемника, хотя он значительно проще. Схема другого сверхрегенеративного детектора с повышенной избирательностью приведена на рис. 5.4 б.
На рис. 5.6—5.8 приведены схемы сверхрегенеративных приемников.
Существует также способ, благодаря которому можно одновременно управлять даже десятью плавающими или колесными моделями со сверхрегенеративными приемниками, причем в одной и той же полосе 27,12 МГц. Это — система с так называемым ключом. При использовании такой системы всегда применяют на один канал НЧ больше, чем число каналов управления. Это следует из рис. 5.9. Сигнал НЧ от последнего каскада приемника поступает теперь не непосредственно на все фильтры НЧ, а через контакты реле канала-ключа. Следовательно, все каналы могут работать только в момент короткого замыкания контактов реле канала-ключа. Это происходит незаметно для глаза, примерно за миллисекундные отрезки времени. В этом случае преобразовывают имеющиеся типовые многоканальные устройства с электрическими фильтрами одним из следующих способов:
- 1) если имеется свободный канал НЧ, то его используют в качестве ключа;
- 2) если использованы все каналы, то надо добавить в передатчик один генератор НЧ, а в приемник — один фильтр с реле.
Должна быть предусмотрена возможность передачи двух сигналов одновременно, все равно в какой системе. Канал-ключ должен быть подключен одновременно с управляющим каналом. Передатчик не должен передавать непрерывную несущую.
На рис. 5.9 а показана структурная схема передатчика с тремя генераторами НЧ управляющих каналов — Г1, Г2, Г3 (что позволяет единовременно передавать три командных сигнала) и с генератором НЧ ключа ГК, включенным через диодную логическую схему. Транзистор 77 — развязывающий, R следует подобрать, 12 — переключатель (если Т2 не закрыт, то не работает и 77).
Следует обратить внимание на то, что каждый оператор должен пользоваться другой частотой канала-ключа, а исполнительные механизмы должны быть без самоцентрирования, с временем перехода из одного конечного положения в другое от 1 до 1,5 с. Такое решение подходит только для плавающих и колесных радиомоделей.