Detektory signálu frekvenční modulace (FM). Jednoduché DIY indikátory mikrovlnného pole Arrow RF detektor

Záření. Detektor RF záření pomáhá určit funkčnost štěnice, kterou jste sami sestavili. Detektor vysokofrekvenčního záření slouží jako nástavec k multimetru, digitálnímu i ručičkovému, v tom není rozdíl, to hlavní co potřebujete je mikroampérmetr.

Tester DT-830 zpočátku používají většinou začátečníci kvůli jeho nízké ceně.

Ale skoro každý v domě má ukazovací přístroje: voltmetry, ampérmetry, mikroampérmetry atd., které dostal od svých otců a dědů nebo z nějakého starého zařízení.

HF indikační obvod

Obecně platí, že tento obvod může vyrobit každý, kdo ví, jak správně držet páječku.

Jedním z nepříjemných faktorů, které mají nováčci, je získání RF (vysokofrekvenční) diody, tyto diody se dodávají v následujících balíčcích:

Takové diody jsou velmi běžné a nacházejí se téměř na každé třetí desce s díly.

Dost teorie, pojďme k praxi. K výrobě vysokofrekvenčního detektoru budeme potřebovat:

Rezistor 1-3 kiloohmy;
- Kondenzátor 0,01-0,05 mikrofaradů;
- Kondenzátor 50-100 pikofaradů;
- HF dioda..
- Multimetr (nebo číselník mikroampérmetr).

Jsou pouze 4 díly. Celé to zapájíme takto:

To je vše, náš detektor vysokofrekvenčního záření je připraven! A můžete jej použít k určení přítomnosti štěnic v kanceláři nebo jiných zdrojů radiového záření. S uv. Vařit.

Mezi mnoha nabíjecími obvody pro autobaterie zveřejněnými na internetu, zvláštní pozornost zaslouží automatické nabíječky. Taková zařízení vytvářejí řadu vymožeností při servisu baterií. Z publikací věnovaných automat nabíječky, nutno poznamenat dílo. Tato zařízení nejen nabíjejí baterie, ale také je školí a obnovují.

Detekci FM signálů lze provést pomocí výše popsaných obvodů AM detektoru po převedení změny frekvence na změnu amplitudy.

Pro tento převod lze použít jakýkoli obvod s lineárně se měnící frekvenční odezvou, například obvod \(LC\) rozladěný vzhledem k frekvenci FM signálu tak, že střed levého nebo pravého sklonu jeho frekvenční odezvy se shoduje. s nosnou frekvencí signálu. Zjednodušené schéma a schémata činnosti FM detektoru s takovým obvodem jsou na Obr. 3,6-8.

Rýže. 3,6-8. Zjednodušené schéma FM detektoru s jedním obvodem (a) a schémata jeho činnosti (b)

Pro zlepšení charakteristik detektoru lze místo jednoho obvodu použít vyváženou dvojici obvodů \(LC\) (obr. 3.6-9). Detektor obsahuje dva rezonanční obvody, dvě diody a dva dolní propusti vyrobené na řetězcích \(RC\). Rezonanční obvody jsou poněkud rozladěné vzhledem k nosné frekvenci FM signálu.

Rýže. 3,6-9. Zjednodušené schéma FM detektoru se dvěma obvody (a) a schémata vysvětlující jeho činnost (b)

Popsaná nejjednodušší řešení pro FM detektory mají dosti omezené uplatnění. Tzv detektor-diskriminátor A zlomkový detektor (detektor vztahů), v nich jsou obvody pro připojení vstupních obvodů a detekční diody poněkud složitější, ale poskytují lepší charakteristiky.

Příklad obvodu frekvenčního detektoru-diskriminátoru (někdy také nazývaného diferenciální detektor) je znázorněn na Obr. 3,6-10.

Rýže. 3,6-10. Detektor-diskriminační obvody (a) a vektorová schémata vysvětlující princip jeho činnosti (b)

V tomto obvodu jsou dva rezonanční indukčně vázané obvody \(L1C1\) a \(L2C2\), které jsou naladěny přesně na frekvenci mezifrekvenčního signálu. Napětí odebraná z protilehlých větví obvodu \(L2C2\) jsou usměrněna na diodách \(VD1\), \(VD2\) a následně přivedena do zátěže ve formě odporů \(R1\), \(R2 \) (kondenzátory \( C6\), \(C7\) odvádějí zátěž radiofrekvenčně, čímž zabraňují pronikání radiofrekvenční složky do dalších stupňů). Když se frekvence vstupního signálu \(U_(in)\) shoduje s rezonanční frekvencí obvodu \(L2C2\), signál \(U_2\) odebraný z tohoto obvodu je 90° před vstupním signálem (pozn. že napětí dodávané do středního bodu \ (L2\) se rovná \(U_(in)\)). Protože usměrněná napětí \(U_(R1)\), \(U_(R2)\), působící na rezistory \(R1\), \(R2\), jsou úměrná napětím \(U_3\), \( U_4\) ( obr. 3.6‑10b), pak bude výsledné napětí na výstupu detektoru rovné rozdílu \(U_(R1)\) – \(U_(R2)\), na rezonanční frekvenci nulové ( \(U_(out) = U_(R1) – U_(R2) = 0\)). Když se frekvence signálu změní, bude pozorován fázový posun mezi vstupním signálem a signálem izolovaným na obvodu \(L2C2\), odlišný od 90°. Z tohoto důvodu se budou usměrněná napětí \(U_(R1)\) a \(U_(R2)\) lišit a na výstupu detektoru se objeví signál odpovídajícího znaménka a amplitudy.

Hlavní vlastnosti detektoru-diskriminátoru jsou:

• vysoká linearita přenosové charakteristiky, nicméně citlivost na amplitudové rušení je velmi vysoká, proto je nutné na vstupu detektoru použít omezovač amplitudy;
• oba obvody detektoru jsou naladěny na nosnou frekvenci vstupního signálu;
• když je frekvence vstupního signálu rovna ladicí frekvenci rezonančních obvodů, je napětí na výstupu detektoru nulové.

Stupeň nelineárního zkreslení a strmost charakteristiky detektoru je určena vazebným faktorem mezi obvody. V rámci dané maximální frekvenční odchylky signálu FM musí být odezva detektoru lineární. Propustné pásmo můžete rozšířit (strmost se sníží) bočníkem jednoho nebo obou obvodů s odpory s nízkými odpory, tzn. snížení faktoru kvality obvodů.

Na nízké frekvence ax (465 kHz a níže), lze použít jednoduchý detektor-diskriminátor, jehož schéma je na Obr. 3,6-11.

Rýže. 3,6-11. Jednoduchý detektor-diskriminátor pro nízké frekvence (465 kHz a méně)

Tento detektor funguje následovně. Mezifrekvenční signál je omezen diodami \(VD1\), \(VD2\) a je přiveden do sériového oscilačního obvodu \(L1C3\), naladěného přesně na mezifrekvenci. Napětí odebraná z kondenzátoru a cívky obvodu jsou usměrněna diodami \(VD3\), \(VD4\) a sčítána v protifázi na výstupu. Při rezonanci jsou tato napětí stejná a výstupní napětí detektoru je nulové. Když se změní frekvence signálu, změní se poměr napětí. To vede ke vzniku výstupního napětí odpovídajícího znaménka.

V kvalitních komunikačních přijímačích s vysokou mezifrekvencí (více než 5...9 MHz) se často používají quartzové diskriminátory. Místo tradičních \(LC\) obvodů používají pro odpovídající frekvence křemenné rezonátory. To umožňuje dosáhnout vysoké stability a symetrie amplitudově-frekvenční odezvy detektoru. Příklady takových detektorů jsou na obr. 3,6-12 a 3,6-13.

Rýže. 3,6-12. FM detektor s quartzovým diskriminátorem

Rýže. 3,6-13. FM detektor s diskriminátorem na dvou quartz

V obvodu detektoru na Obr. 3.6‑12 používá jeden křemenný rezonátor \(BQ1\), přes který je IF signál přiváděn do jedné z diod detektoru. Mezifrekvenční signál je přiváděn do další diody přes kondenzátor \(C1\) s kapacitou rovnou paralelní kapacitě křemene. Zjištěná napětí jsou sčítána v opačné polaritě na výstupu diskriminátoru. Při frekvencích blízkých sériové rezonanční frekvenci je křemenný odpor nízký a vysokofrekvenční napětí na diodě \(VD2\) je větší než na \(VD3\). V tomto případě se na výstupu objeví detekované napětí s kladnou polaritou. Při frekvencích blízkých paralelní rezonanční frekvenci je křemenný odpor vysoký a výstupní napětí záporné. Šířka rozlišovací charakteristiky detektoru přibližně odpovídá vzdálenosti mezi frekvencemi sériové a paralelní křemenné rezonance. Může se téměř zdvojnásobit, pokud místo kondenzátoru \(C1\) zařadíte další křemen se sériovou rezonanční frekvencí rovnou paralelní rezonanční frekvenci křemene \(BQ1\). Obdobné řešení je implementováno v obvodu na Obr. 3,6-13.

Příklad obvodu zlomkový detektor se symetrickým uzemněním zátěže (odpory \(R5\) a \(R6\)) vzhledem k diodám \(VD1\), \(VD2\) je znázorněno na Obr. 3,6-14. Tento detektor je také často nazýván symetrický poměrový detektor.

Rýže. 3,6-14. Obvod zlomkového FM detektoru (poměrový detektor)

Ekvivalentní činitele kvality obvodů \(Q_e\) se volí v rozsahu 50...75 (při frekvencích nad 6 MHz). Zároveň je pro dobré potlačení amplitudové modulace a dosažení nízkých nelineárních zkreslení nutné, aby faktor kvality návrhu \(Q_k\) byl dvakrát až třikrát větší než \(Q_e\). Indukčnost vinutí \(L2\) je zvolena v rozsahu \((0,25...0,5) \cdot L1\) a faktor kvality je 40...60. Koeficienty vazby mezi vinutími: \(k_(st 12) \cca 40/Q_e\), \(k_(st 13) \cca 0,5/Q_e\).

Na Obr. 3.6-15...3.6-18 uvádí několik specifických implementací diodových FM detektorů (poměrových detektorů) používaných v domácnostech a komunikačních přijímačích.

Rýže. 3,6-15. Poměrový detektor pro úzkopásmové FM

Rýže. 3,6-16. Jednoduchý detektor vztahů pro domácí přijímač

Byl jsem velmi překvapen, když můj jednoduchý podomácku vyrobený detektor-indikátor odešel z váhy vedle fungující mikrovlnné trouby v naší pracovní jídelně. Je to všechno stíněné, možná je tam nějaká porucha? Rozhodl jsem se, že se podívám na svůj nový sporák. Indikátor se také vychýlil na plný rozsah!

Sbírám takový jednoduchý ukazatel pro krátká doba pokaždé, když jdu na terénní testy vysílacích a přijímacích zařízení. Hodně to pomáhá při práci, nemusíte s sebou tahat spoustu vybavení, vždy je snadné zkontrolovat funkčnost vysílače jednoduchým domácím výrobkem (kde anténní konektor není úplně zašroubovaný, nebo jste zapomněli pro zapnutí napájení). Zákazníkům se tento styl retro indikátoru velmi líbí a musí jej nechat jako dárek.

Výhodou je jednoduchost provedení a nedostatek výkonu. Věčné zařízení.

Je to snadné, mnohem jednodušší než úplně stejný „Detektor ze síťového prodlužovacího kabelu a misky džemu“ v rozsahu středních vln. Místo síťový extender(tlumivky) - kus měděný drát Analogicky můžete mít několik drátů paralelně, nebude to horší. Samotný drát ve formě kruhu o délce 17 cm, tloušťce alespoň 0,5 mm (pro větší flexibilitu používám tři takové dráty) je jako oscilační obvod níže a se smyčkovou anténou horní části rozsahu, který se pohybuje od 900 do 2450 MHz (výše jsem nekontroloval výkon). Je možné použít složitější směrovou anténu a přizpůsobení vstupu, ale taková odchylka by neodpovídala názvu tématu. Variabilní, vestavěný nebo jen kondenzátor (alias umyvadlo) není potřeba, pro mikrovlnku jsou dvě přípojky vedle sebe, už kondenzátor.

Není třeba hledat germaniovou diodu, nahradí ji PIN dioda HSMP: 3880, 3802, 3810, 3812 atd., nebo HSHS 2812 (použil jsem). Pokud se chcete pohybovat nad frekvencí mikrovlnné trouby (2450 MHz), volte diody s nižší kapacitou (0,2 pF), vhodné mohou být diody HSMP -3860 - 3864 Při instalaci se nepřehřívejte. Je nutné pájet bodově rychle, za 1 sekundu.

Místo vysokoimpedančních sluchátek je zde číselník. Magnetoelektrický systém má výhodu setrvačnosti. Filtrační kondenzátor (0,1 µF) napomáhá hladkému pohybu jehly. Čím vyšší je odpor indikátoru, tím citlivější je měřič pole (odpor mých indikátorů se pohybuje od 0,5 do 1,75 kOhm). Informace obsažené ve vychylující se nebo cukající šipce působí na přítomné magicky.

Takový polní indikátor, instalovaný vedle hlavy člověka mluvícího mobilním telefonem, nejprve vyvolá údiv na tváři, možná člověka vrátí do reality a zachrání ho před možnými nemocemi.

Pokud máte ještě sílu a zdraví, určitě najeďte myší na některý z těchto článků.

Místo ukazovacího zařízení můžete použít tester, který bude měřit stejnosměrné napětí na nejcitlivějším limitu.

Mikrovlnný indikační obvod s LED.

Mikrovlnný indikátor s LED.

Zkusil jsem to LED jako indikátor. Tento design může být navržen ve formě klíčenky pomocí ploché 3voltové baterie nebo vložen do prázdného pouzdra na mobilní telefon. Pohotovostní proud zařízení je 0,25 mA, provozní proud přímo závisí na jasu LED a bude asi 5 mA. Napětí usměrněné diodou se zesílí operační zesilovač, hromadí se na kondenzátoru a otevírá klíčové zařízení na tranzistoru, čímž se rozsvítí LED.

Pokud se úchylkoměr bez baterie odchýlil v okruhu 0,5 - 1 metr, tak se barevná hudba na diodě posunula až o 5 metrů a to jak z mobilu, tak z mikrovlnné trouby. V barevné hudbě jsem se nemýlil, přesvědčte se sami maximální výkon dojde pouze při hovoru na mobilním telefonu a při hlasitém hluku na pozadí.

Nastavení.

Shromáždil jsem několik takových indikátorů a okamžitě fungovaly. Ale stále existují nuance. Po zapnutí by mělo být napětí na všech pinech mikroobvodu, kromě pátého, rovné 0. Pokud tato podmínka není splněna, připojte první pin mikroobvodu přes odpor 39 kOhm k mínus (zem). Stává se, že konfigurace mikrovlnných diod v sestavě se neshoduje s výkresem, takže se musíte držet elektrické schéma, a před instalací bych poradil diody prozvonit, zda vyhovují.

Pro snadné použití můžete citlivost zhoršit snížením odporu 1 mOhm nebo zkrácením délky závitu drátu. S daným hodnocením pole lze mikrovlnné základní telefonní stanice snímat v okruhu 50 - 100 m.
S takovým indikátorem můžete sestavit mapu životního prostředí své oblasti a zvýraznit místa, kde se nemůžete poflakovat s kočárky nebo zůstat s dětmi po dlouhou dobu.

Být pod anténami základnové stanice bezpečnější než v okruhu 10 - 100 metrů od nich.

Díky tomuto zařízení jsem přišel na to, že mobilní telefony lepší, to znamená, že mají méně záření. Jelikož se nejedná o reklamu, řeknu to čistě důvěrně, šeptem. Nejlepší telefony jsou moderní s přístupem k internetu, čím dražší, tím lepší.

Analogový indikátor úrovně.

Rozhodl jsem se, že zkusím udělat mikrovlnný indikátor trochu složitější, k čemuž jsem k němu přidal analogový hladinoměr. Pro pohodlí jsem použil stejnou základnu prvků. Ve schématu jsou tři operační zesilovače DC s různým ziskem. V rozložení jsem se usadil na 3 kaskádách, i když si můžete naplánovat 4. pomocí mikroobvodu LMV 824 (4. operační zesilovač v jednom balení). Po použití energie z 3, (3,7 telefonní baterie) a 4,5 voltu jsem dospěl k závěru, že je možné se obejít bez klíčového stupně na tranzistoru. Tak jsme dostali jeden mikroobvod, mikrovlnnou diodu a 4 LED. S přihlédnutím k podmínkám silných elektromagnetických polí, ve kterých bude indikátor pracovat, jsem použil blokovací a filtrační kondenzátory pro všechny vstupy, zpětnovazební obvody a napájení operačního zesilovače.
Nastavení.
Po zapnutí by mělo být napětí na všech pinech mikroobvodu, kromě pátého, rovné 0. Pokud tato podmínka není splněna, připojte první pin mikroobvodu přes odpor 39 kOhm k mínus (zem). Stává se, že konfigurace mikrovlnných diod v sestavě se neshoduje s výkresem, takže je třeba dodržet elektrické schéma a před instalací bych vám doporučil zazvonit diody, abyste zajistili jejich shodu.

Tento prototyp byl již testován.

Interval od 3 rozsvícených LED po zcela zhasnuté je cca 20 dB.

Napájení od 3 do 4,5 voltů. Pohotovostní proud od 0,65 do 0,75 mA. Provozní proud při rozsvícení 1. LED je od 3 do 5 mA.

Tento indikátor mikrovlnného pole na čipu se 4. operačním zesilovačem sestavil Nikolai.
Zde je jeho schéma.

Rozměry a označení kolíků mikroobvodu LMV824.

Instalace mikrovlnného indikátoru na čipu LMV824.

Mikroobvod podobný parametry jako MC 33174D, který obsahuje čtyři operační zesilovače, je vyroben v dip pouzdru a má větší velikost, a proto je vhodnější pro amatérskou radiovou instalaci. Elektrická konfigurace kolíků se zcela shoduje s mikroobvodem L MV 824 Pomocí mikroobvodu MC 33174D jsem vytvořil rozložení mikrovlnného indikátoru se čtyřmi LED. Mezi kolíky 6 a 7 mikroobvodu je paralelně přidán rezistor 9,1 kOhm a kondenzátor 0,1 μF. Sedmý kolík mikroobvodu je připojen přes odpor 680 Ohm ke 4. LED. Standardní velikost dílů je 06 03. Prkénko na krájení je napájeno lithiovým článkem 3,3 - 4,2 voltů.

Indikátor na čipu MC33174.

Zadní strana.

Originální design ekonomického polního ukazatele je suvenýr vyrobený v Číně. Tato levná hračka obsahuje: rádio, hodiny s datumovkou, teploměr a nakonec ukazatel pole. Neorámovaný, zaplavený mikroobvod spotřebovává zanedbatelně málo energie, protože pracuje v režimu časování, reaguje na aktivaci mobilního telefonu ze vzdálenosti 1 metru a simuluje několik sekund LED indikace nouzového poplachu se světlomety. Takové obvody jsou implementovány na programovatelných mikroprocesorech s minimálním počtem dílů.

Doplnění komentářů.

Měřiče selektivního pole pro amatérské pásmo 430 - 440 MHz
a pro pásmo PMR (446 MHz).

Indikátory mikrovlnných polí pro amatérská pásma od 430 do 446 MHz lze selektivně upravit přidáním přídavného obvodu L ke SK, kde L to je závit drátu o průměru 0,5 mm a délce 3 cm a SK je trimovací kondenzátor s nominální hodnotou 2 - 6 pF . Samotný závit drátu může být volitelně proveden ve formě 3-otáčkové cívky se stoupáním navinutým na trnu o průměru 2 mm se stejným drátem. Anténa ve formě kusu drátu o délce 17 cm musí být připojena k obvodu přes vazební kondenzátor 3,3 pF.

Rozsah 430 - 446 MHz. Místo otočky je zde stupňovitě vinutá cívka.

Diagram pro rozsahy 430 - 446 MHz.

Montáž frekvenčního rozsahu 430 - 446 MHz.

Mimochodem, pokud to s mikrovlnným měřením jednotlivých frekvencí myslíte vážně, můžete místo obvodu použít selektivní filtry SAW. V rozhlasových prodejnách hlavního města je jejich sortiment v současnosti více než dostatečný. Po filtru budete muset do obvodu přidat RF transformátor.

To je ale jiné téma, které neodpovídá názvu příspěvku.

Často je potřeba vyrábět jednoduchá kontrola provozuschopnost RC vysílače, zda správně funguje on i jeho anténa, zda vysílač vysílá do vzduchu elektromagnetické vlny. V tomto případě vám velmi pomůže jednoduchý indikátor elektromagnetické pole. S jeho pomocí můžete zkontrolovat činnost koncového stupně jakéhokoli vysílače používaného v modelování v rozsahu od několika MHz do 2,5 GHz. Mohou také zkontrolovat provoz mobilního telefonu pro přenos.

Zařízení je založeno na detektoru zdvojení napětí založeném na mikrovlnných diodách sovětské výroby typu KD514. Princip fungování je jasný z schematický diagram. Na připojovací bod diody je připojena anténa délky 20.....25 cm z drátu. 1.....2 mm. K diodám je připojen filtrační kondenzátor (trubkový, keramický) o kapacitě cca 2200 pF. Diody s kondenzátorem jsou připájeny na vývody mikroampérmetru, což je přístroj pro indikaci přítomnosti elektromagnetického pole. Katoda pravé diody podle obvodu je připájena na svorku „+“ a anoda levé diody podle obvodu diody je připájena na svorku „-“. Indikační anténu lze umístit ve vzdálenosti několika centimetrů (vysílač 2,4 GHz popř mobilní telefon) do 1 metru,
pokud vysílač pracuje v rozsahu 27......40 MHz. Takové vysílače mají teleskopickou anténu.
Všechny díly jsou umístěny na kusu DPS. Filtrační kondenzátor je umístěn ve spodní části desky a na fotografii není vidět.

Schématický diagram

Fotografie.