재생 회로

재생 회로는 양성 피드백(재생 또는 반응이라고도 함)을 채용하는 증폭기 회로를 말한다.^[1][2] 증폭 장치의 출력 중 일부는 입력 신호에 추가하기 위해 입력에 다시 적용되어 증폭을 증가시킨다.^[3] 한 예는 Schmitt 트리거(회생 대조약이라고도 함)이지만, 이 용어의 가장 일반적인 용어는 RF 증폭기, 특히 회생 수신기에 있어 단일 증폭기 단계의 이득을 크게 증가시킨다.^[4][5][6]

재생수신기는 1912년^[7] 발명됐으며 1914년^[8] 미국의 전기 엔지니어 에드윈 암스트롱이 컬럼비아대 학부 시절 특허를 냈다.^[9] 1915년에서 2차 세계대전 사이에 널리 사용되었다. 회생 리시버의 장점은 적당한 하드웨어 요구조건으로 감도가 높아지고, 증폭 진공관이나 트랜지스터가 튜닝된 회로를 중심으로 피드백 루프가 있을 때("티클러" 권선 또는 코일 태핑을 통해) 튜닝된 회로에 튜닝된 회로의 Q가 증가하기 때문에 선택성이 증가한다는 것이다.내가 부정적으로 저항하는 것 같아

부분적으로 진동할 때 간섭을 발산하는 경향 때문에 ^{[6][5]: p.190} 1930년대에 이르러서는 재생 수신기가 다른 TRF 수신기 설계(예: "유연한" 수신기)와 특히 또 다른 암스트롱 발명품인 슈퍼히터오디엔 수신기로^[10] 대체되었고 대부분 쓸모없는 것으로 간주되고 있다.^{[5]: p.190 [11]} 재생(현재 양성 피드백이라고 함)은 오실레이터, 활성 필터, 부트스트랩 증폭기와 같은 전자 장치의 다른 영역에서 여전히 널리 사용되고 있다.

훨씬 더 높은 증폭을 이루기 위해 더 복잡한 방법으로 더 많은 양의 재생력을 사용한 수신 회로, 초재생 수신기도 1922년 암스트롱에 의해 발명되었다.^{[11][5]: p.190} 일반 상업용 수신기에는 널리 사용되지 않았지만, 부품 수가 적기 때문에 특수 용도에 사용되었다. 제2차 세계 대전 동안 널리 사용된 한 가지는 IFF 트랜스시버였는데, 여기서 단일 튜닝 회로가 전체 전자 시스템을 완성했다. 그것은 여전히 차고 문 개폐기,^[12] 무선 네트워킹 장치,^[11] 무전기와 장난감 같은 ^[11]몇 가지 전문화된 데이터 전송 속도 애플리케이션에서 사용되고 있다.

재생수신기

진공관, 트랜지스터 또는 Op amp와 같은 증폭 장치의 이득은 원래 입력 신호와 위상에서 출력된 에너지의 일부를 다시 입력으로 공급함으로써 증가할 수 있다. 이를 긍정적 피드백 또는 재생이라고 한다.^[13][3] 재생에 의해 가능한 큰 증폭 때문에 재생 수신기는 단일 증폭 요소(튜브 또는 트랜지스터)만 사용하는 경우가 많다.^[14] 재생 수신기에서 튜브 또는 트랜지스터의 출력은 튜닝된 회로(LC 회로)를 통해 자체 입력에 다시 연결된다.^[15][16] 튜닝된 회로는 공명 주파수에서만 양의 피드백을 허용한다. 활성 장치를 하나만 사용하는 재생 수신기의 경우, 동일한 튜닝된 회로가 안테나에 결합되며, 또한 일반적으로 가변 캐패시턴스를 통해 수신할 무선 주파수를 선택하는 역할을 한다. 여기서 논의된 회생 회로에서 능동 장치는 검출기 역할도 한다. 이 회로를 회생 검출기라고도 한다.^[16] 재생 제어는 보통 피드백의 양(루프 이득)을 조절하기 위해 제공된다. 회로 설계는 진동 지점까지 피드백을 점진적으로 증가시킬 수 있고, 제어 중인 진폭이나 이력 점프를 하지 않고 작은 진폭에서 큰 진폭으로 진동을 제어하고 다시 무진동으로 진동을 제어하는 재생 제어를 제공하는 것이 바람직하다.^{[17][18][19][20]}

라디오 수신기의 두 가지 중요한 속성은 감도와 선택성이다.^[21] 회생 검출기는 전압 증폭 및 인덕턴스와 캐패시턴스로 구성된 공명 회로의 특성으로 인한 감도와 선택성을 제공한다. The regenerative voltage amplification ${\displaystyle u_{\mathrm {o} }}$ is ${\displaystyle u_{\mathrm {o} }=u/(1-ua)}$ where ${\displaystyle u}$ is the non-regenerative amplification and ${\displaystyle a}$ is the portion of the output signal fed back to the L2 C2 circuit. $1{\displaystyle \mathrm{}}$ -${\displaystyle u}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle 1-ua}$이(가) 작아질수록$$ 증폭은 증가한다.^[22] The ${\displaystyle Q}$ of the tuned circuit (L2 C2) without regeneration is ${\displaystyle Q=X_{\mathrm {L} }/R}$ where ${\displaystyle X_{\mathrm {L} }}$ is the reactance of the coil and ${\displaystyle R}$ represents the total dissipative loss of the tuned circuit. 양의 피드백은 $R{\displaystyle }$ ${\displaystyle R$에 의한 에너지 손실을 보상하므로, 음의 저항 ${\displaystyle {R\mathrm{}}_{}}$ {\$displaystyle R_{\mathrm{r}}}$을(를) 튜닝된 회로에$$ 도입하는 것으로 볼 수 있다.^[19] 재생성을 포함한 튜닝된 $회로$의 Q ${\displaystyle Q}$은(는) ${\displaystyle {Q\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{r}}_{}}$ e${\displaystyle {}_{}{\mathrm{g}}_{}}$ = ${\displaystyle {}_{}{L\mathrm{}}_{}}$/ (${\displaystyle R{}_{}}$ - R${\displaystyle {}_{}{r\mathrm{}}_{}}$ )$${\$displaystyle Q_{\mathrm {reg} }=X_{\mathrm {L}/(R- R_{\mathr} )}$ 입니다$.$^[19] 재생은 $Q{\displaystyle }$ ${\displaystyle Q}$을(를) 증가시킨다$.$ 진동은 ${\displaystyle {R\mathrm{}}_{}{}_{}}$= ${\displaystyle R}${\$displaystyle R_{\mathrm$ {}$} =R$^[19] .

재생은 검출기의 검출 이득을 1,700배 이상 증가시킬 수 있다. 이것은 특히 1920년대와 1930년대 초의 저개인 진공관들에 있어서 상당히 개선된 것이다. 타입 36 스크린-그리드 튜브(1930년대 중반 이후의 외관)는 7.2MHz에서 비재생 검출 게인(오디오 주파수 판 전압을 무선 주파수 입력 전압으로 나눈 값)에 불과했지만, 재생 검출 검출기의 경우 임계 재생(비 스케일링)에서 7,900까지, 재생 주와 함께 15,800까지 검출 게인이 있었다.비판의 여지가 ^[16]없다 "…" 비 스케일링 재생 증폭은 자체 스케일링 없이 얻을 수 있는 재생의 최대값을 결정하는 회로 소자의 안정성, 튜브[또는 장치] 특성 및 공급 전압의 [안정성]에 의해 제한된다."^[16] 본질적으로 진공관, JFET, MOSFET 또는 양극성 접합 트랜지스터(BJT)에서 이용할 수 있는 이득과 안정성에는 거의 또는 전혀 차이가 없다.

CW 방사선량 집적기 수신을 위한 안정성의 주요한 개선과 이용 가능한 이득의 작은 개선은 헤테로디네 오실레이터 또는 비트 오실레이터로 알려진 별도의 오실레이터를 사용함으로써 제공된다.^[16][23] 검출기와 별도로 진동을 제공하면 최대 이득과 선택성에 대해 회생 검출기를 설정할 수 있으며, 이는 항상 비 스케일링 상태에 있다.^[16][24] 검출기에 있는 비트 오실레이터의 두 번째 고조파를 사용하여 수신기 작동 주파수의 절반으로 비트 오실레이터를 작동시켜 검출기와 비트 오실레이터 사이의 상호작용을 최소화할 수 있다.^[23]

AM수신호

AM 수신의 경우, 루프의 이득이 조정되어 진동에 필요한 레벨(루프 이득이 1개 미만) 바로 아래에 있다. 그 결과 다른 주파수에서는 증폭기를 증가시키지 않으면서 대역 통과 주파수(재조합 주파수)에서 증폭기의 이득은 크게 증가한다. 그래서 들어오는 무선 신호는 10³ - 10이라는⁵ 큰 요인에 의해 증폭되어 약한 신호에 대한 수신기의 민감도를 높인다. 또한 높은 이득은 회로의 대역폭을 (Q를 증가시키는) 등계수만큼 감소시켜 수신기의 선택성을 높이는 효과가 있다.^[25]

CW 수신(Autodyne 모드)

CW 방사선의 수신(Morse code)의 경우, 진동 지점까지만 피드백이 증가된다. 튜닝된 회로는 일반적으로 수신기 진동 주파수와 원하는 송신국의 신호 주파수 사이에 400에서 1000 헤르츠 차이를 제공하도록 조정된다. 두 주파수는 비선형 증폭기에서 박동하여 헤테로디네 또는 박동 주파수를 생성한다.^[26] 차이 주파수는 일반적으로 400에서 1000 헤르츠로 오디오 범위에 있으므로, 스테이션의 신호가 있을 때마다 수신기의 스피커에서 톤으로 들린다.

단일 증폭 장치를 오실레이터와 믹서로 동시에 사용하여 이러한 방식으로 신호의 변위를 자동odyne 수신이라고 한다.^[27] autodyne이라는 용어는 멀티그리드 튜브보다 앞서며 주파수 변환을 위해 특별히 설계된 튜브의 사용에는 적용되지 않는다.

SSB 수신

단측 대역(SSB) 신호의 수신을 위해 회로도 CW 수신에서와 같이 진동하도록 조정된다. 음성이 해제될 때까지 튜닝이 조정된다.

장단점

회생 수신기는 TRF 및 슈퍼히터오디네와 같은 다른 유형의 수신기 회로보다 적은 수의 구성요소를 필요로 한다. 이 회로의 장점은 값비싼 진공관으로부터 훨씬 더 많은 증폭(게인)을 얻어 필요한 튜브의 수를 줄이고 따라서 수신기의 비용을 절감한다는 것이었다. 초기 진공 튜브는 낮은 이득이 있었고 무선 주파수(RF)에서 진동하는 경향이 있었다. TRF 수신기는 조정과 중화가 필요한 각 단계마다 5개 또는 6개의 튜브를 필요로 하여 수신기를 번거롭고, 전력을 배고프게 하고, 조정하기 어려웠다. 이와는 대조적으로 재생 수신기는 종종 하나의 튜브만 사용하여 적절한 수신을 제공할 수 있다. 1930년대에 재생수신기는 슈퍼히터오디엔의 우수한 성능과 튜브의 가격 하락으로 인해 상업용 수신기의 슈퍼히터오디엔 회로로 대체되었다. 1946년 트랜지스터가 등장한 이래 저가의 활성 소자는 회로의 장점을 대부분 없앴다. 그러나 최근 몇 년 동안 재생 회로는 차고 문 개폐기, 키리스 잠금장치, RFID 판독기 및 일부 휴대폰 수신기와 같은 저가 디지털 라디오 어플리케이션의 수신기에서 완만한 재기를 보였다.

특히 검출기 튜닝 회로를 안테나와 결합하는 설계에서 이 수신기의 단점은 수신기가 다른 주파수로 튜닝될 때 재생(피드백) 레벨을 조정해야 한다는 것이다. 안테나 임피던스는 주파수에 따라 달라지며 안테나에 의한 입력 튜닝 회로의 로딩이 변경되어 재생 조정이 필요하다. 또한 검출기 튜닝 회로 구성요소의 Q는 주파수에 따라 달라지므로 재생 제어의 조정이 필요하다.^{[5]: p.189}

autodyne 작동에서 단일 활성 장치 재생 검출기의 단점은 국소 진동으로 인해 작동 지점이 이상적인 작동 지점에서 크게 벗어나서 검출 이득이 감소된다는 것이다.^[24]

또 다른 단점은 회로가 진동하도록 조정되면 안테나에서 신호를 방출할 수 있기 때문에 주변의 다른 수신기에 간섭을 일으킬 수 있다는 것이다. 안테나와 재생 검출기 사이에 RF 앰프 단계를 추가하면 원하지 않는 방사선을 줄일 수 있지만 비용과 복잡성이 증가한다.

재생수신기의 다른 단점은 민감하고 불안정한 튜닝이다. 이러한 문제들은 동일한 원인을 가지고 있다: 회생 수신기의 이득은 진동 직전에 작동할 때 가장 크며, 그러한 상태에서는 회로가 발작적으로 작용한다.^[28][29][30] 단순 재생 수신기는 안테나를 검출기 튜닝 회로에 전기적으로 결합하여 안테나의 전기적 특성이 검출기 튜닝 회로의 공명 주파수에 영향을 미친다. 안테나 또는 안테나 근처에서 큰 물체를 움직이면 검출기의 튜닝이 변경될 수 있다.

역사

FM 라디오의 창시자인 에드윈 암스트롱은 대학 3학년 때인 1914년에 재생 회로를 발명하고 특허를 얻었다.^[31] 그는 1922년에 초재생 회로에 특허를 냈고, 1918년에는 초히터오디네 수신기에 특허를 냈다.

리 드 포리스트는 1916년 다작 발명가 암스트롱과 논쟁의 원인이 된 특허를 출원했는데, 이 특허는 1914년에 회생 회로에 대한 특허가 발급되었다. 그 소송은 12년 동안 계속되어 항소 절차를 통과했고 결국 대법원에 가게 되었다. 암스트롱은 1차 소송에서 승리해 2차 패소, 3차 투표에서 석순을 밟은 뒤 대법원에서 최종 패소했다.^[32][33]

재생수신기가 도입될 당시 진공관은 비용이 많이 들고 전력 소모도 많아 무거운 배터리의 추가 비용과 번거로움이 있었다. 그래서 이 디자인은 하나의 튜브에서 가장 많은 이득을 얻으면서 성장하는 라디오 커뮤니티의 요구를 충족시켰고 즉시 번창했다. 슈퍼히터오디네 수신기가 오늘날 가장 많이 사용되고 있는 수신기임에도 불구하고 재생 라디오는 극소수의 부품으로 가장 많은 것을 만들었다.

제2차 세계 대전에서 재생 회로는 일부 군사 장비에 사용되었다. 독일의 필드 라디오 「Tren.E.b」^[34]가 그 예다. 재생 수신기는 거의 동등한 성능을 위해 훨씬 적은 튜브와 적은 전력 소비량을 필요로 했다.

관련 회로인 초재생 검출기는 제2차 세계 대전에서 Friend나 Foe 식별 장비와 극비 근접 연료에서 매우 중요한 군사 용도를 몇 가지 발견했다. 한 예를 들어 구체적으로 그것의 점화 전압 아래에 진공 triode, 라디오 제어 receivers,[35]에서 자기 퀘칭 초재생 검파기며, 이는 전시 developmen하는 계기가 되는 주요한 기술 개발 아날로그 신호를 증폭시킬 수 있도록와는 다르게 운영되도록 디자인된 미니어처 RK61들이 타이라 트론 1938년으로 하고 있다.to무선 조종 무기와 무선 조종 모델링의 병행 개발 취미.^[36]

1930년대에, 튜브가 훨씬 덜 비싸짐에 따라, 초헤테로디네 디자인은 재생 수신기를 점차 대체하기 시작했다. 독일에서 이 디자인은 여전히 수백만 개의 대량 생산된 독일 "피플스 수신기"(Volksempaenger)와 "독일 소형 수신기"(DKE, Deutscher Kleinempénger)에서 사용되었다. 제2차 세계 대전 이후에도 재생 설계는 재료 부족에 의해 지시된 "피플 수신기"와 "작은 수신기"의 라인을 따라 초기 전후 독일의 최소 설계에서 여전히 존재했다. "RV12P2000"과 같은 독일군 관은 그러한 설계에 자주 사용되었다. 심지어 재생수신기를 고정 재생과 함께 IF와 디모듈레이터를 결합한 형태로 사용한 초헤테로디네 설계도 있었다. 초재생 디자인은 1950년경 초기 FM 방송 수신기에도 존재했다. 나중에 그것은 거의 완전히 대량 생산이 중단되었고, 오직 취미용 키트에만 남아 있었고, 게이트 오프너와 같은 몇몇 특별한 어플리케이션에 남아 있었다.

초재생수신기

초재생 수신기는 두 번째 저주파 진동(동일한 단계 내에서 또는 두 번째 오실레이터 단계를 사용하여)을 사용하여 약 100만 개의 단일 장치 회로 이득을 제공한다. 이 두 번째 진동은 주기적으로 주 RF 진동을 방해하거나 "쿼치"한다.^[37] 30~100kHz의 초음파 취출 속도가 대표적이다. 각 분기 후, RF 진동은 안테나 플러스 회로 노이즈가 포착한 작은 에너지에서 시작하여 기하급수적으로 증가한다. 취침 사이클(선형 모드)이 끝날 때 도달하는 진폭 또는 제한 진폭(로그 모드)에 도달하는 데 걸리는 시간은 지수 성장이 시작된 수신 신호의 강도에 따라 달라진다. 오디오 앰프의 로우패스 필터는 출력에서 나오는 퀀치 및 RF 주파수를 필터링하여 AM 변조를 남긴다. 이것은 조잡하지만 매우 효과적인 자동 이득 제어(AGC)를 제공한다.

장점과 응용 프로그램

초재생 검출기는 AM에 잘 작동하며, FM과 같은 광대역 신호에도 사용할 수 있어 '슬로프 검출'을 수행한다. 회생 검출기는 특히 헤테로디네 오실레이터 또는 BFO를 필요로 하는 CW와 SSB의 경우 협대역 신호에 잘 작동한다. 초재생 검출기에는 사용 가능한 헤테로디엔 오실레이터가 없으므로 슈퍼레겐은 항상 자가 스케일링하므로 CW(Morse code)와 SSB(단일 측면 대역) 신호를 제대로 수신할 수 없다.

27MHz 이상의 슈퍼레제너레이션이 가장 중요하며, 광폭 튜닝이 바람직한 신호에 대해서는 Superre generation은 27MHz 이상의 값진 값이다. 슈퍼레겐은 더 복잡한 설계와 거의 동일한 감도에 대해 더 적은 수의 성분을 사용한다. 전자레인지 전력 수준에서 작동하는 초레겐 수신기를 30~6000MHz 범위에서 쉽게 구축할 수 있다. 이는 작동자가 수동으로 재생 레벨을 진동 지점 바로 아래까지 조정할 필요가 없어진다. 즉, 회로는 주기적으로 진동에서 자동으로 제거되지만, 소량의 간섭이 다른 사람에게 문제가 될 수 있다는 단점이 있다. 이는 원격 감지 애플리케이션 또는 긴 배터리 수명이 중요한 경우에 이상적이다. 수년 동안 초재생 회로는 차고 문 개폐기, 레이더 탐지기, 마이크로파트 RF 데이터 링크 및 매우 저렴한 무전기와 같은 상용 제품에 사용되어 왔다.

초재생 검출기는 가장 강한 신호를 수신하고 주변 스펙트럼의 다른 신호를 무시하는 경향이 있기 때문에 초재생 검출기는 간섭 신호가 상대적으로 자유로운 대역에서 가장 잘 작동한다. 나이키스트의 정리 때문에, 그것의 quenching 주파수는 적어도 신호 대역폭의 2배 이상이어야 한다. 그러나 오버톤을 이용한 담금질은 헤테로디네 수신기로서 그러한 대역에서 불필요한 추가 신호를 작동 주파수로 혼합하는 역할을 더 한다. 따라서 초재생기의 전체 대역폭은 취침 오실레이터가 이상적인 사인파를 생성한다고 가정할 때 취침 주파수의 4배 이하가 될 수 없다.

특허

• US 1113149, 암스트롱, E. H, "무선 수신 시스템" 1913년 10월 29일 발행, 1914년 10월 6일 발행
• 1920년 6월 8일 발행된 미국 1342885, 암스트롱, E. H. "고주파 진동 수신 방법"
• 미국 1424065, 암스트롱, E. H., 1921년 6월 27일 발행, 1922년 7월 25일 발행된 "시그널링 시스템"
• US 2211091, Braden, R. A. A. "초재생 자석론 수신기" 1940.

참고 항목

• 튜닝된 전기 회로
• Q승수

참조

• Lewis, Tom (1991), Empire of the Air: the men who made radio, New York: Edward Burlingame Books, ISBN 0060981199
• 1925년 라디오의Morse, A. H. (1925), Radio: Beam and Broadcast, London: Ernest Benn Limited 역사 1924년 5월 5일, 드 포레스트 대 암스트롱에서 조시아 알렉산더 반 오르스델의 항소심 판결, 페이지 46–55. 상소법원은 드 포레스트에 재생회로를 부여했다. "청장의 결정은 뒤집히고 드 포레스트에게 우선권을 준다." 페이지 55.
• Robinson, H. A. (February 1933), "Regenerative Detectors, What We Get From Them - How To Get More", QST, 17 (2): 26–30 & 90
• Ulrich L. Rohde, Ajay Poddar www.researchgate.net/publication/4317999_A_Unifying_Theory_and_Characterization_of_Super-Regenerative_Receiver_(SRR)

외부 링크

Wikimedia Commons에는 재생 회로와 관련된 미디어가 있다.

• EH 암스트롱에 의한 오디오 수신기의 최근 개발, IRE의 프로시저(Institute of Radio Engineers), 제3, 1915, 페이지 215–247.
• 트랜지스터 1개 재생수신기
• 암스트롱 대 드 포레스트 라디오 전화 & 텔레그래프 주식회사 (2차 1926년 2월 8일) 10 F.2d 727; cert는 leagle.com에 대한 270 미국 663, 46 S.C. 471. 의견을 부인했다.
• 암스트롱 대 드 포레스트 사건, 13 F.2d 438 (2d Cir. 1926년)