本帖最后由 北极兵 于 2020-2-10 01:00 编辑
超级来复再生式收音机
自来复再生收音机发明以来，至今已有几十年历史了，因其性能较差，商品机并不多见，却因为线路简单易制，赢得了广大收音机爱好者的青睐，经久不衰。一直以来，爱好者从没停止对再生式来复收音机的技术改进，期望达到超外差机的性能。终于在2020年初，经过长期的不懈探索和技术积累，吸收了前辈们的优秀成果，由北极兵制作完成了这样一部超级来复再生式收音机，具有极高的灵敏度和选择性。解决了来复再生式收音机长期以来悬而未决的几项技术难题：
- 高品质磁性天线
- 低自谐振频率高扼圈
- 频率特性良好的再生控制
- 频带展宽技术：倍压检波——去尖峰电路
- 超强的稳定性
一、工作原理
(一) 磁性天线：
再生机的磁性天线是选择性这一指标的唯一保障，再生状态下，再生反馈弥补了线圈电阻和后级三极管输入电阻的功率消耗，磁性天线始终工作在无负载谐振状态，这就要求它具有极高的品质因数（Q值），否则选择性无从谈起。这一点与超外差机不同，但一直没有引起人们的重视。
磁性天线的接收原理是感应电磁场的水平分量，根据法拉第电磁感应定律，在线圈上产生感生电压。磁性天线的几个重要指标是接收灵敏度W、等效高度h、品质因数Q 。
1. 天线电压灵敏度：
谐振时感生电压最高，电压灵敏度达到最大：
Wmax=2πfNAμe/(q+1/Q)
式中，f—磁场变化频率，N—线圈匝数，A—线圈截面积，μe—磁芯有效导磁率。 q—负载品质因数，Q—天线因有品质因数
2. 天线等效高度：
h =2πfNAμe/λ
以上两个公式表明，磁性天线的灵敏度和等效高度是一致的。而且接收频率越高，接收灵敏度越高。另外磁棒的长径比对有效导磁率也有影响：
磁棒越粗越长，接收灵敏度越高，但对信号的涡流损失也越大，l/d一般取14～20。
3. 品质因数：
Q =2πfL/r =Z0/r =(L/C) ^(1/2)/r
可见，要提高品质因数，必须增大天线的电感量，减小谐振电容和分布电容，降低线圈电阻。要提高电压灵敏度，对于选定的磁芯，就要增加匝数，提高Q值，降低(是的，是降低！）负载q值。
此外，磁性天线的Ｑ值受线圈绕组位置不同的影响较为显著。由实验可知：线圈在磁棒上的最佳位置是线圈绕组长度中心与磁棒长度中心的距离为磁棒长度的1/3处，这时线圈的移动具有较大的电感量变化，方向性也好。
4. 阻抗匹配：
由于调谐回路的阻抗高，三级管输入阻抗低，所以要考虑阻抗匹配问题。L1与L2匝数比一般取10：1。再生机的磁性天线，为保证选择性，宜选取更大的匝数比。
综上所述，高性能磁性天线设计如下：
选择160mm长磁棒（机壳尺寸所限），配合140pF*2小容量的双联，较高的匝数，分两段间绕减小分布电容，并置于磁棒的端部，又可进一步增加匝数，绕在塑料骨架上，提高灵敏度和Q值；采用φ0.35mm漆包线绕制以减小电阻，因多股丝包线分布电容较大不建议采用。次级密绕与初级紧耦合，降低有载q值；绕组以抽头形式，构成自耦提高传输效率。再生机天线Q值高，次级匝数取初级的1/15，置于磁棒最外端，降低次级线圈的等效高度，提高选择性。制成的磁性天线如图：
这种高品质磁性天线，适合直放机使用，如果超外差机的跟踪能够理想化，那么它必然也是超外差机的不二选择。
(二) 低自谐振频率的高扼圈
我们在制作来复再生收音机时，总是希望高扼圈具有高Q值，其实根本不必要的。高扼圈一般都是采用密绕的方式，例如一只用0.1mm单股漆包线密绕在小工字形磁芯上的自制扼流圈，电感量为2.28mH，自谐振频率为605kHz，分布电容为30.4pF，其感抗和容抗与频率的关系如下图：
图中曲线的交点频率即自谐振频率，在此频率之上，扼流圈呈容性，如果让它在整个频段内呈感性，需要让它的自谐振频率高于1700kHz，必须采取蜂房+分段绕法，使分布电容足够小，制作难度很大。其实，如果加大电感量，仍就用密绕法，分布电容增大，使其自谐振频率在500kHz左右，在整个频段内呈容性。这正好适合来复再生收音机，原因在下面分析。
(三) 高频放大：
当磁性天线外的磁场分量为Hsinωt,设天线初、次级匝数比为10：1时，输入到晶体管基极的电压为:
Vi= Wmax*Hsinωt/10= 0.2πfNAμeHsinωt/(q+1/Q)
设三极管输入阻抗为Ri,则输入电流为：
Ii=Vi/Ri=0.2πfNAμeHsinωt /(q+1/Q)/Ri
式中，对于选定的磁性天线和三极管以及固定的接收地点， Hsinωt是不变的，输入电流与接收频率成正比关系:
经三极管放大后，在集电极得到电流：
Io=βIi=0.2πβQfNAμeHsinωt/(q+1/Q)/Ri
当扼流圈的自谐振频率足够低，扼流圈的感抗远大于容抗，可不予考虑，只考虑容抗，则三极集电极高频电压:
Vo≈IoXc=0.2πβQfNAμeHsinωt/(q+1/Q)/Ri/（2πfC）
=0.1βQNAμeHsinωt/(q+1/Q)/Ri/C
由此可见，Vo是稳定的，与频率无关，这就是为什么要使用低Q值的扼流圈。三极管输出的高频电压不随频率变化，这对再生量的控制至关重要！这样通过电阻进行再生控制，再生电流稳定，在全频段将得到较为均衡的频率特性，Vo对于输入信号是相对稳定的，这使得再生量的控制更为细腻。同时因扼流圈分布电容较大对三极管的结电容也没有过高的要求。
(四) 再生的频率特性及控制：
使用电阻进行再生控制，将有很好的频率特性。但是天线再生线圈也是电感，因其感量较小，感抗Xl=2πfL, 因Vo远高于再生电压Vl,则:
Vl≈Xl*Vo/R =2πfL*0.1βQNAμeHsinωt/(q+1/Q)/Ri/C )/R
=0.2πfLβQNAμeHsinωt/(q+1/Q)/Ri/C )/R
R是再生电阻，可见尽管再生电流不随频率变化，但再生绕组是电感，还是具有频率特性，又将使再生变得不均衡。不过这个容易解决，再加一路电感进行再生控制。下图L2和R1两路再生，可得到十分均衡的频率特性。整个频段内都有最佳的再生。但L1须用磁环绕制，否则会产生有害的磁耦合，难以消除和控制。
(五) 倍压检波—去尖峰电路
再生使磁性天线的Q值倍增，调谐曲线变得十分尖锐，通频带变窄，使调谐变得困难，音频失真严重。这是单管来复再生机必须解决的问题。通常为了展宽频带，就必须在谐振电路并联一只电阻，但这样又会降低回路的Q值。为此，专门为再生机设计了倍压检波——去尖峰电路，对三极管的高频输入信号进行自动控制，以提高天线的矩形系数。
在上图中，L3、L4、R3和倍压检波电路，共同构成了去尖峰电路，使磁性天线的带宽“增大”。高扼圈L3、L4为φ6*8的小“工”字磁芯，用φ0.1mm漆包线密绕280T，电感量2.7mH，同轴近距离安装在一小段开缝的中性笔杆中，相距3mm，用“502”固定。
被Q1放大的高频信号，耦合到L3，反向送入Q1基极，形成负反馈。L3上端受D2、D3控制接地，检波时，两只二极管对地导通，L3负反馈信号通过二极管导通电阻接地，在二极管非线性电阻控制下，削除了Q1集电极输出信号幅度，通过L2和R1反馈，磁性天线幅频特性曲线被削峰，从而展宽了频带，极大地提高了矩形系数。如下图：
也可以说，是利用D2、D3的动态电阻控制Q1的增益，同时对Q1直流工作点也有AGC作用。调整好D2、D3的直流偏置，强弱信号电台都有不超过8kHz的通频带，强台的邻频也被清晰分离出来，极大地提高了选择性，并且获得了优美的音质。
倍压检波电路具有检波、AGC和去尖峰三重作用，所以C9容量较大，与常规检波电路不同。R3是L3的负载电阻。
(六) 再生稳定措施：
再生作用下，这部收音机具有异乎寻常的灵敏度和选择性。这时收音机变得异常敏感，温度和电压的变化，都会造成极大的影响，必须采取措施加以改善。
1、稳压电路：以D1、R5、C12为Q1提供3.3V的稳定电源。
2、温度补偿偏置：温度的稳定性差，主要是锗二极管D3造成的，为此R2采用负温度系数的热敏电阻与固定电阻串联，由调整决定，我实际采用的是3只5K的玻封热敏电阻和一只10K固定电阻串联。可以在10～30℃的温度下稳定工作。
3、波段的拆分：这台收音机的灵敏度和选择性，超过一般两级中放和变频的超外差机，电台变得十分密集，几乎9kHz一个台，拉线盘调台变得十分困难，不得不将中波拆分为两个波段，以展宽频率刻度。这样调台才能轻松自如。每个波段的覆盖系数为1.73，分别为530～935kHz,930～1610kHz,留有5kHz的频率衔接。
补充内容 (2020-2-11 16:53):
更正:(四)再生的频率特性及控制部分中，“但L1应采用磁环绕制"的L1更正为L2。
补充内容 (2020-4-30 07:14):
解释: (五)，第3自然段中，“通过L2和R1反馈，"，L2和R1是再生为正反馈，此时在二级管非线性电阻(转折处)控制下，L3对三极管基极的负反馈信号增强，集电极信号幅度下降，L2R1正反馈减弱，天线谐振幅度下降形成削峰 | 
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狗仔卡
发表于 2020-2-9 23:33:06
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楼主
发表于 2020-2-20 16:51:52
要是不在新闻中公布这秘笈,而是向
