Данный ВЧ детектор был изготовлен практически из подручных деталей с целью определения наличия в помещении передающих ВЧ устройств и нахождения их местоположения.

Изготовленный ВЧ детектор «реагирует» на работающий мобильный телефон с 2-х метров в режиме разговора, и с 4-х метров в режиме набора номера, на переносную УКВ ЧМ радиостанцию (145 МГц, 1 Вт) с 5 – 7-ми метров, передатчик на 1500 МГц 300 мВт обнаружен на расстоянии 6-ти метров.
Ток потребления от батареи в режиме ожидания 14 мА, в режиме индикации – 20 мА.

Схема детектора

Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только

Схема ВЧ детектора (Рис. 1) состоит из самого детектора на германиевых ВЧ диодах VD1 и VD2, которые для увеличения чувствительности «подперты» небольшим током через резистор R1, компаратора DA1 на операционном усилителе типа КР140УД1208 (УД1208), порог которого устанавливается резистором R2, и стабилизаторов опорных напряжений на стабилитроне VD3, диоде VD4 и интегральном стабилизаторе ST.

Решение застабилизировать напряжения пришло в процессе эксплуатации, так как по мере разряда батареи питания GB1 «уплывал» порог переключения компаратора DA1. К выходу компаратора DA1 через эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 подключен светодиод VD6 для световой и пьезоизлучатель Q1 с внутренним генератором для звуковой индикации.

Детали и сборка

Остановимся на деталях: транзистор VT1 – n-p-n маломощный. Операционный усилитель DA1 – любой другой, способный работать при напряжении питания от 6 В. Диоды VD1 и VD2 – ВЧ германиевые, от них зависит верхняя граница чувствительности прибора. Стабилитрон VD3 на напряжение стабилизации 3 – 4 В, например КС130, КС133, КС139, КС433, КС439. Светодиод VD5 зеленого цвета с падением напряжения 2 – 2,5 В.

Антенна изготовлена из отрезка коаксиального кабеля длиной 100 мм. Питается устройство от батареи типа «Крона».

Платы не травлю - нет терпения, к сожалению. Эта плата разведена с помощью карандаша и линейки, медь прорезана резаком из ножовочного полотна, поделена на контактные площадки, к которым и припаяны все элементы.
Требования к разводке и монтажу - входные цепи ОУ подальше от выходных.

Настройка

После проверки правильности монтажа, подключаем питание и измеряем указанные на схеме напряжения. Резистором R2 выставляем порог, при котором гаснет светодиод VD6.

Использование

Выставляем порог резистором R2, при приближении к району установки передатчика - загорается светодиод VD6, опять выставляем порог резистором R2 что бы погас светодиод VD6 и т.д., возможно несколько не удобно, но за 3-4 подхода можно точно определить место расположения передатчика.

Данный ВЧ детектор был изготовлен практически из подручных деталей с целью проверки наличия и местоположения передающих ВЧ устройств.

Схема ВЧ детектора (Рис. 1) состоит из самого детектора на германиевых ВЧ диодах VD1 и VD2, которые для увеличения чувствительности «подперты» небольшим током через резистор R1, компаратора DA1 на операционном усилителе типа КР140УД1208 (УД1208), порог которого устанавливается резистором R2, и стабилизаторов опорных напряжений на стабилитроне VD3, диоде VD4 и интегральном стабилизаторе ST. Решение застабилизировать напряжения пришло в процессе эксплуатации, так как по мере разряда батареи питания GB1 «уплывал» порог переключения компаратора DA1. К выходу компаратора DA1 через эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 подключен светодиод VD6 для световой и пьезоизлучатель Q1 с внутренним генератором для звуковой индикации.

Остановимся на деталях: транзистор VT1 - n-p-n маломощный кремниевый, например КТ315, КТ503, КТ3102, с любым буквенным индексом. Операционный усилитель DA1 - любой, способный работать при напряжении питания от 6 В. Диоды VD1 и VD2 - ВЧ германиевые, например 1Д507, Д310, Д311, Д18, от них зависит верхняя граница чувствительности прибора. Стабилитрон VD3 на напряжение стабилизации 3 - 4 В, например КС130, КС133, КС139, КС433, КС439. Светодиод VD5 яркий зеленого цвета с падением напряжения 2 - 2,5 В. Антенна изготовлена из отрезка коаксиального кабеля длиной 100 мм. Пьезоакустический излучатель Q1 типа KPX-1209 c внутренним генератором. Питается устройство от батареи типа «Крона». Движок резистора R2 выводим на лицевую панель для установки порога срабатывания компаратора перед началом поиска.
Настройка: после проверки правильности монтажа, подключаем питание и измеряем указанные на схеме напряжения. Резистором R2 выставляем порог, при котором гаснет светодиод VD6.

Поиск места расположения передатчика состоит в постепенном уменьшении чувствительности ВЧ-детектора резистором R2 по мере приближении к передатчику.

Изготовленный ВЧ детектор «реагирует» на работающий мобильный телефон с 2-х метров в режиме разговора, и с 4-х метров в режиме набора номера, на переносную УКВ ЧМ радиостанцию (145 МГц, 1 Вт) с 5 - 7-ми метров, и на работающий передатчик в режиме несущей на 1200 МГц 0,5 Вт с 3 - 4-х метров. Ток потребления от батареи в режиме ожидания составляет 14 мА, в режиме индикации - 20 мА.

Внешний вид устройства (Рис. 2).

Скачать схему в форматах gif и splan:

(скачувань: 101)

UR5YW, Мельничук Василий , г. Черновцы, Украина.

Настроение сейчас -

Индикатор напряженности поля может потребоваться при налаживании радиостанции или передатчика, если нужно определить уровень радиосмога и найти его источник или при поиске и обнаружении скрытых передатчиков ("шпионских радиомикрофонов"). Можно обойтись без осциллографа, даже можно обойтись без тестера, но без индикатора ВЧ поля, никогда! При кажущейся простоте - это прибор, который обладает исключительной надежностью и работает безотказно в любых условиях. Самое прекрасное, что настраивать его практически не надо (если выбраны те компоненты, которые указаны в схеме) и ему не требуется никакого внешнего питания.


схему можно сделать еще проще - и все равно будет прекрасно работать...

Как работает схема?
Сигнал с передатчика с антенны W1, через конденсатор С1 поступает на диодный детектор на VD1 и VD2, построенный по схеме удвоения напряжения. В результате на выходе детектора (правый конец диода VD2) формируется постоянное напряжение, пропорциональное интенсивности сигнала, поступающего на антенну W1. Конденсатор С2 является накопительным (если бы мы говорили о блоке питания, про него сказали «сглаживает пульсации»).

Далее продетектированное напряжение поступает либо на индикатор на светодиоде VD3, либо на амперметр, либо на вольтметр. Перемычка J1 нужна для того, чтобы было возможно отключать светодиод VD3 во время проведения измерений по приборам (он, естественно вносит сильные искажения, причем нелинейные), но в большинстве случае его можно и не отключать (если измерения носят относительный характер, а не абсолютный)
Конструкция.
От конструкции зависит очень много, прежде всего необходимо решить как вы будете использовать данный индикатор: как пробник, или как измеритель интенсивности электромагнитного поля. Если как пробник, то можно ограничится только установкой светодиода VD3. Тогда при поднесении данного индикатора к антенне передатчика он будет гореть, чем ближе к антенне, тем сильнее. Такой вариант я очень рекомендую сделать все, чтобы иметь в кармане, для «полевых испытаний аппаратуры» - элементарно просто поднести его к антенне передатчика или радиостанции, чтобы убедиться, что ВЧ часть работает.
Если необходимо измерять интенсивность (т.е. давать численные значения – это необходимо будет при настройке ВЧ-модуля), необходимо будет ставить либо вольметр, либо амперметр. На фотографиях ниже представлен гибридный вариант.

Что касается деталей, то особых требований нет. Конденсаторы самые обычные, можно SMD, можно обычные в выводных корпусах. Но, хочу предупредить схема очень чувствительна к типам диодов. С некоторыми может вообще не работать. На схеме представлены те типы диодов, с которыми она гарантированно работает. Причем лучший результат дали старые германиевые диоды Д311. При их использовании схема работает до 1 гГц (проверено!), во всяком случае какое-то напряжение на выходе разглядеть можно. Если сразу не заработало – ОБЯЗАТЕЛЬНО попробуйте другую пару диодов (как одного типа, так и разных), т.к. часто результат работы меняется в зависимости от экземпляра.
Приборы амперметр на ток до 100 мкА или вольтметр до 1 В, можно до 2-3 В.

Налаживание.
Налаживание, в принципе не требуется, все должно работать. Цель налаживания проверка работоспособности – увидеть отклонение стрелки прибора, или зажигания светодиода. Но, все-таки, я бы рекомендовал попробовать даже нормально работающий индикатор в разными типам диодов, имеющихся в наличии – может существенно увеличиться чувствительность. В любом случае надо добиваться максимального отклонения стрелки прибора
Если у вас еще не собран передатчик или у вас просто нет доступа к чему-то работающему и дающему хорошее ВЧ-поле (например, ВЧ генератора, типа Г4-116) то, чтобы проверить работу пробника можно съездить в Останкино (метро «ВДНХ») или на Шаболовскую (метро «Шаболовская»). В Останкино этот индикатор работает даже в троллейбусе, когда проезжаешь мимо башни. На Шаболовской, надо подойти почти вплотную к самой башне. Иногда источником мощных ВЧ полей служит бытовая аппаратура, если антенну пробника расположить около сетевого провода мощной нагрузки (например, утюга или чайника), то путем периодического включения-выключения можно тоже добиться отклонения стрелки прибора. Если у кого-то есть радиостанция, то для проверки работы она вполне подойдет тоже (надо его поднести к антенне, пока радиостанция находится в режиме передачи). В качестве другого варианта можно – можно использовать сигнал к кварцевого генератора от какой-либо бытовой аппаратуры (например, видеоигры, компьютера, видеомагнитофона) – для этого надо «внутри этой аппаратуры» найти кварцевый резонатор на частоту от 0.5 мГц до 70 мГц и просто прикоснуться антенной W1 к одному из его выводов (либо поднести к одному из выводов).
Столь подробное описание проверки работы пробника носит только одну цель – до постройки ВЧ модуля передатчика надо быть на 100% уверенным, что ВЧ индикатор работоспособен! ЭТО ОЧЕНЬ ВАЖНО! Пока не убедитесь, что ВЧ индикатор работает приниматься за постройку передатчика бесполезно.
Так это может выглядеть (видно, что горит VD3, естественно J1 подключена и подключен вольтметр на диапазон 2.5 В):

Перспективы и использование.
Для налаживания передатчика вместо жесткой антенны можно использовать гибкий, многожильный. При этом можно либо просто припаивать его к измеряемым точкам схемы, либо если другим проводом массу индикатора (точку соединения VD1, С2, VD3) соединить с массой налаживаемой ВЧ системы просто подносить этот гибкий антенный провод к тестовой точке или контуру (не припаивая). Если на контуре нет экрана – иногда бывает достаточно просто поднести антенный провод индикатора к катушке контура. В данном случае все зависит от интенсивности ВЧ напряжения в измеряемой системе.
Вместо амперметра или вольтметра можно попробовать подключить наушники – тогда можно будет услышать сигнал передатчика, так например, рекомендуется делать в книге Борисова «Юный радиолюбитель».
Этот же пробник (если подключен вольтметр), зная частоту на которой работает ВЧ система может помочь довольно точно измерить мощность сигнала. При этом надо снять показания прибора на минимально возможном расстоянии от антенны, затем чуть дальше (измерив это расстояние линейкой), затем подставив в формулу (ее надо поискать в справочниках - на память я не помню) получить значение в dB. Естественно, то желательно данную операцию провести, например, с радиостанцией мощность которой известна, и только потом измерять мощность неизвестно источника. Конечно надо учитывать, что частоты эталонной радиостанции и вашего источника одни и те же, т.к. хоть в нашем случае в описанном пробнике нет входного контура он все же обладает частотоизбирающими свойствами за счет конструкции (длина антенны, емкости монтажа и т.д.)

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.

Детектирование ЧМ-сигналов может производиться с помощью описанных выше схем АМ-детекторов после преобразования изменения частоты в изменение амплитуды.

Для этого преобразования могут использоваться любые цепи с линейно изменяющейся АЧХ, например, \(LC\)-контур, расстроенный относительно частоты ЧМ сигнала так, что середина левого или правого ската его АЧХ совпадает с несущей частотой сигнала. Упрощенная схема и диаграммы работы ЧМ-детектора с такой цепью приведены на рис. 3.6-8.

Рис. 3.6-8. Упрощенная схема ЧМ-детектора с одиночным контуром (а) и диаграммы его работы (б)

Для улучшения характеристик детектора вместо одиночного контура может использоваться сбалансированная пара \(LC\)-контуров (рис. 3.6-9). Детектор содержит два резонансных контура, два диода и два фильтра НЧ, выполненных на \(RC\)-цепочках. Резонансные контуры несколько расстроены относительно несущей частоты ЧМ сигнала.

Рис. 3.6-9. Упрощенная схема ЧМ-детектора с двумя контурами (а) и диаграммы, поясняющие его работу (б)

Описанные простейшие решения ЧМ-детекторов имеют достаточно ограниченное применение. Шире известны т.н. детектор-дискриминатор и дробный детектор (детектор отношений ), в них схемы включения входных контуров и детектирующих диодов несколько сложнее, но обеспечивают лучшие характеристики.

Пример схемы частотного детектора-дискриминатора (также его иногда называют дифференциальным детектором ) приведен на рис. 3.6-10.

Рис. 3.6-10. Схемы детектора-дискриминатора (а) и векторные диаграммы, поясняющие принцип его работы (б)

В этой схеме имеется два резонансных индуктивно связанных контура \(L1C1\) и \(L2C2\), которые настраиваются точно на частоту сигнала ПЧ. Напряжения, снимаемые с противоположных ветвей контура \(L2C2\), выпрямляются на диодах \(VD1\), \(VD2\) и затем подаются на нагрузку в виде сопротивлений \(R1\), \(R2\) (конденсаторы \(C6\), \(C7\) шунтируют нагрузку по радиочастоте, предотвращая проникновение в последующие каскады радиочастотной составляющей). При совпадении частоты входного сигнала \(U_{вх}\) с резонансной частотой контура \(L2C2\) сигнал \(U_2\), снимаемый с этого контура, на 90° опережает входной сигнал (заметим, что напряжение подводимое в среднюю точку \(L2\) равно \(U_{вх}\)). Поскольку выпрямленные напряжения \(U_{R1}\), \(U_{R2}\), действующие на резисторах \(R1\), \(R2\), пропорциональны напряжениям \(U_3\), \(U_4\) (рис. 3.6‑10б), то результирующее напряжение на выходе детектора, равное разности \(U_{R1}\) – \(U_{R2}\), при резонансной частоте будет равно нулю (\(U_{вых} = U_{R1} – U_{R2} = 0\)). При изменении частоты сигнала будет наблюдаться фазовый сдвиг между входным сигналом и сигналом, выделяемым на контуре \(L2C2\), отличный от 90°. Из-за этого выпрямленные напряжения \(U_{R1}\) и \(U_{R2}\) окажутся различными и на выходе детектора появится сигнал соответствующего знака и амплитуды.

Основными свойствами детектора-дискриминатора являются:

• высокая линейность передаточной характеристики, однако чувствительность к амплитудным помехам очень высока, поэтому необходимо применение ограничителя амплитуды на входе детектора;
• оба контура детектора настраиваются на частоту несущей входного сигнала;
• при равенстве частоты входного сигнала частоте настройки резонансных контуров напряжение на выходе детектора равно нулю.

Степень нелинейных искажений и крутизна характеристики детектора определяется фактором связи между контурами. В пределах заданной максимальной девиации частоты ЧМ сигнала характеристика детектора должна быть линейной. Расширить полосу пропускания (крутизна при этом будет снижаться) можно, зашунтировав один или оба контура резисторами с небольшими сопротивлениями, т.е. снизив добротности контуров.

На низких частотах (465 кГц и ниже) может применяться простой детектор-дискриминатор, схема которого приведена на рис. 3.6-11.

Рис. 3.6-11. Простой детектор-дискриминатор для низких частот (465 кГц и менее)

Работа этого детектора происходит следующим образом. Сигнал ПЧ ограничивается диодами \(VD1\), \(VD2\) и подается на последовательный колебательный контур \(L1C3\), настроенный точно на промежуточную частоту. Напряжения, снятые с конденсатора и катушки контура, выпрямляются диодами \(VD3\), \(VD4\) и в противофазе складываются на выходе. При резонансе эти напряжения равны, и выходное напряжение детектора равно нулю. При изменении частоты сигнала соотношение напряжений изменяется. Это приводит к появлению выходного напряжения соответствующего знака.

В высококачественных связных приемниках с высоким значением промежуточной частоты (более 5...9 МГц) часто применяются кварцевые-дискриминаторы. В них вместо традиционных \(LC\)-контуров используются кварцевые резонаторы на соответствующие частоты. Это позволяет добиться высокой стабильности и симметричности амплитудно-частотной характеристики детектора. Примеры таких детекторов приведены на рис. 3.6-12 и 3.6-13.

Рис. 3.6-12. ЧМ детектор с кварцевым дискриминатором

Рис. 3.6-13. ЧМ-детектор с дискриминатором на двух кварцах

В схеме детектора на рис. 3.6‑12 используется один кварцевый резонатор \(BQ1\), через который сигнал ПЧ подается на один из диодов детектора. На другой диод сигнал ПЧ поступает через конденсатор \(C1\) с емкостью, равной параллельной емкости кварца. Продетектированные напряжения складываются в противоположной полярности на выходе дискриминатора. На частотах, близких к частоте последовательного резонанса, сопротивление кварца мало, и высокочастотное напряжение на диоде \(VD2\) больше, чем на \(VD3\). На выходе при этом появляется продетектированное напряжение положительной полярности. На частотах, близких к частоте параллельного резонанса, сопротивление кварца велико и выходное напряжение отрицательно. Ширина дискриминационной характеристики детектора примерно соответствует расстоянию между частотами последовательного и параллельного резонансов кварца. Ее можно увеличить почти вдвое, если вместо конденсатора \(C1\) включить другой кварц с частотой последовательного резонанса, равной частоте параллельного резонанса кварца \(BQ1\). Похожее решение реализовано в схеме на рис. 3.6-13.

Пример схемы дробного детектора с симметричным заземлением нагрузки (резисторы \(R5\) и \(R6\)) относительно диодов \(VD1\), \(VD2\) приведен на рис. 3.6-14. Такой детектор также часто называют симметричным детектором отношений .

Рис. 3.6-14. Схема дробного ЧМ-детектора (детектор отношений)

Эквивалентные добротности контуров \(Q_э\) выбираются в пределах 50...75 (на частотах более 6 МГц). При этом для хорошего подавления амплитудной модуляции и достижения малых нелинейных искажений необходимо, чтобы конструктивная добротность \(Q_к\) была в два-три раза больше \(Q_э\). Индуктивность обмотки \(L2\) выбирают в пределах \({0,25...0,5} \cdot L1\), а добротность - 40...60. Коэффициенты связи между обмотками: \(k_{св 12} \approx 40/Q_э\), \(k_{св 13} \approx 0,5/Q_э\).

На рис. 3.6-15...3.6-18 приводится несколько конкретных реализаций диодных ЧМ детекторов (детекторов отношений), применяемых в бытовых и связных приемниках.

Рис. 3.6-15. Детектор отношений для узкополосной ЧМ

Рис. 3.6-16. Простой детектор отношений для бытового приемника