Сверхрегенераторы: СВЕРХРЕГЕНЕРАТОР

СВЕРХРЕГЕНЕРАТОР

СВЕРХРЕГЕНЕРАТОР

РАДИО 2001 №11; 2002 №3

Что такое сверхрегенератор, как он работает, каковы его достоинства и недостатки, в каких радиолюбительских конструкциях его можно использовать? Этим вопросам и посвящена предлагаемая вниманию читателей статья.

Сверхрегенератор (его ещё называют суперрегенератор) – это совершенно особый вид усилительного, или усилительно-детекторного устройства, обладающий при исключительной простоте уникальными свойствами, в частности, коэффициентом усиления по напряжению до 10⁵…10⁶, т.е. достигающим миллиона! Это означает, что входные сигналы с уровнем в доли микровольта могут быть усилены до долей вольта. Разумеется, обычным способом такое усиление в одном каскаде получить невозможно, но в сверхрегенераторе используется совершенно другой способ усиления.

Если автору будет позволено немного пофилософствовать, то можно не совсем строго сказать, что сверхрегенеративное усиление происходит в иных физических координатах.

Обычное усиление осуществляется непрерывно во времени, а вход и выход усилителя (четырёхполюсника), как правило, разнесены в пространстве. Это не относится к усилителям-двухполюсникам, например, регенератору. Регенеративное усиление происходит в том же колебательном контуре, к которому подводится входной сигнал, но опять-таки непрерывно во времени.

Сверхрегенератор работает с выборками входного сигнала, взятыми в определённые моменты времени. Затем происходит усиление выборки во времени, и через какой-то промежуток снимается выходной усиленный сигнал, часто даже с тех же зажимов или гнёзд, к которым подведён и входной. Пока совершается процесс усиления, сверхрегенератор не реагирует на входные сигналы, а следующая выборка делается только тогда, когда все процессы усиления завершены. Именно такой принцип усиления и позволяет получать огромные коэффициенты, вход и выход не надо развязывать или экранировать – ведь входные и выходные сигналы разнесены во времени, поэтому не могут взаимодействовать.

В сверхрегенеративном способе усиления заложен и принципиальный недостаток. В соответствии с теоремой Котельникова-Найквиста, для неискажённой передачи огибающей сигнала (модулирующих частот) частота выборок должна быть не менее удвоенной наивысшей частоты модуляции. В случае радиовещательного АМ сигнала наивысшая модулирующая частота составляет 10 кГц, ЧМ сигнала – 15 кГц и частота выборок должна быть не менее 20…30 кГц (о стерео речь не идёт). Полоса пропускания сверхрегенератора получается при этом почти на порядок больше, т. е. 200…300 кГц. Этот недостаток неустраним при приёме АМ сигналов и послужил одной из главных причин вытеснения сверхрегенераторов более совершенными, хотя и более сложными супергетеродинными приёмниками, в которых полоса пропускания равна удвоенной наивысшей модулирующей частоте.

Как ни странно, при ЧМ описанный недостаток проявляется в значительно меньшей мере. Демодуляция ЧМ происходит на скате резонансной кривой сверхрегенератора – ЧМ превращается в АМ и затем детектируется. При этом ширина резонансной кривой должна быть не меньше удвоенной девиации частоты (100…150 кГц) и получается гораздо лучшее согласование полосы пропускания с шириной спектра сигнала.

Ранее сверхрегенераторы выполнялись на электронных лампах и получили значительное распространение в середине прошлого века. Тогда на диапазоне УКВ радиостанций было мало, и широкая полоса пропускания не считалась особым недостатком, в ряде случаев даже облегчая настройку и поиск редких станций. Затем появились сверхрегенераторы на транзисторах. Сейчас они используются в системах радиоуправления моделями, охранной сигнализации и лишь изредка в радиоприёмниках.

Схемы сверхрегенераторов мало отличаются от схем регенераторов: если у последнего периодически увеличивать обратную связь до порога генерации, а затем уменьшать её до срыва колебаний, то и получается сверхрегенератор. Вспомогательные гасящие колебания с частотой 20…50 кГц, периодически изменяющие обратную связь, получаются либо от отдельного генератора, либо возникают в самом высокочастотном устройстве (сверхрегенератор с самогашением).

Базовая схема регенератора-сверхрегенератора

Для лучшего уяснения процессов, происходящих в сверхрегенераторе, обратимся к устройству, изображённому на рис. 1, которое, в зависимости от постоянной времени цепочки R1C2, может быть и регенератором, и сверхрегенератором.

Рис. 1

Эта схема была разработана в результате многочисленных экспериментов и, как представляется автору, оптимальна по простоте, лёгкости налаживания и получаемым результатам.

Транзистор VT1 включён по схеме автогенератора – индуктивной трёхточки. Контур генератора образован катушкой L1 и конденсатором С1, отвод катушки сделан ближе к выводу базы. Таким образом осуществляется согласование высокого выходного сопротивления транзистора (цепи коллектора) с меньшим входным сопротивлением (цепи базы).

Схема питания транзистора несколько необычна – постоянное напряжение на его базе равно напряжению коллектора. Транзистор, особенно кремниевый, вполне может работать в таком режиме, ведь открывается он при напряжении на базе (относительно эмиттера) около 0,5 В, а напряжение насыщения коллектор-эмиттер составляет, в зависимости от типа транзистора, 0,2. ..0,4 В. В данной схеме и коллектор, и база по постоянному току соединены с общим проводом, а питание поступает по цепи эмиттера через резистор R1.

При этом напряжение на эмиттере автоматически стабилизируется на уровне 0,5 В – транзистор работает подобно стабилитрону с указанным напряжением стабилизации. Действительно, если напряжение на эмиттере упадет, транзистор закроется, эмиттерный ток уменьшится, а вслед за этим уменьшится и падение напряжения на резисторе, что приведёт к возрастанию эмиттерного напряжения. Если же оно возрастет, транзистор откроется сильнее и увеличившееся падение напряжения на резисторе скомпенсирует это возрастание. Единственное условие правильной работы устройства – напряжение питания должно быть заметно больше – от 1,2 В и выше. Тогда ток транзистора удастся установить подбором резистора R1.

Рассмотрим работу устройства на высокой частоте. Напряжение с нижней (по схеме) части витков катушки L1 приложено к переходу база-эмиттер транзистора VT1 и усиливается им. Конденсатор С2 – блокировочный, для токов высокой частоты он представляет малое сопротивление. Нагрузкой в коллекторной цепи служит резонансное сопротивление контура, несколько уменьшенное из-за трансформации верхней частью обмотки катушки.

При усилении транзистор инвертирует фазу сигнала, затем её инвертирует трансформатор, образованный частями катушки L1 – выполняется баланс фаз.

А баланс амплитуд, необходимый для самовозбуждения, получается при достаточном усилении транзистора. Последнее зависит от тока эмиттера, а его очень легко регулировать, изменяя сопротивление резистора R1, включив, например, вместо него последовательно два резистора, постоянный и переменный.

Устройство обладает рядом достоинств, к которым относятся простота конструкции, лёгкость налаживания и высокая экономичность: транзистор потребляет ровно столько тока, сколько необходимо для достаточного усиления сигнала. Подход к порогу генерации получается весьма плавным, к тому же регулировка происходит в низкочастотной цепи, и регулятор можно отнести от контура в удобное место.

Регулировка слабо влияет на частоту настройки контура, поскольку напряжение питания транзистора остается постоянным (0,5 В), а следовательно, почти не изменяются и междуэлектродные ёмкости.

Описанный регенератор способен повышать добротность контуров в любом диапазоне волн, от ДВ до УКВ, причём катушка L1 не обязательно должна быть контурной – допустимо использовать катушку связи с другим контуром (конденсатор С1 в этом случае не нужен). Можно намотать такую катушку на стержень магнитной антенны ДВ-СВ приёмника, причём число витков её должно составить всего 10-20 % от числа витков контурной катушки, Q-умножитель на биполярном транзисторе получается дешевле и проще, чем на полевом.

Регенератор подойдет и для KB диапазона, если связать антенну с контуром L1C1 либо катушкой связи, либо конденсатором малой ёмкости (вплоть до долей пикофарады). Низкочастотный сигнал снимают с эмиттера транзистора VT1 и подают через разделительный конденсатор ёмкостью 0,1…0,5 мкф на усилитель ЗЧ.

При приёме AM станций подобный приёмник обеспечивал чувствительность 10…30 мкВ (обратная связь ниже порога генерации), а при приёме телеграфных станций на биениях (обратная связь выше порога) – единицы микровольт.

Процессы нарастания и спада колебаний.

Рис. 2

Но вернемся к сверхрегенератору. Пусть напряжение питания на описанное устройство подается в виде импульса в момент времени t₀, как показано на рис. 2 сверху. Даже, если усиление транзистора и обратная связь достаточны для генерации, колебания в контуре возникнут не сразу, а будут нарастать по экспоненциальному закону некоторое время τ_н. По такому же закону происходит и спад колебаний после выключения питания, время спада обозначено как τ_с.

Рис. 3

В общем виде закон нарастания и спада колебаний выражается формулой U

конт = U₀exp(-rt/2L), где U₀ – напряжение в контуре, с которого начался процесс; r – эквивалентное сопротивление потерь в контуре; L – его индуктивность; t – текущее время. Всё просто в случае спада колебаний, когда r = r_п (сопротивление потерь самого контура, рис. 3). Иначе обстоит дело при нарастании колебаний: транзистор вносит в контур отрицательное сопротивление – r_ос (обратная связь компенсирует потери), и общее эквивалентное сопротивление становится отрицательным. Знак минус в показателе экспоненты исчезает, и закон нарастания запишется:

U_конт = U_сexp(rt/2L), где r = r_ос – r_п

Из приведённой формулы можно найти и время нарастания колебаний, учитывая, что рост начинается с амплитуды сигнала в контуре U_c и продолжается только до амплитуды U₀, далее транзистор входит в режим ограничения, его усиление уменьшается и амплитуда колебаний стабилизируется: τ

н = (2L/r)ln(U₀/U_c). Как видим, время нарастания пропорционально логарифму величины, обратной уровню принимаемого сигнала в контуре. Чем больше сигнал, тем меньше время нарастания.

Если импульсы питания подавать на сверхрегенератор периодически, с частотой суперизации (гашения) 20…50 кГц, то в контуре будут происходить вспышки колебаний (рис. 4), длительность которых зависит от амплитуды сигнала – чем меньше время нарастания, тем больше длительность вспышки. Если вспышки продетектировать, на выходе получится демодулированный сигнал, пропорциональный среднему значению огибающей вспышек.

Рис. 4

Усиление самого транзистора может быть небольшим (единицы, десятки), достаточным лишь для самовозбуждения колебаний, в то время как усиление всего сверхрегенератора, равное отношению амплитуды демодулированного выходного сигнала к амплитуде входного, весьма велико.

Описанный режим работы сверхрегенератора называют нелинейным, или логарифмическим, поскольку выходной сигнал пропорционален логарифму входного. Это вносит некоторые нелинейные искажения, но играет и полезную роль – чувствительность сверхрегенератора к слабым сигналам больше, а к сильным меньше – здесь действует как бы естественная АРУ.

Для полноты описания надо сказать, что возможен и линейный режим работы сверхрегенератора, если длительность импульса питания (см. рис. 2) будет меньше времени нарастания колебаний. Последние не успеют нарасти до максимальной амплитуды, а транзистор – не будет входить в режим ограничения. Тогда амплитуда вспышки станет прямо пропорциональна амплитуде сигнала. Такой режим, однако, нестабилен – малейшее изменение усиления транзистора или эквивалентного сопротивления контура r приведёт к тому, что либо резко упадет амплитуда вспышек, а следовательно, и усиление сверхрегенератора, либо устройство выйдет на нелинейный режим. По этой причине линейный режим сверхрегенератора используется редко.

Надо также заметить, что совершенно необязательно коммутировать напряжение питания, чтобы получить вспышки колебаний. С равным успехом можно подавать вспомогательное напряжение суперизации на сетку лампы, базу или затвор транзистора, модулируя их усиление, а значит, и обратную связь. Прямоугольная форма гасящих колебаний также неоптимальна, предпочтительнее синусоидальная, а ещё лучше пилообразная с пологим нарастанием и резким спадом. В последнем варианте сверхрегенератор плавно подходит к точке возникновения колебаний, полоса пропускания несколько сужается и появляется усиление за счёт регенерации. Возникшие колебания растут сначала медленно, затем все быстрее. Спад же колебаний получается максимально быстрым.

Наибольшее распространение получили сверхрегенераторы с автосуперизацией, или с самогашением, не имеющие отдельного генератора вспомогательных колебаний. Они работают только в нелинейном режиме. Самогашение, иначе говоря, прерывистую генерацию, легко получить в устройстве, выполненном по схеме рис. 1, надо лишь, чтобы постоянная времени цепочки R1C2 была больше времени нарастания колебаний.

Тогда произойдет следующее: возникшие колебания вызовут увеличение тока через транзистор, но колебания будут некоторое время поддерживаться зарядом конденсатора С2. Когда он израсходуется, напряжение на эмиттере упадет, транзистор закроется и колебания прекратятся. Конденсатор С2 начнёт относительно медленно заряжаться от источника питания через резистор R1 до тех пор, пока не откроется транзистор и возникнет новая вспышка.

Эпюры напряжений в сверхрегенераторе.з>

Осциллограммы напряжений на эмиттере транзистора и в контуре показаны на рис. 4 так, как они обычно видны на экране широкополосного осциллографа. Уровни напряжений 0,5 и 0,4 В показаны совершенно условно – они зависят от типа применённого транзистора и его режима.

Что же произойдет при поступлении в контур внешнего сигнала, ведь длительность вспышки теперь определяется зарядом конденсатора С2 и, следовательно, постоянна? С ростом сигнала, как и прежде, уменьшается время нарастания колебаний, вспышки следуют чаще. Если их продетектировать отдельным детектором, то средний уровень сигнала будет возрастать пропорционально логарифму входного сигнала. Но роль детектора с успехом выполняет и сам транзистор VT1 (см. рис. 1) -средний уровень напряжения на эмиттере падает с ростом сигнала.

Наконец, что же произойдет в отсутствие сигнала? Все то же самое, только рост амплитуды колебаний каждой вспышки будет начинаться от случайного напряжения шумов в контуре сверхрегенератора. Частота вспышек при этом минимальна, но нестабильна – период повторения меняется хаотическим образом. Усиление сверхрегенератора при этом максимально, а в телефонах или громкоговорителе слышен сильный шум. Он резко снижается при настройке на частоту сигнала. Таким образом, чувствительность сверхрегенератора по самому принципу его работы очень высока – она определяется уровнем внутренних шумов. Дополнительные сведения по теории сверхрегенеративного приёма даны в [1,2].

УКВ ЧМ приёмник с низковольтным питанием

А теперь рассмотрим практические схемы сверхрегенераторов. Их в литературе, особенно давних лет, можно найти довольно много. Любопытный пример: описание сверхрегенератора, выполненного всего на одном транзисторе, было опубликовано в журнале “Popular Electronics” № 3 за 1968 г. , его краткий перевод дан в [3]. Сравнительно высокое напряжение питания (9 В) обеспечивает большую амплитуду вспышек колебаний в контуре сверхрегенератора, а следовательно, и большое усиление. Такое решение имеет и существенный недостаток: сверхрегенератор сильно излучает, поскольку антенна связана непосредственно с контуром катушкой связи. Подобный приёмник рекомендуется включать лишь где-нибудь на природе, вдали от населённых мест.

Схема простого УКВ ЧМ приёмника с низковольтным питанием, разработанного автором на основе базовой схемы (см. рис. 1), приведена на рис. 5. Антенной в приёмнике служит сама контурная катушка L1, выполненная в виде одновитковой рамки из толстого медного провода (ПЭЛ 1,5 и выше). Диаметр рамки 90 мм. На частоту сигнала контур настраивают конденсатором переменной ёмкости (КПЕ) С1. Ввиду того, что от рамки сложно сделать отвод, транзистор VT1 включён по схеме ёмкостной трёхточки – напряжение ОС на эмиттер подается с ёмкостного делителя С2С3.

Частота суперизации определяется суммарным сопротивлением резисторов R1-R3 и ёмкостью конденсатора С4. Если её уменьшить до нескольких сотен пикофарад, прерывистая генерация прекращается и устройство становится регенеративным приёмником. При желании можно установить переключатель, а конденсатор С4 составить из двух, например, ёмкостью 470 пф с подключаемым параллельно 0,047 мкф. Тогда приёмник, в зависимости от условий приёма, можно будет использовать в обоих режимах. Регенеративный режим обеспечивает более чистый и качественный приём, с меньшим уровнем шума, но требует значительно большей напряжённости поля. Обратную связь регулируют переменным резистором R2, ручку которого (так же, как и ручку настройки) рекомендуется вывести на переднюю панель корпуса приёмника.

Излучение этого приёмника в сверхрегенеративном режиме ослаблено по следующим причинам: амплитуда вспышек колебаний в контуре невелика, порядка десятой доли вольта, к тому же маленькая рамочная антенна излучает крайне неэффективно, имея низкий КПД в режиме передачи.

Усилитель ЗЧ приёмника двухкаскадный, собран по схеме с непосредственной связью на транзисторах VT2 и VT3 разной структуры. В коллекторную цепь выходного транзистора включёны низкоомные головные телефоны (или один телефон) типов ТМ-2, ТМ-4, ТМ-6 или ТК-67-НТ сопротивлением 50-200 Ом. Подойдут телефоны от плейера.

Рис. 5

Необходимое смещение на базу первого транзистора УЗЧ подается не от источника питания, а через резистор R4 из эмиттерной цепи транзистора VT1, где, как упоминалось, имеется стабильное напряжение около 0,5 В. Конденсатор С5 пропускает к базе транзистора VT2 колебания ЗЧ.

Пульсации гасящей частоты 30…60 кГц на входе УЗЧ не фильтруются, поэтому усилитель работает как бы в импульсном режиме – выходной транзистор закрывается полностью и открывается до насыщения. Ультразвуковая частота вспышек телефонами не воспроизводится, но импульсная последовательность содержит составляющую со звуковыми частотами, которые и слышны. Диод VD1 служит для замыкания экстратока телефонов в момент окончания импульса и закрывания транзистора VT3, он срезает выбросы напряжения, улучшая качество и несколько повышая громкость воспроизведения звука.

Питается приёмник от гальванического элемента напряжением 1,5 В или дискового аккумулятора напряжением 1,2 В. Потребляемый ток не превышает 3 мА, при необходимости его можно установить подбором резистора R4.

Налаживание приёмника начинается с проверки наличия генерации, вращая ручку переменного резистора R2. Она обнаруживается по появлению довольно сильного шума в телефонах, или при наблюдении на экране осциллографа “пилы” в форме напряжения на конденсаторе С4. Частота суперизации подбирается изменением его ёмкости, она зависит и от положения движка переменного резистора R2. Следует избегать близости частоты суперизации к частоте стереоподнесущей 31,25 кГц или к её второй гармонике 62,5 кГц, иначе могут прослушиваться биения, мешающие приёму.

Далее нужно установить диапазон перестройки приёмника, изменяя размеры рамочной антенны – увеличение диаметра понижает частоту настройки. Повысить частоту можно не только уменьшением диаметра самой рамки, но и увеличением диаметра провода, из которого она выполнена. Неплохое решение – использовать оплетку отрезка коаксиального кабеля, свёрнутого в кольцо. Индуктивность понижается и при изготовлении рамки из медной ленты или из двух-трёх параллельных проводов диаметром 1,5-2 мм.

Диапазон перестройки достаточно широк, и операцию его установки нетрудно выполнить без приборов, ориентируясь на прослушиваемые станции. В диапазоне УКВ-2 (верхнем) транзистор КТ361 иногда работает неустойчиво – тогда его заменяют на более высокочастотный, например, КТ363. Недостатком приёмника является заметное влияние рук, подносимых к антенне, на частоту настройки. Впрочем, он характерен и для других приёмников, в которых антенна связана непосредственно с колебательным контуром.

Этот недостаток устраняется при использовании усилителя РЧ, как бы “изолирующего” контур сверхрегенератора от антенны. Другое полезное назначение такого усилителя – устранить излучение вспышек колебаний антенной, что практически полностью избавляет от помех соседним приёмникам. Усиление УРЧ должно быть очень небольшим, ведь и усиление, и чувствительность сверхрегенератора достаточно высоки. Этим требованиям в наибольшей степени отвечает транзисторный УРЧ по схеме с общей базой или с общим затвором. Снова обращаясь к иностранным разработкам, упомянем схему сверхрегенератора с УРЧ на полевых транзисторах [4].

Экономичный сверхрегенеративный приёмник

В целях достижения предельной экономичности автором был разработан сверхрегенеративный радиоприёмник (рис. 6), потребляющий ток менее 0,5 мА от батареи напряжением 3 В, причём, если отказаться от УРЧ, ток снижается до 0,16 мА. В то же время чувствительность – около 1 мкВ.

Сигнал от антенны подается на эмиттер транзистора УРЧ VT1, включённого по схеме с общей базой. Поскольку его входное сопротивление невелико, и учитывая сопротивление резистора R1, получаем входное сопротивление приёмника около 75 Ом, что позволяет использовать наружные антенны со снижением из коаксиального кабеля или ленточного УКВ кабеля с ферритовым трансформатором 300/75 Ом. Такая необходимость может возникнуть при удалении от радиостанций более 100 км. Конденсатор С1 небольшой ёмкости служит элементарным ФВЧ, ослабляя KB помехи. В лучших условиях приёма годится любая суррогатная проволочная антенна.

Транзистор УРЧ работает при коллекторном напряжении, равном базовому, – около 0,5 В. Это стабилизирует режим и исключает необходимость налаживания. В коллекторную цепь включёна катушка связи L1, намотанная на одном каркасе с контурной катушкой L2. Катушки содержат 3 витка провода ПЭЛШО 0,25 и 5,75 витка ПЭЛ 0,6 соответственно. Диаметр каркаса – 5,5 мм, расстояние между катушками – 2 мм. Отвод к общему проводу сделан от 2-го витка катушки L2, считая от вывода, соединённого с базой транзистора VT2. Для облегчения настройки каркас полезно оснастить подстроечником с резьбой М4 из магнитодиэлектрика или латуни. Другой вариант, облегчающий настройку, – заменить конденсатор С3 подстроечным, с изменением ёмкости от 6 до 25 или от 8 до 30 пф.

Конденсатор настройки С4 типа КПВ, он содержит одну роторную и две статорные пластины. Сверхрегенеративный каскад собран по уже описанной схеме (см. рис. 1) на транзисторе VT2. Режим работы подбирают подстроечным резистором R4,частота вспышек (суперизации) зависит от ёмкости конденсатора С5. На выходе каскада включён двухзвенный ФНЧ R6C6R7C7, ослабляющий колебания с частотой суперизации на входе УЗЧ, чтобы последний не перегружался ими.

Рис. 6

Использованный сверхрегенеративный каскад отдает небольшое продетектированное напряжение и, как показала практика, требует двух каскадов усиления напряжения 34. В этом же приёмнике транзисторы УЗЧ работают в режиме микротоков (обратите внимание на большие сопротивления нагрузочных резисторов), усиление их меньше, поэтому использовано три каскада усиления напряжения (транзисторы VT3-VT5) с непосредственной связью между ними. Каскады охвачены ООС через резисторы R12, R13, стабилизирующей их режим. По переменному току ООС ослаблена конденсатором С9. Резистор R14 позволяет регулировать в некоторых пределах усиление каскадов.

Выходной каскад собран по схеме двухтактного эмиттерного повторителя на комплементарных германиевых транзисторах VT6, VT7. Они работают без смещения, но искажения типа “ступенька” отсутствуют, во-первых, из-за низкого порогового напряжения германиевых полупроводниковых приборов (0,15 В вместо 0,5 В у кремниевых), а во-вторых, из-за того, что колебания с частотой суперизации все-таки немного проникают через ФНЧ в УЗЧ и как бы “размывают” ступеньку, действуя подобно ВЧ подмагничиванию в магнитофонах.

Достижение высокой экономичности приёмника требует использования высокоомных головных телефонов сопротивлением не менее 1 кОм. Если же задачу получения предельной экономичности не ставить, целесообразно использовать более мощный оконечный УЗЧ.

Налаживание приёмника начинают с УЗЧ. Подбором резистора R13 устанавливают напряжение на базах транзисторов VT6, VT7 равным половине напряжения питания (1,5 В). Убеждаются в отсутствии самовозбуждения при любом положении движка резистора R14 (желательно, с помощью осциллографа). Полезно подать на вход УЗЧ какой либо звуковой сигнал амплитудой не более нескольких милливольт и убедиться в отсутствии искажений и симметричности ограничения при перегрузке.

Подключив сверхрегенеративный каскад, регулировкой резистора R4 добиваются появления шума в телефонах (амплитуда шумового напряжения на выходе – около 0,3 В). Полезно сказать, что, кроме указанных на схеме, в УРЧ и сверхрегенеративном каскаде хорошо работают любые другие кремниевые высокочастотные транзисторы структуры р-n-р. Теперь можно уже попытаться принять радиостанции, связав антенну с контуром через конденсатор связи ёмкостью не более 1 пф или с помощью катушки связи. Далее подсоединяют УРЧ и подгоняют диапазон принимаемых частот, изменяя индуктивность катушки L2 и ёмкость конденсатора С3.

В заключение надо заметить, что подобный приёмник, ввиду его высокой экономичности и чувствительности, может найти применение и в переговорных системах, и в устройствах охранной сигнализации. К сожалению, приём ЧМ на сверхрегенератор получается не самым оптимальным образом: работа на скате резонансной кривой уже гарантирует ухудшение отношения сигнал/шум на 6 дБ. Нелинейный режим сверхрегенератора тоже не слишком способствует высококачественному приёму, тем не менее качество звука получилось неплохим.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белкин М. К. Сверхрегенеративный радиоприём. – Киев: Техника, 1968.
2. Хевролин В. Сверхрегенеративный приём.- Радио,1953, № 8,с.37.
3. УКВ ЧМ приёмник на одном транзисторе. – Радио,1970,№ 6,с.59.
4. “Последний из могикан…”. – Радио, 1997, № 4,0.20,21

В. ПОЛЯКОВ, г. Москва

Сверхрегенераторы – Сборник файлов – Каталог файлов

Обобщены исследования по сверхрегенераторам (СР), выполненные в разное время и опубликованные в отечественной и зарубежной литературе. Приведен анализ усилительных и шумовых свойств СР на транзисторах, туннельных диодах и других активных элементах. Кроме обычных, классических, рассмотрены параметрические СР для приема ФМ и ЧМ сигналов. Указаны способы улучшения  и оптимизации их характеристик. Приведены описания реальных схем и конструкций.

Для инженеров, занимающихся разработкой радиоприемной и радиолокационной аппаратуры.

Сверхрегенерация является одним из интересных и сложных радиотехнических явлений как в теоретическом, так и в прикладном планах. Поэтому неудивительно, что хотя со времени появления сверхрегенераторов прошло, без малого, почти 100 лет, они до сих пор привлекают к себе внимание широкого круга исследователей и радиолюбителей.

В развитии теории и техники сверхрегенерации можно отметить несколько периодов. Первый период (20-30-е годы 20 века) характеризуется появлением ламповых сверхрегенеративных чувствительных приемников и интенсивным развитием теории сверхрегенерации. Второй период (40-50-е годы 20 века) интересен появлением сверхрегенераторов на новых активных элементах – транзисторах, туннельных диодах, лампах бегущей волны, лавинно-пролетных диодах и т.д., а также дальнейшим развитием теории. В третьем периоде (60-е годы 20 века) появляются параметрические сверхрегенераторы, в частности на полупроводниковых диодах, т.е. параметрические усилители в сверхрегенеративном режиме, нашедшие применение в ряде областей радиотехники. Четвертый период (70-е годы 20 века) характеризуется несколькими особенностями. Во-первых, появляется ряд работ, вскрывших процессы в сверхрегенераторе, ранее ускользнувшие от внимания исследователей, например ударные колебания. Во-вторых, разрабатываются методы оптимизации и значительного улучшения качественных показателей сверхрегенераторов, делающих их конкурентоспособными с супергетеродинами, а по ряду показателей и превосходящими их. В-третьих, интенсивно разрабатываются не только приемники, как это было ранее, но и другие устройства, в которых используется эффект сверхрегенерации: фазовые триггеры (параметроны), квантователи фазы, сверхрегенеративные локаторы в радио- и акустическом диапазонах, радиовысотомеры и т.п.

Сверхрегенерации посвящена обширная литература, но она ограничивается главным образом публикациями в периодике и диссертациями, что потребовало привести в книге большой список литературы. Кроме того, вопросы теории и практики в указанных публикациях часто излагаются с разных позиций с применением различных методов анализа. Это также не способствует уяснению проблемы в целом и ее дальнейшему развитию.

В предлагаемой книге на основе обобщения работ последнего периода (в том числе и работ авторов) сделана попытка создать теорию сверхрегенерации, которая в основном опирается на единый математический аппарат.

Книга построена так, что читатель может легко найти интересующий его материал. Те, кого привлекают прикладные аспекты сверхрегенерации, могут ограничиться знакомством с первой и двумя последними главами. Лица, интересующиеся расчетом и проектированием сверхрегенераторов, найдут полезную информацию в главе 3, а изучающие теорию должны обратиться к главам 2 и 4.

Записки советского радиолюбителя – Сверхрегенератор

Сверхрегенеративный приемник (приемник Шумахера)  Схема регенераторов на кремниевых транзисторах, позволяет использовать такие их качества как: большое усиление и хорошая температурная стабильность при изменениях температуры внешней среды и напряжения питания.  В этом приемнике несколько изменен сам сверхрегенератор. Цепочка возбуждения вспомогательных колебаний R1,C1 включена в цепь базы, а разделение низкой и вспомогательной частот производится RC-цепочкой C5,R3,C7,R5 и C9. Антенна связана с эмиттером, что позволяет снизить паразитное излучение до малого уровня и уменьшить влияние антенны на настройку сверхрегенератора. Приемник работает стабильней и имеет более высокую чувствительность, чем при связи антенны с коллектором. Частота вспомогательных колебаний в приемнике определяется R1-C1. R1 одновременно служит для подачи напряжения смещения базы. При установке рабочей точки с помощью только одного резистора, в цепи базы кремниевых транзисторов, получают достаточно хорошую стабильность частоты при изменениях температуры внешней среды. При соответствующем выборе постоянной времени, с помощью разделительного конденсатора C1, большое сопротивление резистора в цепи базы (благодаря регенеративному действию этой RC-цепочки в месте с участком база-эмиттер, играющим роль диода) обеспечивает автоматическое регулирование усиления, за счет сдвига рабочей точки, определяемого напряжением раскачки. В пределах дальности действия приемника напряжение НЧ на его выходе не содержит шумов. При достижении же предела дальности действия – внезапно появляются шумы сверхрегенерации, в то время как у германиевых приемников, интенсивность шумов возрастает постепенно.  Сверхрегенеративный приемник на 433Мгц  Дроссели Dr1 и Dr2 – диаметром 2мм, по 12 витков медного провода 0.2мм. Скоба в виде линии Лехера выполнена из медного, покрытого эмалью, провода диаметром 1мм.  Работа T1 по схеме ОБ, R3,C3 – для возбуждения вспомогательной частоты, C2 замыкает накоротко эту частоту на массу через дроссель Dr1 и конденсатор C1. При такой большой частоте обратную связь осуществляет емкость транзистора (Cce). Емкость участка коллектор-база включена последовательно с C2 и параллельно с колебательным контуром, за счет этого укорочена длинна проволочной скобы (колебательный контур в виде линии Лехера). Концы линии Лехера находятся под максимальным напряжением ВЧ, напряжение питания подается на ее концы через дроссель. Связь антенны со сверхрегенераторм представляет собой два-три витка изолированной проволоки, охватывающих проволочную скобу. Наиболее благоприятную точку находят перемещением антенны по скобе. При слишком сильной связи регенерация исчезает. Длинна проволочной антенны равна половине длинны волны (~34см). Колебательный контур в виде линии Лехера может быть точно настроен на частоту посредством изгиба скобы. Все ВЧ проводники должны быть как можно короче (это касается каждого миллиметра). T1 лучше разместить под проволочной скобой. Для колебательного контура лучше использовать посеребренную медную проволоку.  Сверхрегенеративный приемник на 433Мгц (усовершенствованная схема)  Дроссели Dr1,Dr2 и Dr3 диаметром 2мм, без подстроечников, имеют по 14 витков медного, эмалированного провода d=0.3мм  Сверхрегенератор надежно возбуждается даже при использовании транзисторов, имеющих плохие частотные характеристики. Изменения напряжения, металлические детали, даже корпус приемника расстраивают колебательный контур, для настройки которого служит конденсатор C4. Антенна выполнена из двух отрезков проволоки длинной по 17см, развернутых относительно друг друга на 90 градусов. В качестве антенного провода использован плоский ленточный кабель, длинна которого не должна превышать 15см. Для связи с антенной прокладывают отрезок изолированного монтажного провода над печатной платой, параллельно скобе в виде линии Лехера – эта скоба, стороны которой равны 15мм, вытравлена непосредственно на печатной плате.

Календарь «  Апрель 2021  » Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс       1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Статистика Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0

Маленькое воскресное извращение – вспомнил юности невинные забавы и…

Маленькое воскресное извращение – вспомнил юности невинные забавы и изготовил простенький сверхрегенеративный УКВ-приемник.

Ради ностальгии сверхрегенератор я выполнил на совковом германиевом транзисторе ГТ308В, которых недавно купил себе немного на ebay. Схема известная. На глаз намотал катушку, подстроечник у меня качественный, военный, воздушный, 5-35 пф. В качестве УНЧ применил известную LM386 – бо она проста в обращении как валенок и не требует сложной обвязки (три кондера, резистор и потенциометр 10К).

В качестве антенны – просто кусок одножильного провода 30 см. Мне было лень возиться и присобачивать телескопичку.

Схема заработала сразу. Правда, первым сигналом, который я поймал, оказалась несущая видео местного ТВ канала 🙂 Раздвинул витки катушки и оказался в FM диапазоне. Качество приема FM станций у сверхрегенератора невысокое – нужно настраиваться чуть сбоку от станции, чтобы детектировать огибающую с минимальным уровнем искажений. Всё это мне было и до этого известно. Работает в общем не хуже, чем те что я собирал лет 10-12 назад. Но и не лучше 🙂 Жаль, что в детстве я не додумался до такой простой схемы – тогда это был бы кайф. Настроить на (тогдашние) милицейские 11 метров.

Моей целью было настроиться в район 120 МГц и послушать авиадиапазон, ибо рядом – аэропорт. В прошлом я эксперементировал с простыми сверхрегенераторами и мне это удавалось. Но тут меня ждал облом.

Оказалось, что ГТ308В обрубается где-то в районе 102-105 МГц (а по справочнику у него f_t – 160 МГц) Хотя может нужно уменьшить конденсатор между коллектором и эмиттером, у меня стоит постоянный 5 пф. Но выше FM диапазона генерация пропадала 🙁 Вот так меня подвела отечественная промышленность 🙂

Завтра попробую ГТ322Б, а затем если не будет работать – мериканские.

Но в целом есть гораздо более совершенные схемы сверхрегенераторов, на полевиках:

http://www.platan.ru/shem/pdf/ukv1.pdf

Они меня заинтересовали, не говоря уже о схемах на лампах. Личное наблюдение – ламповые сверхрегенераторы и шумят меньше и настраиваются более плавно 🙂

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХРЕГЕНЕРАТИВНОГО УСИЛИТЕЛЯ НА ТУННЕЛЬНОМ ДИОДр В ТРЕХСАНТИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Сравнение результатов расчета показывает, что фвн по выражению (5) определяется достаточно точно для инженерных расчетов. Расхождения для | 1 при больших растройках определяется приближенным характером выражения (2).

1. Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М., Физматгиз., 1963. 403 с. 2. Капилевич Б. Ю. Волноводные диэлектрические фильтры. М., Связь, 1980. 167 с. 3. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ, т. 1. М., Высшая школа, 1974. 420 с. 4. Покровский Ю. А. Угловая фильтрационная теория резонансных слоистых электромагнитных систем.— В кн.: Радиофизика и квантовая электроника. Тула, 1971, с. 3—27.

Поступила в редколлегию 15.10.80

УДК 621.396.621.5

М. К. БЕЛКИН, д-р техн. наук, М. Б. БОРИСОВ, канд. техн. наук

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХРЕГЕНЕРАТИВНОГО УСИЛИТЕЛЯ НА ТУННЕЛЬНОМ ДИОДр В ТРЕХСАНТИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Одним из наиболее ценных достоинств сверхрегенеративного приема является возможность получения малогабаритных, легких и экономичных приёмников при достаточно высокой чувствительности [2]. Эти возможности сверхрегенерации особенно эффективно реализуются в тех схемах, где сами активные элементы малогабаритны и

экономичны, как, например,туннельные диоды (ТД). Схемы сверхрегенераторов с ТД известны давно [1], однако они использовались, главным образом, в дециметровом диапазоне. Ниже

Цц.НВ

Рис. 1

\йет\-\ ВУ Рис. 2

описываются основные результаты экспериментального исследования сверхрегенератора на ТД, реализованного в трехсантиметровом диапазоне.

Сверхрегенеративный усилитель на ТД был выполнен по найбо-лее распространенной одноконтурной схеме отражательного типа, в которой для развязки источника от нагрузки используется У-цир-кулятор. Сигнал от генератора (ГСС) через аттенюатор (Ат) и цир-кулятор подводился к усилителю на ТД, который возбуждался гене-

ратором напряжения суперизации (Суп). на рис. 2.

Кривая при и<■ = 0 характеризует регенеративный режим. Из рассмотрения кривых можно сделать вывод, что при смещениях иг < 145 мВ чувствительность усилителя на 10… 20 дБ выше,

чем в регенеративном режиме. Правда, при больших напряжениях смещения картина несколько изменяется, но эти напряжения на диоде соответствуют неустойчивым режимам и поэтому не могут быть использованы для практической работы.

Амплитудные характеристики сверхрегенеративного (СР) и регенеративного (Рег) усилителей на ТД, т. е. зависимости усиления от входного сигнала изображены на рис. 3. Как видно из рисунка, амплитудная характеристика у СР относительно линейна (усиление уменьшается на 3 дБ) примерно до величины Рвх = —60 дБ/мВт, но в регенеративном режиме она еще хуже и линейный участок простирается всего до Рвх = —70 дБ/мВт.

Зависимость изменения усиления Д& от температуры ТД в регенеративном и сверхрегенеративном режимах, характеризующих температурную нестабильность усилителя, представлен^, на рис. 4. Из сопоставления кривых для регенеративного и сверхрегенеративного режимов можно сделать вывод, что в последнем режиме стабильность намного повышается.

Оценивая результаты экспериментального исследования сверхрегенеративного усилителя на ТД в трехсантиметровом диапазоне, можно сделать вывод, что схема и конструкция сверхрегенератора на ТД весьма просты и реализуются сравнительно легко; сверхрегенератор на ТД позволяет получитб усиление около 40 дБ, что на 15 … 20 дБ превышает усиление, получаемое в регенеративном режиме; полоса пропускания усилителя зависит от конструкции и режима и может достигать нескольких сот МГц; чувствительность сверхрегенератора на ТД в оптимальном режиме при использованном диоде достигает (2, 5 … 4)-10~12 Вт, что соответствует коэффи-

циенту шума собственно усилителя 4 … 6 дБ; стабильность усилителя в сверхрегенеративном режиме при изменении температуры примерно в два раза выше, чем в регенеративном.

1. Акчурин Э. А., Рудь В. В., Спирин В. Я- Туннельные диоды в технике связи. М., Связь, 1971. 320 с. 2. Белкин М. К■ Сверхрегенеративный радиоприем. Киев, Техшка, 1968. 120 с.

Поступила в редколлегию 02.12.80

РЕЖИМ РЕГЕНЕРАЦИИ В СВЕРХРЕГЕНЕРАТИВНОМ ПРИЕМНИКЕ

Классический сверхрегенератор с “автосуперизацией” (рис.1), неоднократно публиковавшийся начиная с 60-х годов [1…3], имеет устоявшиеся области применения в автоматике и телемеханике, охранной сигнализации, в радиопереговорных устройствах малого радиуса действия. Иногда он применяется как приемное устройство речевых и музыкальных программ с невысоким качеством воспроизведения звука. Такое приемное устройство отличается довольно высокой чувствительностью, простотой схемы, малыми массогабаритами и легкостью повторения. Поэтому радиолюбители и применяют его в своих конструкциях.

Puc.1

Тем не менее, иногда встречаются сложности в настройке такого приемного устройства, и требуется определенный практический опыт, чтобы справиться с настройкой сверхрегенеративного детектора. По мнению автора, это обусловлено разбросом характеристик и параметров транзисторов, различиями в конкретных схемах и номиналах элементов, а также различиями в конструктивном исполненении, от чего зависят емкости монтажа и паразитные связи. К сожалению, в приложении к сверхрегенератору эти сложности не отражены в достаточной мере в радиолюбительской литературе.

Однажды при настройке такого “строптивого” сверхрегенератора автором был получен высококачественный прием радиовещательных станций с частотной модуляцией. Этот эффект встречался и ранее, но не вызывал интереса, и поэтому не был определен механизм приема. Но в этот раз были тщательно проанализированы такие признаки как отсутствие сверхрегенеративных шумов, зависимость уровня принимаемого сигнала от значения положительной обратной связи и от уровня смещения на базе транзистора и, соответственно, от тока коллектора, который в рабочем режиме был равен 0,2. ..0,3 мА. Это в 3…4 раза меньше, чем в нормальном рабочем режиме у сверхрегенеративного детектора. По этим признакам удалось определить режим регенерации. Механизм приема частотной модуляции (ЧМ) в таком приемнике заключается в преобразовании частотной модуляции (ЧМ) в амплитудную модуляцию (AM) на одном из скатов резонансной характеристики контура, и детектировании AM эмиттерным переходом транзистора. Наличие преобразования ЧМ в AM подтверждается присутствием “провала” в уровне сигнала при центральной настройке контура и большей громкостью сигнала при настройке на верхнем скате резонансной характеристики контура (верхний скат всегда круче, чем нижний, а значит, и выше коэффициент преобразования).

К удивлению автора, чувствительность и селективность такого сверхрегенератора оказались достаточными для довольно качественного приема в диапазоне 100…108 МГц. Основные недостатки такого приемника:
– невысокая селективность, выражающаяся в наличии в паузах передач слабых сигналов от мощных и близко по частоте расположенных станций, которые можно устранить повышением степени регенерации;
– подверженность наводкам от сети переменного тока;
– необходимость дополнительного органа управления режимом регенерации.

Кроме того, все регенеративные приемники имеют зависимость порога генерации и предпорогового усиления от настройки на частоту, а также зависимость всех этих параметров от напряжения питания. На указанных рабочих частотах сильна зависимость настройки контура и порога генерации от вносимых окружающими предметами емкостей. Поэтому требуется экранировка регенеративного детектора.

При всем при этом, простота схемы и настройки такого приемника позволяют, на мой взгляд, найти ему применение в радиолюбительской практике, например для радиовещательного приема в виде эфирной радиоточки или с перестройкой на несколько станций, а также для приема звукового сопровождения телевидения в метровом диапазоне волн.

Принципиальная схема регенеративного детектора приведена на рис.2. Она представляет собой автогенератор по схеме емкостной трехточки, используемый в недовозбужденном режиме. R1 и RP1 образуют регулируемый делитель напряжения смещения на базе транзистора. От величины смещения зависит ток коллектора и, соответственно, коэффициент усиления транзистора. Этот эффект позволяет регулировать уровень регенерации практически без изменения положительной обратной связи.

Puc.2

Напряжение питания для этого делителя и всего детектора стабилизируется стабилитроном VD1. При питании от гальванических батарей или от высококачественного стабилизатора его можно исключить. При этом уменьшается расход энергии, но возрастает зависимость режима работы от напряжения питания.

База транзистора заблокирована на общий провод электролитическим конденсатором С2. Это обеспечивает малый уровень низкочастотных шумов на выходе детектора. Параллельно ему включен конденсатор С4, блокирующий базу по высокой частоте. На резисторе R3 присутствуют как ВЧ-, так и НЧ-сигналы, и тем самым определяется наличие отрицательной обратной связи и по НЧ, и по ВЧ. Наличие отрицательной обратной связи по ВЧ стабилизирует регенерацию настолько сильно, что общеизвестный гистерезис порога генерации в регенераторах становится практически необнаружимым. Поэтому порог генерации при регулировке RP1 сохраняет свое положение и при прямом, и при обратном ходе ручки регулировки.

Подстроечный конденсатор С6 обеспечивает положительную обратную связь, величина которой устанавливается при первичной настройке. R4, С7 образуют фильтр низких частот, выделяющий звуковой сигнал. В данном случае частота среза фильтра – 100 кГц, что позволяет подключать стереодекодер для стереофонического приема, как например в [4].

Входной контур С5, L1 связан с антенной WA1 индуктивной связью при помощи катушки L2. Индуктивная связь позволяет устранить наводки от сети переменного тока на антенну, а также устранить эффект изменения настройки контура и режима регенератора за счет вносимых в контур емкостей от окружающих антенну предметов. Пределы изменения емкости С5 некритичны, и вместо него может быть использован любой подстро-ечный конденсатор. Антенна представляет собой кусок монтажного провода длиной 0.5…1 м.

Усилитель звуковой частоты может быть собран по любой схеме, лишь бы обеспечивал достаточную громкость приема.

Данная схема регенеративного детектора испытывалась на макете, собранном навесным монтажом на пластине стеклотекстолита с применением опорных точек, по методу Жутяева [5]. Монтаж некритичен. Однако начинающим радиолюбителям при повторении схемы следует обратить внимание на цепи,связанные с эмиттером и коллектором транзистора. Монтаж этих цепей должен быть очень компактным, и выводы элементов должны быть как можно короче. Эти же требования предъявляются и к цепи верхней (по схеме) части колебательного контура. Конденсатор С1 должен быть подключен между контуром и общим проводом связями минимальной длины. Если регенеративный детектор будет использоваться для приема, а не для экспериментов, его следует поместить в экран.

Конденсаторы С1, С4, С7 – обязательно керамические. Их емкости некритичны. С2, СЗ – электролитические, любого типа. Транзистор VT1 также можно заменить на другой, но с предельной частотой усиления, как минимум в два раза большей чем рабочая частота. Можно использовать транзисторы р-п-р типа, изменив полярность источника питания и электролитических конденсаторов, а также, кроме кремниевых, могут быть использованы германиевые транзисторы.

Для диапазона частот 100…108 МГц катушка L1 представляет собой полувиток диаметром 30 мм с линейной частью 20 мм. Провод – диаметром 1 мм. L2 при этом имеет 2…3 витка диаметром 15 мм из провода диаметром 0,7 мм, расположенных внутри полувитка.

Для диапазона 66…73 МГц L1 имеет 5 витков диаметром 5 мм из провода диаметром 0,7 мм с шагом 1 …2 мм. L2 при этом имеет 2…3 витка того же диаметра из того же провода. Катушки – бескаркасные и расположены параллельно друг другу.

Настройка регенеративного детектора заключается в установке пределов регулировки смещения на базе транзистора подбором R1. Ток коллектора не должен превышать 0,5 мА. Кроме того, конденсатором С6 устанавливается положительная обратная связь такой величины, чтобы при средних положениях ручки настройки и регулировки регенерации достигался порог генерации. Это обнаруживается как глухой щелчок с последующим шумом и, возможно, фоном переменного тока. И последнее – это настройка контура на требуемый диапазон частот.

Такой приемник может работать в зонах с достаточно большим уровнем сигнала. Это, в основном, большие города и местности вокруг них. Для повышения чувствительности может быть использован одно- или двухкаскадный усилитель высокой частоты. При этом будут устранены возможные излучения в антенну.

Проведенные исследования схемы позволяют предположить возможность использования подобного приемника для приема звукового сопровождения телевидение в дециметровом диапазоне.

Литература

1. Транзисторный приемник для радиоуправляемых моделей. – Радио, 1963, N10, С.60.
2. Касьянов В. Восьмикомандная аппаратура: приемник. – Радио, 1971, N5, С.35-37.
3. Сверхрегенераторы. – М.: Радио и связь, 1983.
4. Власов В. Простой ЧМ-детектор. – Радио,1991, N10, С.69-71,
5. Жутяев С. УКВ-трансвертер. – Радио,1979, N1, С.13-16.

Е.СОЛОДОВНИКОВ, г.Краснодар.

(РЛ 3/99)

Сверхрегенеративный приемник

При построении схем радиоприемников для диапазона СВ (27 МГц), выделенного для личной радиосвязи, наибольший интерес представляют схемные решения, позволяющие создать простые и относительно миниатюрные устройства. Этим критериям отвечают конструкции АМ – приемников, построенных на основе сверхрегенеративных схем. Сверхрегенеративный приемник отличается сравнительной простотой и относительно высокой чувствительностью. К недостаткам данных схем необходимо отнести низкую избирательность и повышенный уровень шумов при отсутствии полезного сигнала и при перестройке на частоты радиостанций.

Пример схемы сверхрегенеративного приемника амплитудной модуляцией на 27 МГц с каскадом УВЧ на одном транзисторе представлен на рисунке 1.

На транзиторе VT1 в схеме сверхрегенеративного приемника собран апериодический усилитель ВЧ, по схеме с общим эмиттером. Этот каскад увеличивает чувствительность приемника и уменьшает побочное излучение от каскада сверхрегенератора .

На транзиторе VT2 собран собственно сверхрегенератор, в коллекторную нагрузку которого включен колебательный контур L1 C6, настроенный на частоту приема. Фильтр в эмиттерной цепи С7 R8 C10 пропускает только никочастотную составляющую полезного сигнала. Далее сигнал НЧ подается на регулятор громкости R10, а с регулятора на усилитель низкой частоты на микросхеме К174УН4.

Детали

Транзисторы КТ368Б можно заменить на ГТ311, КТ316 и другие аналогичные.

Катушка L1 имеет 8 витков провода ПЭВ 0,5 на каркасе диаметром 7 мм с подстроечным ферритовым сердечником.

Дроссель Др1 типа Д 0,1 имеет 20 мкГн, можно также использовать дроссель, выполненный на резисторе 100 кОм и содержащий 200 витков провода ПЭВ 0,1.

Конденсаторы КЛС, КМ, КД, оксидные К53-14, К53-29 и др.

Резисторы МЛТ 0,125 или 0,25.

Настройка

Для достижения максимальной чувствительности сверхрегенеративного приемника подстроить резистор R6. Точная настройка на частоту принимаемого сигнала производится сердечником катушки L1. При отсутствии принимаемого сигнала, на УНЧ слышится шум, напоминающий шум примуса, а при появлении полезного сигнала на входе сверхрегенератора, шум исчезает, что говорит о его точной настройке на радиостанцию.

В схеме сверхрегенеративного приемника вместо каскада УНЧ на микросхеме К174УН4 можно применить УНЧ на другой элементной базе, в зависимости от конкретных поставленных задач.

По материалам книги:

Рудометов Е.А., Рудометов В.Е.

“Электронные устройства двойного применения”.

М.:ООО Фирма “Издательство АСТ”;С-Петербург:

ООО Издательство Полигон”, 2000. – 208 с., ил.

Некоторые проблемы регенерации на JSTOR

Abstract

В этом обзоре обсуждается происхождение регенерирующей бластемы и, в частности, важность кожи, скелета и других тканей в процессе регенерации. Также рассматриваются реакции регенератов на облучение, включая эффект частичного облучения и регресс регенератов. Особое внимание уделяется регенерации в ненормальных условиях и ненормальной регенерации.Последний раздел посвящен проблеме стимуляции регенерации и возможностям регенерации у млекопитающих.

Информация о журнале

Текущие выпуски теперь размещены на веб-сайте Chicago Journals. Прочтите последний выпуск. Ежеквартальный обзор биологии (QRB) представляет проницательные исторические, философские и технические трактовки важных биологических тем с 1926 года. Как главный обзорный журнал по биологии, QRB публикует выдающиеся обзорные статьи большого объема, которые руководствуются обширным, всеобъемлющим и часто гуманистическим пониманием биологии.Помимо основных биологических наук, QRB также является важным обзорным журналом для ученых в смежных областях, включая политические исследования, историю и философию науки. Обширный раздел обзоров новых книг по биологии предоставляет преподавателям и исследователям информацию о последних публикациях из жизни

. Информация об издателе

С момента своего основания в 1890 году в качестве одного из трех основных подразделений Чикагского университета, University of Chicago Press взяла на себя обязательство распространять стипендии высочайшего стандарта и публиковать серьезные работы, способствующие образованию, развитию общественное понимание и обогащение культурной жизни.Сегодня Отдел журналов издает более 70 журналов и сериалов в твердом переплете по широкому кругу академических дисциплин, включая социальные науки, гуманитарные науки, образование, биологические и медицинские науки, а также физические науки.

ученых нашли червей, которые недавно развили способность восстанавливать полную голову

Новое исследование показывает, что регенерация ампутированных частей тела не всегда является древней чертой, и ученым, возможно, придется переосмыслить то, как они сравнивают животных с регенерирующими способностями

Международная группа исследователей, включая биологов из Университета Мэриленда, обнаружила, что по крайней мере четыре вида морских ленточных червей независимо развили способность отращивать голову после ампутации.

Регенерация ампутированных частей тела – явление редкое, но существует повсюду в животном мире – от саламандр, пауков и морских звезд, которые могут вырастить придатки, до разновидностей ленточных червей, способных регенерировать целую особь из небольшого кусочка ткани. Но в целом предполагалось, что регенеративные способности – это древняя черта, которую некоторым видам удалось сохранить, в то время как большинству других удалось утратить ее в результате эволюции.

Это новое исследование, опубликованное в выпуске журнала Proceedings of the Royal Society B от 6 марта 2019 года, переворачивает это предположение с ног на голову.При обследовании 35 видов морских ленточных червей исследователи обнаружили, что способность регенерировать всю голову, включая мозг, относительно недавно появилась у четырех разных видов.

«Это означает, что когда мы сравниваем группы животных, мы не можем предположить, что сходство в их способности к регенерации является старым и отражает общее происхождение», – сказала Александра Белый, доцент биологии Университета Мэриленд и один из авторов исследования. «Нам нужно быть более осторожными при сравнении результатов регенерации у разных групп животных.”

Все животные обладают некоторой регенерационной способностью. Даже люди восстанавливают поврежденную кожу над раной. Однако линии животных, которые разошлись очень рано в эволюционной истории, такие как губки, гидроиды и гребневики, часто способны вырастить целых особей даже из небольших ампутированных частей. По мере того, как животные становились более сложными, регенеративные способности становились менее драматичными и распространенными.

Оценка того, где и когда на древе жизни произошли изменения в регенеративных способностях, имеет фундаментальное значение для понимания того, как происходит регенерация и какие факторы влияют на эту черту.До сих пор научное понимание того, как развивалась регенерация, основывалось исключительно на исследованиях животных, утративших регенеративные способности. Это потому, что все известные достижения в регенеративной способности произошли слишком далеко в далеком прошлом, чтобы проводить сравнительные исследования.

Это новое исследование представляет собой наиболее четкую документацию о животных, приобретающих регенеративные способности, и может пролить свет на характеристики, необходимые для развития признака.

Для проведения исследования исследователи собрали ленточных червей вдоль побережья U.S., Аргентина, Испания и Новая Зеландия с 2012 по 2014 год. Они провели эксперименты по регенерации на 22 видах, рассекая их пополам спереди назад и наблюдая за их способностью к регенерации. Они также получили информацию о 13 других видах морских ленточных червей из предыдущих исследований.

Все виды смогли восстановить себя до полных особей за счет повторного отрастания задних концов. Только восемь видов смогли отрастить голову и восстановить целую особь только с задней части тела.Четыре из них были известны из предыдущих исследований, а четыре были новыми.

Более удивительным, чем количество ленточных червей, способных восстанавливать голову, было то, что большинство из них не могли. Исследования 1930-х годов ленточного червя Lineus sanguineus показали, что он является чемпионом по регенерации животных со способностью успешно отращивать все тело и голову, эквивалентные всего лишь одной двухсоттысячной части человека (это похоже на повторное восстановление). -выращивание 150-фунтового человека всего с 0.012 унций ткани или примерно 1/16 ^th чайной ложки). Этот пример наложил на весь тип морских ленточных червей (известных как Nemertea) репутацию суперрегенераторов.

Естественное предположение заключалось в том, что это была древняя черта, переданная от общего предка, которую некоторые ленточные черви начали терять при расхождении видов. Однако, проведя исследование 35 видов, исследователи реконструировали эволюционный паттерн регенерации по всему типу и обнаружили, что это способность, развившаяся недавно, даже среди суперрегенераторов, таких как Lineus sanguineus .

«Предполагается, что предок этой группы червей не смог регенерировать голову, но четыре отдельные группы впоследствии развили эту способность», – сказал Белый. «Предполагается, что одно из этих происхождений произошло всего 10-15 миллионов лет назад».

С точки зрения эволюции, это недавняя история, учитывая, что регенеративные способности, как полагают, впервые появились до кембрийского периода, более 500 миллионов лет назад.

Возможности изучения улучшений регенеративных способностей могут значительно улучшить понимание учеными стратегий развития, которые позволяют и усиливают регенерацию.Например, некоторые из участвовавших в исследовании червей, не регенерирующих голову, месяцами прожили без голов. Это может указывать на возможный предшественник развития способности регенерировать голову, потому что выживание после ампутации достаточно долго для регенерации может быть первым эволюционным шагом.

«Эти виды, недавно развившие регенерацию головы, станут отличными моделями для изучения появления у животных новых способностей к регенерации», – сказал Белый. «Теперь мы можем задавать такие вопросы, как какие изменения в молекулярных процессах привели к появлению новой способности к регенерации головы.”

###

Еще одним соавтором исследовательской работы из UMD является Эдуардо Э. Заттара (доктор философии ’12, поведение, экология, эволюция, систематика).

Эта работа была поддержана посевным грантом Университета Мэриленда и Смитсоновского института (Премия № 10661), Министерством экономики и конкурентоспособности Испании (Премия № BES-2013-063551) и Национальным научным фондом (Премия № IOS- 1030453). Содержание этой статьи не обязательно отражает взгляды этих организаций.

Исследовательская статья «Обследование на уровне филума выявляет множественные независимые достижения регенерации головы в Немерти», Эдуардо Э. Заттара, Фернандо А. Фернандес-Альварес, Терра К. Хиберт, Александра Э. Белый и Джон Л. Норенбург, была опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B 6 марта 2019 года.

Контактное лицо по связям со СМИ: Кимбра Катлип, 301-405-9463, [email protected]

Мэрилендский университет
Колледж компьютерных, математических и естественных наук
2300 Symons Hall
College Park, Md.20742
www.cmns.umd.edu
@UMDscience

О колледже компьютерных, математических и естественных наук
Колледж компьютерных, математических и естественных наук Университета Мэриленда ежегодно обучает более 9000 будущих научных лидеров по программам бакалавриата и магистратуры. 10 отделов колледжа и более десятка междисциплинарных исследовательских центров способствуют научным открытиям с ежегодным спонсируемым финансированием исследований, превышающим 175 миллионов долларов.

Регенерация пищевых продуктов – Super Simple

Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций знакомит своих онлайн-читателей с некоторыми ключевыми фактами о пищевых потерях и отходах. Сегодня мы поделимся несколькими:

• «Примерно одна треть продуктов питания, производимых в мире для потребления человеком каждый год – примерно 1,3 миллиарда тонн – теряется или выбрасывается».
• «Фрукты и овощи, а также корнеплоды и клубни имеют самый высокий уровень потерь среди всех продуктов питания.’
• «Продовольствие, которое в настоящее время расходуется впустую только в Африке, может накормить 300 миллионов человек».
• «Даже если бы можно было спасти только четверть продовольствия, которое в настоящее время теряется или выбрасывается впустую во всем мире, этого было бы достаточно, чтобы накормить 870 миллионов голодающих людей в мире».

Вау, правда? Кто поднимет на меня руку и скажет, что виновен в том, что выбросил в мусор еду, которая слегка покорежена и не была съедена в конце недели? Все виноваты в этом, но вы когда-нибудь думали, вместо того, чтобы выбросить его в мусорное ведро, на самом деле пересадить его и заново вырастить / перепрофилировать? Регенерация – это совсем другая игра.

Знаете ли вы, что существует так много овощей, зелени, бобовых и т. Д., Которые можно использовать повторно? Некоторые из них даже не нужно употреблять в пищу. Осень приближается быстро, и блоггеры по дизайну интерьеров повсюду торопятся устанавливать рамки для столов, заполненных «осенними» предметами, такими как сосновые шишки, листья и шишки. Давайте добро пожаловать к этому столу, чтобы восстановить пищу.

Знаете ли вы, что, например, свекла и редис дают красивую темно-зеленую листву с темно-красными стеблями? Они бы дополняли украшение стола по случаю вместо цветов.Например, некоторые овощи даже дают цветы при повторной посадке; чечевица (маленькие голубоватые цветки), топинамбур (маленькие желтые цветы, напоминающие подсолнухи) и нут (отлично смотрятся в подвесных корзинах и имеют белые / красновато-синие цветы).

Список овощей, которые можно вырастить и съесть, равен длине руки. На самом деле, просто делать это со своими детьми – это не только великий научный проект, но и прокладывает путь к менталитету нулевых отходов. Он учит их осознанию Земли и проблем, которые мы создали, и берет на себя ответственность за действия в своем собственном доме, но очень весело и творчески.

Некоторые идеи о еде, которые вы можете восстановить:

Тыквы:

Регенерация может происходить двумя способами. Во-первых, вы можете оставить тыквенные семечки, когда будете вырезать тыкву во время Хэллоуина, и рассыпать их снаружи, засыпав землей. Или, во-вторых, когда Хэллоуин закончится, и вы захотите выбросить тыкву, не делайте этого! Выкопайте яму, если у вас есть сад или большой глубокий горшок, и заполните ее почвой и вокруг нее, и она вырастет еще больше для вас!

Помидоры :

Многим не нравится убогая средняя часть.Не бросайте их! Вырежьте середину, оставив только семена. Промойте, удалите мякоть и высушите семена. Тогда сажайте! Их даже не нужно выращивать на улице, если на улице холодно. Просто пока они находятся под прямыми солнечными лучами и регулярно поливают в течение недели.

Зеленый лук:

Не выбрасывайте концы, просто поставьте их в небольшую вазу нижним концом вперед, верхним концом из воды. Наблюдайте в течение недели и наблюдайте, как они растут на ваших глазах.

Василий:

Магазин купил базилик увядающий и увядающий? Не отказывайтесь от этого, отрежьте стебель высотой не менее 4 см и положите в стакан с водой. Смотрите, как он увеличивается в размерах вдвое.

лук и чеснок:

Им вообще не нужна помощь, чтобы восстановиться! Кто забыл пару луков-шалот на дне миски и обнаружил, что у них проросшие корни? Пересаживайте их в почву и выращивайте самостоятельно! Положите зубчик чеснока в горшок с почвой, полейте и наблюдайте, как он растет.

Салат и сельдерей:

Остаток заканчивается? Не выбрасывайте их. Поместите их в воду и наблюдайте, как они растут, затем пересаживайте их в почву и наблюдайте, как листья и стебли удваиваются в размерах.

Ананас :

Немного досадно – выбросить голову ананаса, верно? Он большой, глупой формы и в конечном итоге разрывает все биоразлагаемые пакеты с едой. Восстановите это! Положите его в немного воды и посмотрите, как растет дно. Затем пересаживаем в почву!

Я мог бы продолжить… но я думаю, вы уловили идею!

Интересный факт: если вы оставите семена одного яблока и посадите их, вы можете обнаружить, что вырастут разные сорта яблони.Это эволюционный процесс, поскольку яблони не могут опылять сами себя и требуют, чтобы пчелы делали это за них. Одна одинокая яблоня плохо себя чувствует, тогда как две рядом с каждой растут. Узнайте больше о пчелах и опылении ЗДЕСЬ.

Продукты, которые мы пробовали:

Это результаты наших возрождений. Наиболее быстро отрастали чечевица, лук-шалот, свекла, редис. Как только они вырастут, рассмотрите возможность пересаживания их в красивые вазы и демонстрации их, как если бы они были цветами.Мы сделали, и мы думаем, что они добавляют характер нашей гостиной. К тому же это отличная тема для разговора!

Не забудьте подписаться на нас в Twitter, Instagram, Pinterest и Facebook!

---

Автор

Грейс Селус Булл – автор художественного образования и блогер-фрилансер. Ее книга «Горшок о горшках: декоративно-прикладное искусство для дома и школы» предназначена для детей от 5 до 12 лет и знакомит их с путешествием керамики во времени.Ее блог «Радужное дерево» исследует все аспекты декоративно-прикладного искусства и предназначен для детей всех возрастов. Она – мама двух девочек, обе из которых любят заниматься творчеством, и замужем за своим мужем Эндрю, который этого не делает. Следите за ней в твиттере.

---

Оригинальное содержание © 2018 Super Simple. Запрещается перепечатывать без письменного разрешения. Условия использования.

регенерации | биология | Britannica

Регенерация , в биологии – процесс, с помощью которого некоторые организмы заменяют или восстанавливают потерянные или ампутированные части тела.

Организмы заметно различаются по своей способности к регенерации частей. Некоторые выращивают новую структуру на пне старой. Посредством такой регенерации целые организмы могут резко заменить существенные части самих себя, когда они были разрезаны пополам, или могут вырастить утраченные органы или придатки. Однако не все живые существа восстанавливают части таким образом. Культя ампутированной структуры может просто зажить без замены. Это заживление ран само по себе является своего рода регенерацией на уровне организации ткани: поверхность пореза заживает, перелом кости срастается, и клетки замещают себя по мере необходимости.

Регенерация, как один из аспектов общего процесса роста, является основным атрибутом всех живых систем. Без него не могло бы быть жизни, поскольку само поддержание организма зависит от непрерывного обновления, посредством которого все ткани и органы постоянно обновляются. В некоторых случаях время от времени заменяется довольно значительное количество тканей, как, например, при последовательном образовании фолликулов в яичнике или линьке и замене волос и перьев. Чаще оборот выражается на клеточном уровне.В коже млекопитающих эпидермальным клеткам, образующимся в базальном слое, может потребоваться несколько недель, чтобы достичь внешней поверхности и оторваться. В слизистой оболочке кишечника продолжительность жизни отдельной эпителиальной клетки может составлять всего несколько дней.

Подвижные волосовидные реснички и жгутики одноклеточных организмов способны восстанавливать себя в течение часа или двух после ампутации. Даже в нервных клетках, которые не могут делиться, существует бесконечный поток цитоплазмы из тела клетки в сами нервные волокна.Новые молекулы постоянно генерируются и разлагаются, время оборота измеряется минутами или часами в случае некоторых ферментов или несколькими неделями, как в случае мышечных белков. (Очевидно, единственная молекула, освобожденная от этого неумолимого круговорота, – это дезоксирибонуклеиновая кислота [ДНК], которая в конечном итоге управляет всеми жизненными процессами.)

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Существует тесная корреляция между регенерацией и генерацией.Способы размножения организмов имеют много общего с регенеративными процессами. Вегетативное размножение, которое обычно происходит у растений, а иногда и у низших животных, представляет собой процесс, посредством которого целые новые организмы могут быть произведены из фракций родительских организмов; , например, , когда новое растение развивается из срезанной части другого растения или когда определенные черви размножаются путем разделения на две части, каждая половина затем выращивает то, что осталось. Чаще, конечно, размножение достигается половым путем слиянием яйцеклетки и спермы.Это случай, когда целый организм развивается из одной клетки, оплодотворенной яйцеклетки или зиготы. Это замечательное событие, которое происходит у всех организмов, размножающихся половым путем, свидетельствует об универсальности регенеративных процессов. В ходе эволюции регенеративный потенциал не изменился, а изменились только уровни организации, на которых он выражен. Если регенерация является адаптивным признаком, то можно ожидать, что она будет чаще происходить среди организмов, которые, по-видимому, больше всего нуждаются в такой способности, либо потому, что велик риск травмы, либо большая выгода, которую нужно получить.Однако реальное распределение возрождения среди живых существ на первый взгляд кажется довольно случайным. Действительно, трудно понять, почему некоторые плоские черви способны регенерировать головы и хвосты на любом уровне ампутации, в то время как другие виды могут регенерировать только в одном направлении или не могут регенерироваться вообще. Почему пиявки не регенерируют, в то время как их близкие родственники, дождевые черви, так легко восстанавливают утраченные части? У некоторых видов насекомых регулярно отрастают лишенные ноги, но у многих других эта способность отсутствует.Практически все современные костные рыбы могут регенерировать ампутированные плавники, но хрящевые рыбы (включая акул и скатов) не могут этого сделать. Среди земноводных саламандры регулярно регенерируют свои ноги, которые не очень полезны для передвижения в их водной среде, в то время как лягушки и жабы, которые в гораздо большей степени зависят от своих ног, тем не менее не могут их заменить. Если естественный отбор работает по принципу эффективности, то эти многочисленные несоответствия трудно объяснить.

Некоторые случаи настолько адаптивны, что появились не только механизмы регенерации, но и механизмы самоампутации, как если бы они использовали регенеративную способность. Самопроизвольная потеря части тела называется аутотомией. Деление простейшего на две клетки и разделение червя на две половины можно рассматривать как случаи аутотомии. Некоторые колониальные морские животные, называемые гидроидами, периодически сбрасывают свои верхние части. Многие насекомые и ракообразные самопроизвольно роняют ногу или коготь, если их ущипнуть или поранить.Ящерицы известны своей способностью выпускать хвосты. Даже сбрасывание оленями рогов может быть классифицировано как пример аутотомии. Во всех этих случаях аутотомия происходит в заранее определенном месте поломки. Казалось бы, где бы природа ни умудрялась добровольно потерять какую-то деталь, она дает возможность ее замены.

Иногда, когда удаляется часть данной ткани или органа, не предпринимаются попытки регенерировать утраченные структуры. Вместо этого то, что остается позади, становится больше.Подобно регенерации, это явление, известное как компенсаторная гипертрофия, может иметь место только в том случае, если некоторая часть исходной структуры остается для реакции на потерю. Если, например, удалить три четверти печени человека, оставшаяся часть увеличится до массы, эквивалентной исходному органу. Сами по себе недостающие доли печени не заменяются, но остаточные доли становятся настолько большими, насколько это необходимо, чтобы восстановить первоначальную функцию органа. Аналогичные реакции проявляют и другие органы млекопитающих.Почки, поджелудочная железа, щитовидная железа, надпочечники, гонады и легкие в различной степени компенсируют уменьшение массы за счет увеличения остальных частей.

Не обязательно, чтобы регенерирующая ткань была получена из остатка исходной ткани. Посредством процесса, называемого метаплазией, одна ткань может быть преобразована в другую. В случае регенерации хрусталика у некоторых земноводных, в ответ на потерю исходного хрусталика из глаза, новый хрусталик развивается из тканей на краю радужной оболочки на верхнем крае зрачка.Эти клетки радужной оболочки, которые обычно содержат гранулы пигмента, теряют свой цвет, быстро размножаются и собираются в сферическую массу, которая дифференцируется в новый хрусталик.

Включая приемники для начинающих, коротковолновые преобразователи, S-W супергетеродины, суперрегенераторы, телевизионные приемники

ЧИСТЫЙ !! Никаких отметок. Наклейка с адресом предыдущих владельцев на 1-й внутренней странице. Кажется непрочитанным. . . . . . . . . Перепечатка. Первоначально опубликовано: New York: Short Wave Craft, 1934.«Статьи из журнала Short wave craft» – Обложка

.

Название: Как создавать и эксплуатировать коротковолновые приемники: включая приемники для начинающих, коротковолновые преобразователи, S-W супергетеродины, суперрегенераторы, телевизионные приемники

Имя автора: Gernsback, Hugo

Номер ISBN: 9999434193

Место публикации: Публикации Линдси: 1989

Размер: Мягкая обложка

Состояние книги: Б / у – очень хорошее

Категории: Электрические

Номер продавца: 57077

Регенерация — Наука против Росомахи | пользователя Naturalish

Logan ft.Аксолотль, настоящий динамичный дуэт

Март 2017 | В преддверии премьеры « Логана», любимого суперпредставителя Америки , Росомаха вот-вот завершит 17-летний срок пребывания на киноэкране. Якобы так и есть.

Но пока один кинематографический регенератор видит, что его время в центре внимания исчезает, другой появляется, чтобы взять факел. Дэдпул смел публику в 2016 году и не похоже, что персонаж скоро выйдет из строя.

Нерушимая Кимми Шмидт

И это не случайно.Зрителям нравятся такие персонажи; нет, не разбойник нарезал их и нарезал им антигероя, а регенератор . В отличие от других сверхчеловеческих сил, лечебный фактор играет особую роль в наших отношениях с популярной научной фантастикой. Это явление тоже наступило давно.

Самое быстрое доказательство, которое я могу представить, появилось во время моего исследования для этой статьи, и помимо этого одного примера есть десятки блогов, заголовков и новостей, которые отражают это мнение: Является ли регенерация конечностей научной фантастикой? Может, не .Нечасто миры медицины и супергероя так сильно переплетаются друг с другом, и именно по этой причине в отличие от большинства других сверхспособностей, которые появляются на страницах комиксов, регенерация заслуживает более пристального внимания.

В некотором отношении мы все это почувствовали. У нас были порезы и царапины, которые исчезли в течение нескольких дней – и это врожденное для нашего понимания анатомии человека, это по-прежнему впечатляющее достижение биологии. Подумайте об этом среди других сверхспособностей, наводняющих комиксы и экраны – манипуляции с погодой, лазерные лучи, сверхскорость, неуязвимость.Список в основном состоит из способностей, которые изменяют законы физики за пределы того, что мы можем постичь. Сверхсила – еще один необычный фактор, наряду с регенерацией, который мы все можем себе представить, основываясь на нашей повседневной будничной биологии, но мы не видим статей, рекламирующих способность новых лекарств увеличивать силу сверх олимпийских уровней. А вот регенерация… снова она стоит особняком. Если вы неравнодушны к научным новостям, вы можете быть уверены, что супер-целебные таблетки, наполненные стволовыми клетками, находятся всего в нескольких десятилетиях от полок наших аптек.

Вас ввели в заблуждение, но совсем немного.

Наши достижения в медицине (настоящие, удивительные открытия в области исцеления) подпитывают историю в средствах массовой информации, которая, в свою очередь, подпитывает супергероический, вымышленный рассказ. Это цикл, который мы наблюдали, выходя из-под контроля за последние 17 лет, и это явление, подобного которому мы не видели раньше.

Но мы забегаем вперед. Возрождение началось не с Хью Джекмана в 2000 году. Его корни в фантастике о супергероях уходят гораздо глубже.Как и многие образы, которые мы видим в комиксах и боевиках сегодня, истоки (насколько я могу понять) возрождения лежат в Золотом веке научной фантастики, общепризнанном между 1938 и 1946 годами. Моя самая ранняя находка датируется 1939 годом в Эдгаре «Синтетические люди Марса» Райса Берроуза , где конечности и головы были выращены в лабораториях:

«Здесь из голов росли новые тела, а тела без головы – новые головы. Гормады, потерявшие руки или ноги, отращивали новые.Иногда эти действия шли не так, как только одна нога вырастала из шеи отрубленной головы ».

Оттуда десятки (если не сотни) итераций наводнили литературную сцену в 1940-х и 1950-х годах. В 1963 году один из самых известных регенераторов всех времен – Доктор Кто – появился на маленьком экране, и, наконец, в 1974 году мы увидели первую версию Росомахи на полках магазинов комиксов.

«Регенерация: это не всегда наука».

Но хотя мы можем отследить предварительную научно-фантастическую хронологию, все же стоит отметить, что всем этим разговорам о «возрождении» явно не хватает последовательности.Некоторые из этих самых ранних механизмов были изолированы для экспериментов в лабораториях ученых-сумасшедших; другие (например, хороший Доктор) описывают человека, который принимает новое тело после смерти. То, что мы видим в Росомахе – способность регенерировать живую ткань в любом месте и в любое время – сложнее определить в истории.

Однако настоящую науку отследить гораздо легче. Концепция регенерации определенных тканей (тех, которые естественным образом заживают у людей) изучалась задолго до современной медицинской эры; Однако начиная с 1920-х и 1930-х годов некоторые биологи начали изучать крайние пределы регенерации в животном мире.В известном исследовании, опубликованном в 1925 году, морские губки выдавливались «через кусок марли», после чего наблюдались процессы регенерации диссоциированных клеток в новые полноценные организмы. В 1938 году в отчетах начинаются эксперименты на земноводных, которые способны (в большей степени, чем большинство других позвоночных) регенерировать полные конечности в молодом возрасте, а в 1944 году в другом известном исследовании началось тестирование того, как инициировать такое возобновление роста у взрослых лягушек с помощью трансплантатов кожи.

Насколько я могу жаловаться на это, биология действительно поражает.

Такой шок, что наука о реальной жизни и адаптация к научной фантастике развивались бок о бок.(Подсказка: это происходит постоянно).

Также поразительно.

По мере того, как эта наука продолжала расширяться, ответы вскоре возникли в связи с прорывом 1981 года в области выделения стволовых клеток . Кратко суммируя несколько десятилетий исследований в один короткий абзац: стволовые клетки обнаружены в эмбрионах всех животных и, в отличие от нормальных клеток, которые живут в вашем организме, имеют неуточненный . Это означает, что они не «заранее закодированы», чтобы быть частью пальца ноги, волос или кишечника … когда они вырастут, они могут быть кем угодно.Исследование, начавшееся в 1980-х годах, проверяло, как изолировать и, возможно, активировать потенциал роста в качестве лечебного средства у взрослых людей.

В результате еще более недавних открытий секретный потенциал эмбриональных стволовых клеток был изучен еще больше. Их потенциал роста заключается в специфическом гене, который, хотя и присутствует в неопределенных эмбриональных клетках, деактивирован во взрослых клетках. У земноводных, таких как тритоны, или у более простых организмов, таких как морские губки, не наблюдается такой же деактивации, как у взрослых людей.Самое близкое, что мы подошли к пониманию регенерации, – это «включение» этого гена в клетках, которые обычно не обладают этим неопределенным потенциалом роста.

Cool.

Но независимо от того, насколько крутой станет наша научная регенерация, нам нужно квалифицироваться с большой БОЛЬШОЙ оговоркой: ни в коем случае, сейчас или навсегда в будущем, регенерация не будет происходить быстро. Несмотря на все мои исследования, самый быстрый случай регенерации тканей животных, который мне удалось найти, составил 4,4 миллиметра в день.Это удивительный подвиг биологии, но… это не Росомаха.

Герои , NBC (2006–2010). К сожалению, нереально.

И вот здесь научно-фантастическая сторона возрождения становится туманной. Пределы исцеляющих факторов, которые мы видим в комиксах или фильмах, очень редко определяются, не говоря уже о каких-либо ограничениях. Черт, Росомаха отрастил целые конечности за часы – нет, за минуты – и даже возродил целое тело за считанные секунды.

Но эта статья никогда не предназначалась, чтобы опровергнуть точность регенерации комиксов.Давайте вернемся в нужное русло.

Наука о регенерации реальна, революционна и глубоко связана с первичным электричеством, которое мы, люди, ощущаем каждый раз, когда наша реальная биология граничит с крайностями или непредсказуемостью. Научные коммуникаторы могут слегка ошибаться, когда заголовки блога читают «Тритоны регенерируют целые конечности!» без печального уточнения «… в течение нескольких недель», но кто может их винить? Это небольшое заблуждение вдохновило некоторые из самых захватывающих сверхспособностей, известных в литературе, – и все же, когда мы видим, как кожа Росомахи закрывает пулевое ранение, мы ловим себя на мысли: «Это не совсем невозможно.В конце концов, так и работает наука ».

Это недопонимание неплохое, это просто факт жизни.

Но все же это сомнительно, что это говорит о нашей связи с наукой. Импульс, который движет вперед науку, средства массовой информации и популярную культуру, находится в щекотливом балансе – слишком много сдвигов в одном направлении, и публика может установить ожидания, выходящие за рамки того, что может дать биология, что может привести к необоснованному недоверию к науке и медицине в целом.

Тем не менее, я верю в нашу стойкость.Более вероятно, что со временем, после того, как на протяжении десятилетий биологические заголовки заявляют о новых (но незначительных) прорывах в регенерации, «сверхдержава» может начать чувствовать себя хромой и устаревшей, потому что наука пытается использовать ее на каждом шагу. Биологи должны продавать свои исследования, хотите верьте, хотите нет. Им нужен крючок, и то, что мы видели за последние несколько десятилетий, является отличной отправной точкой для разговоров о стволовых клетках и регенеративных возможностях. Польза была двоякой, но не без риска.

Никто не настолько глуп, чтобы думать, что границы между лабораторными исследованиями и Дэдпулом скоро станут размытыми, но это ассоциация, которую мы подсознательно или нет в течение многих лет пропагандировали. Мы наблюдаем аналогичную тенденцию и в области инженерии – супер-костюмы, реактивные ранцы, полет без посторонней помощи – все они «в пределах досягаемости» тех достижений, которые мы слышим ежемесячно от ведущих инженеров. Верно?

Я так рад, что к науке наконец-то стали относиться серьезно.

Итак, ученые и писатели: признание и использование взаимосвязей между биологией и научной фантастикой может иметь большие последствия, к лучшему или к худшему.Это может быть путь к лучшему общению, лучшему повествованию и большему пониманию науки общественностью, но помните…

С большой силой приходит большая ответственность.

Или что-то в этом роде.

Отложено: Выдающаяся лекция Билла Брауна по биологическим наукам: Вероника Хинман

17 марта 2020 г., 12:00 – 13:00

Обращаем ваше внимание, что эта лекция перенесена.

Вероника Хинман, заведующая отделом, доктор Фредерик А. Шверц, заслуженный профессор наук о жизни Университета Карнеги-Меллона, выступит на лекции Билла Брауна по биологии на тему «Отращивание головы: регенерация морской звезды». Выдающиеся лекции по биологическим наукам названы в честь Билла Брауна, заведующего кафедрой биологических наук Университета Карнеги-Меллона с 1995 по 2000 год. В 2007 году Браун был приглашенным профессором биологических наук в Карнеги-Меллон, Катар.

О лекции:

Регенерация – это увлекательный процесс, с помощью которого животные могут восстанавливать утраченные ткани после травм. Некоторые животные, в том числе морские звезды, являются суперрегенераторами и могут подвергаться регенерации всего тела после деления пополам на две половины. Этот процесс включает в себя множество плохо изученных явлений, включая то, как оставшиеся клетки ощущают потерю ткани и как они перепрограммируются, чтобы сформировать недостающие ткани и системы органов.Я представлю нашу недавнюю работу, направленную на то, чтобы понять, как личинки морских звезд могут регенерировать переднюю часть тела, включая нервную систему, после деления пополам. Я показываю, как эволюционно консервативные раневые процессы устанавливают перепрограммирование клеточных клонов, восстанавливают передне-заднее формирование паттерна и затем воспроизводят эмбриогенез. Я представляю эти результаты в рамках эволюционной структуры этих процессов у других животных, чтобы подчеркнуть сходства и различия в этом процессе.

О спикере:

Вероника Хинман, специалист в области эволюционной биологии и биологии развития.Исследования Хинмана сосредоточены на эволюции механизмов развития, уделяя особое внимание сетям регуляции генов (GRN), сложным путям, которые контролируют экспрессию генов, которые управляют формированием сложных морфологий. То, как эти гены выражаются, приводит к огромному разнообразию жизни, присутствующей на Земле сегодня. Используя в качестве моделей иглокожих, включая морских звезд, морских огурцов и морских ежей, Хинман пытается понять, как GRN контролируют судьбу клеток во время развития и как GRN повторно используются во время регенерации.