Широкополосный свч детектор обнаружитель схема. Детектор излучения
Ну, в общем, все как всегда. Потребовался мне детектор СВЧ излучений. Интернет схемами не богат. Да и такие они старые и непотребные. Ничего мне не подходило... А надо было сделать что-то портативное и экономичное, чтобы схема работала минимум от 3 В, например от батареи мобильного телефона.
Кроме того, в «техзадании» я поставил такие условия:
устройство может выявить современные СВЧ «жучки» (радиозакладки);
поможет в настройке систем охраны (радиолучевые датчики);
может проверить медицинское
оборудование, работающее на СВЧ;
поможет обнаружить утечки в волноводах вашей СВЧ
аппаратуры;
может стать частью охранной системы.
А также поможет проверить, исправна ли ваша микроволновка, к примеру. Или обнаружить СВЧ поле вокруг нее. Проверить автономно работающие трубки домашнего телефона. Ну и другие, стандартные, или придуманные вами, области применения.
О принципах работы и сказать особо нечего. Детектор - как детектор, лишь на сверхвысокие частоты. Волновод позволяет данному детектору задать (указать) направление на излучение. Если его использовать как контрольный приемник или детектор наличия излучения, то волновод можно вообще не применять....
Рис.1
В своих устройствах я стремлюсь к максимально простоте (как и в военном оборудовании).
В схеме (рис.1) применены самые обычные детали. Не СМД. Хотя нет ничего проще, чем выполнить схему и в СМД-варианте. Но для этого надо самостоятельно разводить плату под эти элементы.
В подобных конструкциях обычно рекомендуют применять советские диоды на 3 см диапазон с наибольшей эффективностью преобразования, типа 2А203А. Потом идут 2А202А... , а вот Д405 уже устарел и имеет невысокие параметры, тем более что он смесительный. Хотя работать будет. И достать его легче. По этой ссылке есть данные и по Д405 диодам, в разделе смесительных http://www.npptez.ru/en/production/micr ... 59-41.html .
С диодом Д405 или подобным - обращаться следует очень аккуратно!!! Статики ужасно боится! Обязательно заземлиться, заземлить инструмент, которым достаем диод из упаковки. Волновод должен быть такой конструкции, чтоб диод не нужно было припаивать! Эти диоды не паяют!!! (Соответственно, стенки волновода, с которыми контактируют выводы диода, должны быть изолированы друг от друга).
Транзистор я применил КТ6113. Можно любой другой, который поменьше шумит, например, КТ3102Е (Д) и т.п.
Микросхема МС34119, думаю, известна всем. На СМР приведены и ссылка на даташит.
Динамик - это простые наушники с сопротивлением 32 Ом. Разъем под наушники у меня распаян таким образом, что катушки наушников включены последовательно.
Вся конструкция уместилась на макетной плате, размерами меньше спичечного коробка.
Волновод под СВЧ-диод Д405 подойдет любой. От любой старой конструкции. Но его можно изготовить самостоятельно - это просто коробочка под СВЧ-диод, выполнена из фольгированного текстолита. Хотя она может быть из жести или алюминия с ровной гладкой поверхностью стенок. Примерные размеры (точность тут не важна): высота = 20 мм, ширина = 22 мм, длина = 30 мм.
Рис.2
В данной конструкции волновод сделан без рупора. На фото (рис.2) он показан с СВЧ диодом за стеклом, что вносит большие потери. Вместо стекла лучше всего на суперклей или термоклей посадить тонкую фторопластовую пластинку, можно из плотного мелкопористого пенопласта. Ещё лучше – антенну, типа «диэлектрической морковки» из фторопласта, плотно вставленную в волновод.
Устройство питается от 2,5 - 4 В, и потребляет в данном варианте 4 мА.
Ну, а так сложного ничего в конструкции СВЧ детектора нет. Настройка не требуется. Получилось так, что он принимает частоты (это лишь примерно!!!) от 4 до, как минимум, 12 ГГц.
Кирилл Сотников,
г. Новосибирск
Этот простой детектор я не собирался рисовать. Но масса писем с вопросами по настройке моих конвертеров MMDS показала, что даже начинающие радиолюбители пытаются повторить их. Не советовал бы браться за СВЧ устройства новичкам в радиотехнике. Опытные радиолюбители всегда имеют под рукой подобные самодельные “фишечки” вроде этого детектора. Вот для тех, у кого еще такой приставки нет, эта публикация.Этот пробничек я сделал для настройки в.ч. трактов своих спутниковых приемников и использовал совместно с генератором качающейся частоты. Оказалось, что его удобно использовать не только для СВЧ но и других радиоустройств, даже для тех к которым у меня были заводские измерительные приборы. И последущие 15 лет я постоянно им пользовался.
Основой пробника является СВЧ диод от пеленгаторов или радарных установок. В старой военной технике он часто использовался. Надев на него ПХВ трубку обернул его медной лентой с заземляющим хвостиком и припаял непосредственно на тонкий вывод диода разделительный конденсатор КМ-4а и резистор. Выводом этого конденсатора касался исследуемой схемы. Второй вывод диода и получившийся цилиндр медного экрана завершил пружинящими контактами. Эту насадку одевал на коаксиальную головку осциллографического щупа. Потом я делал такие детекторы с разными диодами как самостоятельные осциллографические щупы.
Почему нужен осциллограф? Оказалось, что применение именно осциллографа как индикатора выпрямленного постоянного тока имеет много преимуществ. Во первых у осциллографа высокоомный вход (обычно 1 МОм) и получившийся пробник мало нагружает обмеряемую цепь. К тому же высокоомная нагрузка детектора обеспечивает его линейность, что позволяет измерять очень малые напряжения (милливольты). Высокая чувствительность осциллографа и динамичное отображение огибающей измеряемого сигнала позволяют использовать пробник для сравнения частот методом биений на гармониках радиочастотного генератора (ГСС), наблюдать процессы самовозбуждения схем, большие шумы и вообще сигнал в динамике. Диод детектора предназначен для рабочих длинн
|
Практически каждый начинающий радиолюбитель пробовал собрать радиожучок. На нашем сайте есть немало схем, многие из которых содержат всего один транзистор, катушку и обвязку - несколько резисторов и конденсаторов. Но даже столь простую схему будет нелегко правильно настроить не имея специальных приборов. Про волномер и ВЧ частотомер говорить не будем - как правило начинающие радиолюбители ещё не обзавелись такими сложными и дорогими приборами, но собрать простой детектор ВЧ не просто надо, а обязательно надо.
Ниже показаны детали, для него.
Данный детектор позволяет определить, идёт ли излучение высокой частоты, то есть генерирует ли передатчик хоть какой нибудь сигнал. Конечно он не покажет частоту, но для этого можно воспользоваться обычным ФМ радиоприёмником.
Конструкция ВЧ детектора может быть любой: навесной монтаж или небольшая пластмассовая коробочка, куда поместится стрелочный индикатор и другие детали, а антенну (кусочек толстого провода 5-10 см) выведем наружу. Конденсаторы могут применяться любых типов, допустимо отклонения номиналов деталей в очень широких пределах.
Детали детектора радиочастотных излучений:
- Резистор 1-5 килоом;
- Конденсатор 0,01-0,1 микрофарад;
- Конденсатор 30-100 пикофарад;
- Диод Д9, КД503 или ГД504.
- Стрелочный микроамперметр на 50-100 микроампер.
Сам индикатор может быть любым, даже если он на большой ток или напряжение (вольтметр), просто открываем корпус и убираем шунт внутри прибора, превращая его в микроамперметр.
Если вы не знаете характеристик индикатора, то чтоб узнать на какой он ток, просто подключите к омметру сначала на заведомо известный ток (где указана маркировка) и запомните процент отклонения шкалы.
А потом подключите неизвестный стрелочный прибор и по отклонению стрелки станет понятно, на какой ток он расчитан. Если индикатор на 50 мкА дал полное отклонение, а неизвестный прибор при том же напряжении - половину, значит он на 100 мкА.
Для наглядности собрал детектор ВЧ сигнала навесным монтажом и провёл измерения излучения от свежесобранного ФМ радиомикрофона.
При питании схемы передатчика от 2В (сильно севшая крона), стрелка детектора отклоняется на 10% шкалы. А при свежей батарейке 9В - почти половину.
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в устройствах детектирования СВЧ-сигналов. Техническим результатом является повышение чувствительности. Технический результат достигается за счет выполнения в отрезке 3 линии передачи выреза 6 длиной /2, где - средняя рабочая длина волны в линии, и размещения в вырезе 6 проводящего СВЧ-элемента 7, связанного с отрезком 3 посредством встречно включенных СВЧ-диодов 8 и 9 и конденсатора 11. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунки к патенту РФ 2350973
Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для детектирования СВЧ-сигналов.
Известен детектор СВЧ, реализованный в коаксиальном исполнении (патент США №3693103, НКИ 329/162, 1972 г.). Недостатком указанного детектора СВЧ является невысокая чувствительность.
В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрана амплитудная детекторная секция СВЧ, являющаяся по своему функциональному назначению детектором СВЧ-сигнала (авторское свидетельство СССР №1483389, кл. G01R 21/12, 1989 г.). Детектор СВЧ состоит из отрезка линии передачи, в котором выполнен продольный вырез длиной /4, где - средняя рабочая длина волны в линии. Ширина выреза не превышает половины ширины отрезка линии передачи. В вырезе установлены последовательно соединенные СВЧ-диод и конденсатор. При подаче на входной СВЧ-соединитель падающей СВЧ-мощности и подсоединения к выходному СВЧ-соединителю согласованной СВЧ-нагрузки продетектированное напряжение выводится из точки соединения СВЧ-диода с конденсатором через низкочастотный фильтр на низкочастотный соединитель.
Недостатком указанного детектора СВЧ является невысокая чувствительность, обусловленная тем, что СВЧ-диод работает только в течение половины периода падающей СВЧ-мощности из-за его расположения в вырезе отрезка линии передачи длиной /4.
Задача, решаемая изобретением, - повышение чувствительности.
Указанная задача решается тем, что в детекторе СВЧ, содержащем корпус, отрезок линии передачи, в котором выполнен продольный вырез, ширина которого не превышает половины ширины отрезка линии передачи, входной и выходной СВЧ-соединители, низкочастотный фильтр, подсоединенный к низкочастотному соединителю, и конденсатор, длина продольного выреза выбрана равной половине средней рабочей длины волны в линии; в упомянутом вырезе размещен проводящий СВЧ-элемент, концы которого соединены с отрезком линии передачи посредством встречно включенных СВЧ-диодов, при этом проводящий СВЧ-элемент в точке, равноотстоящей от его концов, соединен с конденсатором, подсоединенным к отрезку линии передачи, и с низкочастотным фильтром.
Проводящий СВЧ-элемент может быть выполнен в виде отрезка полосковой или коаксиальной линии передачи.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана конструкция детектора СВЧ, на фиг.2 приведена его схема электрическая принципиальная.
Детектор СВЧ состоит из согласованных входного и выходного СВЧ-соединителей 1 и 2 соответственно и отрезка 3 линии передачи, выполненной на СВЧ-диэлектрической пластине 4, которая закреплена в корпусе 5. В отрезке 3 выполнен продольный вырез 6 длиной /2, где - средняя рабочая длина волны в линии. Ширина выреза 6 рассчитывается по наилучшему КСВН (коэффициенту стоячей волны нагрузки) и не превышает половины ширины отрезка 3. В вырезе 6 с зазором относительно отрезка 3 размещен проводящий СВЧ-элемент 7, концы которого соединены с отрезком 3 посредством встречно включенных СВЧ-диодов 8 и 9. Элемент 7 может быть выполнен в виде отрезка полосковой или коаксиальной линии передачи.
В точке 10, равноотстоящей от концов проводящего СВЧ-элемента 7 (на расстоянии /4 от них), элемент 7 подключен к конденсатору 11, связанному с отрезком линии передачи 3. К точке 10 подключен одним концом низкочастотный фильтр 12, другой конец которого подсоединен к низкочастотному (НЧ) соединителю 13. В режиме детектирования падающей СВЧ-мощности к выходному СВЧ-соединителю 2 подключается согласованная СВЧ-нагрузка 14. Внешние проводники соединителей 1, 2 и 13 соединены с корпусом 5.
Заявляемый детектор СВЧ работает следующим образом. Сигнал СВЧ подается на входной СВЧ-соединитель 1, первую половину периода СВЧ-волны детектируется СВЧ-диодом 8 и через конденсатор 11 поступает в согласованную СВЧ-нагрузку 14. Во второй половине периода СВЧ-волны сигнал СВЧ проходит через конденсатор 11, детектируется СВЧ-диодом 9 и поступает в согласованную нагрузку 14. Постоянный ток смещения СВЧ-диодов 8 и 9 протекает по цепи: корпус 5, согласованная СВЧ-нагрузка 14, выходной СВЧ-соединитель 2, СВЧ-диоды 8 и 9, точка 10 соединения конденсатора 11 с проводящим СВЧ-элементом 7, фильтр 12, низкочастотный соединитель 13, входное сопротивление внешней низкочастотной нагрузки, корпус 5.
Высокая чувствительность по напряжению и, соответственно, высокий уровень выходного продетектированного низкочастотного напряжения обеспечиваются в заявляемом детекторе СВЧ за счет выполнении в отрезке линии передачи 3 выреза 6 длиной /2 и размещения в вырезе 6 проводящего СВЧ-элемента 7, связанного с отрезком 3 линии передачи посредством встречно включенных СВЧ-диодов 8 и 9 и конденсатора 11, что позволяет детектировать СВЧ-сигнал в оба полупериода падающей СВЧ-волны. В диапазоне частот от 1,5 ГГц до 10 ГГц чувствительность по напряжению составляет не менее 3 В/мВт, а в диапазоне частот от 4 ГГц до 8 ГГц превышает 15 В/мВт.
Детектор СВЧ может быть использован в качестве смесителя СВЧ, при этом напряжения входного сигнала и гетеродина подаются на входной и выходной СВЧ-соединители соответственно, а сигнал промежуточной частоты снимается с низкочастотного соединителя.
Детектор СВЧ может быть реализован в полосковом и коаксиальном вариантах при выполнении проводящего СВЧ-элемента в виде отрезка полосковой или коаксиальной линии передачи соответственно.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Детектор СВЧ, содержащий корпус, отрезок линии передачи, в котором выполнен продольный вырез, ширина которого не превышает половины ширины отрезка линии передачи, входной и выходной СВЧ-соединители, низкочастотный фильтр, подсоединенный к низкочастотному соединителю, и конденсатор, отличающийся тем, что длина продольного выреза выбрана равной половине средней рабочей длины волны в линии; в упомянутом вырезе размещен проводящий СВЧ-элемент, концы которого соединены с отрезком линии передачи посредством встречно включенных СВЧ-диодов, при этом проводящий СВЧ-элемент в точке, равноотстоящей от его концов, соединен с конденсатором, подсоединенным к отрезку линии передачи, и с низкочастотным фильтром.
2. Детектор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что проводящий СВЧ-элемент выполнен в виде отрезка полосковой линии передачи.
3. Детектор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что проводящий СВЧ-элемент выполнен в виде отрезка коаксиальной линии передачи.