经典超再生接收电路及原理分析

经典超再生接收电路及原理分析

我们知道普通的再生式电路，是利用正反馈来加强输入信号，而超再生电路确实用输入信号来影响本地振荡信号，因此得名。 拿最经典的超再生电路来说吧，如下图所示：

超再生电路本质上是一个电容三点振荡器，我们先来分析它。

电路是典型的共基电路，晶体管的B和C之间通过交流连接L3和C12，电容C9和BE之间的结电容构成分压反馈，形成三点式。。。振荡器。:lol L4用来隔绝振荡频率与地之间的连通。振荡器工作时，随着振荡幅度增加，晶体管电流Ice增加，这个Ice流过R12，会使R12两端电压成增长趋势，而C11两端电压已经建立（静态工作点建立时建立的），无法突变，因此改电流对C11充电，使其两端电压升高，晶体管BE电压下降，工作点开始降低，当降低到一定程度，电路开始停振，Ice随振荡逐渐停止而减小，这使得R12两端电压成减小趋势，C11开始通过R12放电，C11两端电压降低，晶体管工作电提升，振荡幅度开始回升，重复前面的过程，因此振荡器工作在一个间歇振荡状态，振荡的波形类似有三角波或类似方波包络线的调幅信号，间歇频率由C11和R12决定，约为它们乘积的倒数。C11和R12两端的电压为类似类似方波或三角波（这个与原始静态工作点有关，原始静态工作点高，振荡建立快，C11很快冲点饱和，此时电路为平衡状态，振幅不便，一段时间后振幅开始跌落，如果振荡建立慢，则未到最大振幅就开始跌落，此时为三角波形），经过后面的电感电容网络滤波后，理论上为直流电压（为什么是理论上，后面讲），以下简称R12C11为RC，L2C12为LC。此电路为自熄式，间歇频率由自身提供，与振荡频率牵连比较大，较难调整，如果间歇频率由外部输入，则称他熄式，这种电路的间歇频率波形可以用标准方波，效果更好。 好了，基本电路工作原理清楚了，现在看看电路是怎么接收信号的，先从调幅信号来说。 LC构成的回路由选频作用，当天线输入的信号频率与电路振荡频率相同时，对电路的振荡幅度有加强作用，类似于正反馈，此时电路正式进入超再生状态。通过前面的分析知道，电路振荡建立的速度与工作点有关，而振荡幅度受到改变时工作点也会相应变化，因此外部调幅信号使晶体管工作点随输入信号幅度变化而变化，而工作点的变化，又影响振荡的建立时间。因此就形成了这样的现象，输入信号幅度大，间歇振荡建立快，间歇振荡能达到的最大振幅就大（或者越早达到最大振幅），反之同理。因此高频间歇振荡在每个间隙之间能达到的最大振荡幅度（或持续最大幅度的时间）是随外部输入信号的幅度而变化的，而间歇振荡的包络线就是RC两端的电压，这个电压中包含一个直流分量，这个直流分量就是随外部信号幅度而变化的（类似PWM原理），也就是输入信号的包络线，因此达到解调制的目的，具体见下图。
第一个波形的熄灭电压是个示意图，第二个波形是高频振荡波形，这是有信号输入的状态，如果没信号，每个间歇内都是一样的，第三个波形是RC两端的波形，里面的平滑波形是经过后面的滤波网络后的波形。可以看到，外部信号的幅度变化时，每个间歇内振荡波形的包络面积会相应改变，此图上的包络线为类似三角波，根据不同的工作点，有些资料上的图画的是类似方波（比如《晶体管收音机》一书） 上面说的是调幅信号接收，那么调频信号接收是怎么样的呢，先看一个概念，斜率鉴频，如下图
这是一个LC谐振曲线，fo为谐振频率，fs为输入信号频率，fs偏离fo，在LC谐振曲线一边的中间点部位，当输入中心频率为fs的调频信号时，由于频率－幅度曲线的斜率，在LC上感应到的电压幅度会随频率变化而变化，此时调频信号变成了调幅信号，这就是斜率鉴频。说到这里可能有人已经知道了，超再生电路解调调频信号时，用的正是斜率鉴频原理。我们只需要把LC回路的谐振频率调到偏离fs的位置，就能把调频信号转换成调幅信号，按照上面的原理进行接收。 超再生电路由于其特殊的工作方式，灵敏度很高，但是其选频手段单一，选择性极差，只相当于单回路的直放机水平，甚至不如。尤其在接受调频信号时，由于采用了斜率鉴频原理，在很宽的范围内都可以收到同一频率的调频信号，选择性更差。而采用斜率鉴频也使调频接收的抗干扰能力变得很低（无法抑制幅度噪声），一般在单频点接收机中用的比较多，比如遥控电路，频点单一就可以用多极LC选频放大来提高选择性（频带接收下这种做法是超级麻烦的）。在没有信号时，理论上RC两端电压的直流分量是不变化的，但是电路本身的分布参数变化和电噪声使得每次间歇振荡所达到的幅度都不是完全相同，从而产生内部噪声，这种噪声被电路超高的灵敏度放大后，形成难听的超噪声，当有信号时，振荡是受信号控制的，超噪声自然消失。 超再生电路结构很简单，调试也不难，但要取得好的效果需要很大的耐心，如果不考虑元件限制的因素，比超外差电路的制作还要费劲。简单的调整方法如下： 先断开C11，调整电路工作点和元件参数，使三点振荡电路正常工作，R12的值由初始工作点决定。然后选取一个间歇频率（一般100k到500k之间），计算C11，然后接上C11，此时如果正常，用示波器观察应该有间歇振荡产生，RC两端有间歇波形，没有示波器也可以接音频放大器在后面，如果有超噪声则正常。如果不正常，重新断开C11，调整工作电，再重复一次。间歇频率高，则间歇周期短，间歇振荡很难达到高幅值，灵敏度低，间歇频率低，则相反，灵敏度高，但是抗干扰能力也差。