7.4. Сверхрегенерация

Сверхрегенератор – регенератор, в котором вспомогательными колебаниями частотыпроизводится периодическое изменение уровня положительной обратной связи так, что в течение одной части периодасвязь превышает критическую (происходит самовозбуждение), а в течение.оставшейся части периода – связь меньше критической (колебания затухают). На рис. 7.6 показана принципиальная схема сверхрегенератора.

Рис. 7.6

Колебательный контур настраивается на частотуисточника внешнего гармонического сигнала. Положительная обратная связь вносит в контур сопротивление, в результате чего эквивалентное сопротивление контура уменьшается до значения. Поэтому в соответствии с (7.29) амплитуда напряженияна емкости увеличивается до значения

(7.31)

На рис. 7.7 показана анодно-сеточная характеристика лампы относительно рабочей точки и дифференциальная крутизна этой характеристики. Переменное напряжение на сетке, причем амплитуда вспомогательного сигналазначительно больше, чем. Это позволяет приближенно считать крутизну лампыпериодической функцией времени на частоте вспомогательного сигнала. На рис. 7.7 методом проекций также построена осциллограмма этой функции. ОбычнозадаетсякГц. Как показано на рис. 7.7, периодическое изменение крутизнывызывает периодическое изменение эквивалентного сопротивления контура

(7.32)

Рис. 7.7

При некотором критическом значении крутизны

(7.33)

оказывается . Подставляя (7.33) в (7.32), получаем

(7.34)

В течение части периода колебаний длительностью изменения вспомогательного напряженияимеем:. Тогда. Если частотазадана, то длительность интерваламожно регулировать, изменяя смещениеи амплитуду.

Аппроксимируем закон изменения прямоугольным (см.). Призначениескачком изменяется от положительногодо отрицательногозначения. До этого момента амплитуданапряжения на емкости определялась (7.31). Приэта амплитуда возрастает по экспоненциальному закону

(7.35)

как это имеет место в линейном колебательном контуре с отрицательным сопротивлением.

К моменту амплитудавозрастет до значения

(7.36)

а далее, на интервале времени , колебание затухает по закону

(7.37)

и при достаточно большом значении амплитуда его уменьшится до значенияк моменту возникновения следующего всплеска напряжения. В результате напряжениепредставляет собой последовательность радиоимпульсов (см. рис. 7.7).

На рис. 7.7 показан линейный режимработы сверхрегенератора, при котором амплитуда колебанийне успевает приблизиться к установившемуся значению. Пунктирной линии на рис. 7.7, напротив, соответствуетнелинейный режим.

В линейном режиме сверхрегенерация переводит усилитель на короткое время в режим самовозбуждения, когда . Уровень сверхрегенерации характеризуется коэффициентом сверхрегенерации (усиления)

(7.38)

или, с учетом (7.36),

(7.39)

Используя (7.31) и (7.38), найдем амплитуду импульсов:

(7.40)

которая определяется произведением коэффициентов усиления, вызванных регенерацией и сверхрегенерацией, и, кроме того, - пропорциональна амплитуде входного сигнала . В частности, если входной сигнал модулирован по амплитуде, то есть, то амплитуда выходных импульсов будет изменяться пропорционально. Значит, усиление в линейном режиме происходит без искажений.

Рис. 7.8, а отображает напряжение на контуре схемы, усиленное за счет регенерации, а рис. 7.8, б – то же самое, но с дополнительным учетом сверхрегенерации, если на входе действует АМ-сигнал.

Рис. 7.8

Напряжение подается для детектирования на пиковый детектор. На выходе детектора напряжение по форме повторяет огибающую напряжения. В соответствии с (7.40) коэффициент усиления сверхрегенератора

(7.41)

При оптимальном выборе параметров схемы . Преимущество сверхрегенеративных схем перед просто регенеративными – в возможности достижения значительно больших коэффициентов усиления при сохранении достаточно высокой устойчивости работы.