Джон Рейнарц и его легендарный радиоприёмник
27 ноября 1923 года американские радиолюбители Джон Рейнарц (John L. Reinartz, 1QP) и Фред Шнелль (Fred H. Schnell, 1MO) провели двустороннюю трансатлантическую радиосвязь с радиолюбителем из Франции Леоном Делоем (Leon Deloy, F8AB) на длине волны около 100 м. Это событие оказало огромное влияние на развитие мирового радиолюбительского движения и радиосвязи на коротких волнах. Одним из решающих факторов повлиявшим на успех оказалась доработка Шнеллем и Рейнарцем схемы регенеративного радиоприёмника Армстронга. Доработки оказались настолько удачными, что для конструкций подобных приёмников фамилии «Шнелль» и «Рейнарц» стали именами нарицательными.
Всезнающая Wikipedia про Джона Рейнарца не смогла мне сообщить ничего. Этот исторический очерк написан по следам разрозненных публикаций американских радиолюбителей, а также материалам январского выпуска журнала «QST» за 1924 год и номера 23–24 журнала «Радиолюбитель» за 1926 год.
Джон Рейнарц родился в 6 марта 1894 года в Германии. В 1904 году Рейнарцы переехали из Германии в Южный Манчестер, Коннектикут, США. В 1908 году Джон заинтересовался радио, а в 1915 одним из первых в стране вступил в национальную ассоциацию радиолюбителей США (ARRL).
Начиналась эра освоения радиоволн. И ведущие лаборатории мира, и простые энтузиасты искали технические решения радиоприёмных и радиопередающих устройств. Как я уже писал в предыдущих статьях цикла, электромашинные генераторы и кристаллические детекторы активно вытеснялись тогда решениями на электронных лампах.
Одним из прорывов того времени было изобретение Армстронгом регенеративного радиоприёмника. Решение было простым, дешёвым, и позволяло создать устройство для дальнего радиоприёма всего на одной радиолампе. Сложность заключалась в механической настройке положения катушки обратной связи. Чем выше была частота приёма, тем более «острой» оказывалась эта настройка.
Джон Рейнарц значительно усовершенствовал схему Армстронга, жёстко закрепив катушку обратной связи. Регулировка величины обратной связи в приёмнике Рейнарца (Reinartz Tuner) осуществлялась конденсатором переменной ёмкости (КПЕ). Для снижения «остроты» настроек КПЕ применялись верньерные устройства.
В отличие от Армстронга, который всю свою жизнь судился по своим патентам и приоритетам, Рейнарц просто опубликовал свою конструкцию в июньском номере «QST» за 1921 год. Далее последовали ещё две статьи с усовершенствованиями.
В публикации американского радиолюбителя John Dilks (K2TQN) есть пример реализации приёмника Рейнарца на одной лампе:
Ламповая схемотехника подкупает суровой красотой технических решений. Всё на своих местах, ничего лишнего.
В очерке я специально решил не приводить схем из публикаций 20-х годов XX века, а обратился к хрестоматийному первому изданию «Юного радиолюбителя» Борисова. Вот как просто и наглядно показана у него работа приёмника прямого усиления на одной лампе:
Работу резонансного контура на входе схемы и головного телефона с блокировочным конденсатором на выходе мы разобрали в статье про «кристадин» Лосева. Разберём работу цепи RcCc на входе триодного усилителя.
Цепь RcCc называется «гридлик» (от англ.: grid leak — утечка сетки), с её помощью производится «сеточное детектирование», когда усилитель на лампе и детектирует сигнал, и усиливает его.
График (а) показывает анодный ток усилителя, когда «гридлик» отсутствует. Мы видим, что входной сигнал усиливается напрямую.
После включения «гридлика» в цепи управляющей сетки наблюдаем в анодных цепях пульсации тока (график б). Блокировочный конденсатор отфильтровывает высокочастотные составляющие (график в), и мы получаем в телефонах сигналы звуковой частоты.
Теперь посмотрим, что сделали с этой схемой Армстронг и Рейнарц:
Армстронг ввёл в анодные цепи усилителя катушку обратной связи. При положительной обратной связи к сигналу в катушке резонансного контура добавляется сигнал из катушки обратной связи. Уровень обратной связи выбирается так, чтобы усилитель находился на грани самовозбуждения, что обеспечивает максимальный уровень усиления входного сигнала.
При приёме на коротких волнах настройка схемы Армстронга для работы в регенерационном режиме была проблематичной: малейшее перемещение катушки обратной связи приводило к большим изменениям параметров приёма.
Джон Рейнарц решил проблему, зафиксировав взаимное положение катушек L1 и L2 так, чтобы взаимоиндукции между ними и изменения ёмкости КПЕ обратной связи Соб хватало для работы приёмника в режиме регенерации в широком диапазоне волн.
Для повышения стабильности работы в анодные цепи лампы был введён дроссель Др. Он обеспечивал развязку высокочастотных цепей приёмника от низкочастотных и эффективно отфильтровывал из сигнала звуковой частоты радиочастотную составляющую.
Для «растяжки» настроек частоты и обратной связи использовались верньеры — понижающие редукторы между ручками настройки и осями конденсаторов. Эти технические решения обеспечивали плавную настройку частоты приёма, и что главное — уровня обратной связи.
При настройке приёмника на радиостанцию сначала выставляли уровень обратной связи по возрастанию громкости шумов эфира. Приёмник, по сути, входил в режим «автодина», т.е. начинал работать как гетеродинный приёмник. При настройке на частоту станции в этом случае сначала возникал свист от биений собственных колебаний и частоты несущей. Таким образом принимали работу радиотелеграфом (CW).
При приёме вещательных радиостанций (AM) настройку частоты продолжали до получения «нулевых биений», и тогда величину обратной связи уменьшали, ориентируясь на качество звука.
Кстати, был замечен интересный эффект: регенеративный приёмник при неточной настройке на станцию зачастую начинал подстраивать частоту и фазу собственных колебаний по сигналу несущей. Этой автоподстройкой обеспечивался синхронный режим приёма.
Регенеративные приёмники обладают как рядом достоинств, так и рядом недостатков.
К достоинствам надо отнести высокое соотношение «цена-качество». Кроме того, «регенераторы» обеспечивали в использовании определённую универсальность: они обеспечивали приём вещательных станций в режиме регенерации; режиме генерации они работали как гетеродинные приёмники, и на них можно было принимать радиотелеграф.
Основным недостатком была необходимость постоянной регулировки обратной связи и паразитное излучение приёмника в эфир. Вспомните про Ваську Табуреткина!
После войны регенеративные приёмники стали вытесняться супергетеродинными. Но это уже другая история…
От автора
В 20-е годы Джон Рейнарц занимался изучением распространения коротких волн. Побывал в арктической экспедиции.
С 1933 года работал в RCA.
В 1938 году поступил на флот, закончил службу в 1946 году капитаном.
В 1946 году вернулся на работу в RCA.
С 1949 года работал в Eimac.
1 февраля 1960 года состоялся грандиозный банкет по поводу выхода Рейнарца на пенсию, в котором приняло участие более двухсот именитых радиолюбителей.
Скончался 18 сентября 1964 года.
Использованные источники:
1. «QST», 1924, №1
2. «Радиолюбитель», 1926, №23–24
3. Борисов В.Г. Юный радиолюбитель — М.: Госэнергоиздат, 1951
Другие публикации цикла:
1. Нижегородская радиолаборатория и любительская радиосвязь на КВ
2. Нижегородская радиолаборатория и радиоприёмники на кристаллических детекторах
3. Нижегородская радиолаборатория и «кристадин» Лосева
4. Джон Рейнарц и его легендарный радиоприёмник
