再生電路

在長距離有線電話通信的發展過程中，電子管起了舉足輕重的作用。經過多次重大改進的電子管，還直接導致了無線電話的發展。在無線電通信技術問世后，西方軍事家曾預言，未來的戰爭將在海、陸、空和信號的“四軍”協同下作戰。無線電話，特別是機載無線電話在第一次世界大戰中所起的作用，證實了這些軍事家的預言。在第一次世界大戰中，美國信號軍團在法國戰區敷設了1 340千米的電報和電話線路；所用的通信電纜和導線總長達4.8萬千米。這些導線從5個重要海港向四周輻射，星羅棋布地覆蓋整個法國戰區。

無線電話的研究，可以追溯到19世紀末。1899年，美國的柯林斯用他本人發明的弧光無線電話。建造了第一個電波無線電話系統。1903年，丹麥的波爾森發明出一種電弧式無線電話機。最早實現無線電話通信的科學家，是費森登。1906年，他在美國馬薩諸塞州的布蘭特·羅克建起了世界上第一座無線電話發射台。在當年聖誕節前夕，費森登首次用發射的無線電話信號來傳送音樂與講演，一個海上接收站和幾個陸上接收站，都收到了這個信號，傳送距離達350千米。無線電話的另一位開拓者，就是三極體的發明者德·福雷斯特。1912年，德·福雷斯特、阿姆斯特朗、蘭茂爾發明了再生式電路，該電路利用正反饋技術使音頻信號放大到可以接收的程度。從此，三極體開始用於無線電話機。1914年8月，美國通用電氣公司的研究人員監聽到美國政府通過設在長島塞維葉的德國電台向德國船隻發布的撤離美國的命令。當時，他們的發射機配備了載波發生器，並以2千瓦功率的亞里山德遜射頻發電機為電源，所用的接收機使用了電子管再生放大電路。正是由於這些先進的設備，才使他們最先得到世界大戰已經爆發的消息。

在馬可尼實現無線電報飛越北大西洋傳送之後的第13年即1915年，無線電電話信號也越過了北大西洋。同年9月30日，美國弗吉尼亞州的阿林頓，與舊金山和夏威夷通話，10月21日又與法國巴黎之間成功地進行了軍用無線電話通信，所用的發射機和接收機都採用了電子管再生電路。在第一次世界大戰中，協約國擁有稠密的通信線路，但僅供陸軍使用，處於移動狀態的空軍、海軍只能另闢蹊徑。於是，機載無線電話應運而生了。美國空軍對機載無線電話的研究，在大戰爆發幾年前就開始了。1910年8月，美國空軍在長島基地首次向地面發射無線電報信號。但是，在瞬息萬變的激烈空戰中，很少有飛行員能熟練地使用莫爾斯電碼進行通信聯絡，使用空軍專用電碼就更加困難了。因此，迫切需要研製出裝在飛機上使用的無線電話。第一次世界大戰爆發后，斯奎厄將軍率美國信號軍團抵達法國，他以能純熟運用有線電信技術而聲名卓著。這位卓越的工程師決心把無線電話機安裝到協約國的飛機上。1917年5月22日，斯奎厄召集軍方技術人員開會，要求儘快設計出機載無線電話。在不到1個半月的時間裡，美國工程師就試製出了樣機，並在美國弗吉尼亞州朗格雷空軍基地進行飛機協同作戰的演習。隨後，美軍成功地在門羅進行了使用機載無線電話指揮炮兵轟擊目標的演習。1918年2月，美國生產出兩種型號的機載無線電話機：SCR-7、SCR-8。從此以後，協約國的空戰方式，便從空中單機作戰發展為群機作戰和空一地協同作戰。相互聯絡的法寶，就是機載無線電話。第一次世界大戰中，開創了“四軍”協同作戰的新局面，其中作為“第四軍”的“信號軍”嶄露頭角，開始為世人所矚目。1927年，英國倫敦與美國紐約間的無線電話正式開通。

我們知道普通的再生式電路，是利用正反饋來加強輸入信號，而超再生電路確實用輸入信號來影響本地振蕩信號，因此得名。超再生電路本質上是一個電容三點振蕩器，我們先來分析它。電路是典型的共基電路，晶體管的B和C之間通過交流連接L3和C12，電容C9和BE之間的結電容構成分壓反饋，形成三點式。。。振蕩器。 L4用來隔絕振蕩頻率與地之間的連通。振蕩器工作時，隨著振蕩幅度增加，晶體管電流Ice增加，這個Ice流過R12，會使R12兩端電壓成增長趨勢，而C11兩端電壓已經建立（靜態工作點建立時建立的），無法突變，因此該電流對C11充電，使其兩端電壓升高，晶體管BE電壓下降，工作點開始降低，當降低到一定程度，電路開始停振，Ice隨振蕩逐漸停止而減小，這使得R12兩端電壓呈減小趨勢，C11開始通過R12放電，C11兩端電壓降低，晶體管工作電提升，振蕩幅度開始回升，重複前面的過程，因此振蕩器工作在一個間歇振蕩狀態，振蕩的波形類似有三角波或類似方波包絡線的調幅信號，間歇頻率由C11和R12決定，約為它們乘積的倒數。C11和R12兩端的電壓為類似類似方波或三角波（這個與原始靜態工作點有關，原始靜態工作點高，振蕩建立快，C11很快衝點飽和，此時電路為平衡狀態，振幅不便，一段時間后振幅開始跌落，如果振蕩建立慢，則未到最大振幅就開始跌落，此時為三角波形），經過後面的電感電容網路濾波后，理論上為直流電壓（為什麼是理論上，後面講），以下簡稱R12、C11為RC，L3、C12為LC。此電路為自熄式，間歇頻率由自身提供，與振蕩頻率牽連比較大，較難調整，如果間歇頻率由外部輸入，則稱他熄式，這種電路的間歇頻率波形可以用標準方波，效果更好。

LC構成的迴路有選頻作用，當天線輸入的信號頻率與電路振蕩頻率相同時，對電路的振蕩幅度有加強作用，類似於正反饋，此時電路正式進入超再生狀態。通過前面的分析知道，電路振蕩建立的速度與工作點有關，而振蕩幅度受到改變時工作點也會相應變化，因此外部調幅信號使晶體管工作點隨輸入信號幅度變化而變化，而工作點的變化，又影響振蕩的建立時間。因此就形成了這樣的現象，輸入信號幅度大，間歇振蕩建立快，間歇振蕩能達到的最大振幅就大（或越早達到最大振幅），反之同理。因此高頻間歇振蕩在每個間隙之間能達到的最大振蕩幅度（或持續最大幅度的時間）是隨外部輸入信號的幅度而變化的，而間歇振蕩的包絡線就是RC兩端的電壓，這個電壓中包含一個直流分量，這個直流分量就是隨外部信號幅度而變化的（類似PWM原理），也就是輸入信號的包絡線，因此達到解調製的目的。這是一個LC諧振曲線，fo為諧振頻率，fs為輸入信號頻率，fs偏離fo，在LC諧振曲線一邊的中間點部位，當輸入中心頻率為fs的調頻信號時，由於頻率－幅度曲線的斜率，在LC上感應到的電壓幅度會隨頻率變化而變化，此時調頻信號變成了調幅信號，這就是斜率鑒頻。

再生電路解調調頻信號時，用的正是斜率鑒頻原理。我們只需要把LC迴路的諧振頻率調到偏離fs的位置，就能把調頻信號轉換成調幅信號，按照上面的原理進行接收。超再生電路由於其特殊的工作方式，靈敏度很高，但是其選頻手段單一，選擇性極差，只相當於單迴路的直放機水平，甚至不如。尤其在接受調頻信號時，由於採用了斜率鑒頻原理，在很寬的範圍內都可以收到同一頻率的調頻信號，選擇性更差。而採用斜率鑒頻也使調頻接收的抗干擾能力變得很低（無法抑制幅度雜訊），一般在單頻點接收機中用的比較多，比如遙控電路，頻點單一就可以用多極LC選頻放大來提高選擇性（頻帶接收下這種做法是超級麻煩的）。在沒有信號時，理論上RC兩端電壓的直流分量是不變化的，但是電路本身的分佈參數變化和電雜訊使得每次間歇振蕩所達到的幅度都不是完全相同，從而產生內部雜訊，這種雜訊被電路超高的靈敏度放大后，形成難聽的超雜訊，當有信號時，振蕩是受信號控制的，超雜訊自然消失。

再生電路結構很簡單，調試也不難，但要取得好的效果需要很大的耐心，如果不考慮元件限制的因素，比超外差電路的製作還要費勁。簡單的調整方法如下：先斷開C11，調整電路工作點和元件參數，使三點振蕩電路正常工作，R12的值由初始工作點決定。然後選取一個間歇頻率（一般100k到500k之間），計算C11，然後接上C11，此時如果正常，用示波器觀察應該有間歇振蕩產生，RC兩端有間歇波形，沒有示波器也可以接音頻放大器在後面，如果有超雜訊則正常。如果不正常，重新斷開C11，調整工作電，再重複一次。間歇頻率高，則間歇周期短，間歇振蕩很難達到高幅值，靈敏度低，間歇頻率低，則相反，靈敏度高，但是抗干擾能力也差。

L2，C3組成並聯諧振選頻，C2正反饋，R1，C4與Q1的發射結電容產生間歇振蕩。C5濾高頻並提供交流通路后輸出，聽說是當天線接收到所諧振頻率的信號后，本振就會受到接收信號的控制，由C5濾掉高頻后就有低頻輸出，只是不知道原理是什麼，還有間歇振蕩的產生原理。原理大概是這樣：由於加了正反饋，射頻信號會越來越強，同時由於發射結的肩膊作用，產生了低頻信號，這個低頻信號使三機關的靜態工作點發生變化，三極體因此逐漸進入截止而導致不再放大射頻，然後R1放電時工作點再次恢復正常，三機關又能放大了，如此循環，便出現了間歇方式工作。4.7uF電容用來使基極短路到地，這是一個共基極電路。射極的電桿用來阻高頻通低頻。輸出端電容和基極4.7u電容作用一樣，但它是將射頻短路到地，低頻則不短路。超再生無線電遙控電路由無線電發射器和超再生檢波式接收器兩部分組成。無線電發射器：它是由一個能產生等幅振蕩的高頻載頻振蕩器（一般用30—450MHz）和一個產生低頻調製信號的低頻振蕩器組成的。用來產生載頻振動和調製振蕩的電路一般有：多諧振蕩器、互補振蕩器和石英晶體振蕩器等。

由低頻振蕩器產生的低頻調製波，一般為寬度一定的方波。如果是多路控制，則可以採用每一路寬度不同的方波，或是頻率不同的方波去調製高頻載波，組成一組組的己調製波，作為控制信號向空中發射，組成一組組的己調製波，作為控制信號向空中發射。超再生檢波接收器：超再生檢波電路實際上是一個受間歇振蕩控制的高頻振蕩器，這個高頻振蕩器採用電容三點式振蕩器，振蕩頻率和發射器的發射頻率相一致。而間歇振蕩（又稱淬裝飾振蕩）又是在高頻振蕩的振蕩過程中產生的，反過來又控制著高頻振蕩器的振蕩和間歇。而間歇（淬熄）振蕩的頻率是由電路的參數決定的（一般為1百~幾百千赫）。這個頻率選低了，電路的抗干擾性能較好，但接收靈敏度較低：反之，頻率選高了，接收靈敏度較好，但抗干擾性能變差。應根據實際情況二者兼顧。超再生檢波電路有很高的增益，在未收到控制信號時，由於受外界雜散信號的干擾和電路自身的熱搔動，產生一種特有的雜訊，叫超雜訊，這個雜訊的頻率範圍為0.3~5kHz之間，聽起來像流水似的“沙沙”聲。在無信號時，超雜訊電平很高，經濾波放大后輸出雜訊電壓，該電壓作為電路一種狀態的控制信號，使繼電器吸合或斷開（由設計的狀態而定）。當有控制信號到來時，電路諧振，超雜訊被抑制，高頻振蕩器開始產生振蕩。而振蕩過程建立的快慢和間歇時間的長短，受接收信號的振幅控制。接收信號振幅大時，起始電平高，振蕩過程建立快，每次振蕩間歇時間也短，得到的控制電壓也高；反之，當接收到的信號的振幅小時，得到的控制電壓也低。這樣，在電路的負載上便得到了與控制信號一致的低頻電壓，這個電壓便是電路狀態的另一種控制電壓。