Детектор вч излучения. Прибор для измерения электромагнитного излучения: что это, для чего нужен, как сделать своими руками. Как сделать прибор для измерения электромагнитного излучения своими руками

Прибор для измерения электромагнитного излучения позволяет выявить негативные волны, идущие от передающих электричество), бытовой техники, электрооборудования. Ионизирующие и неионизирующие потоки невозможно пощупать или увидеть. Несмотря на это, они могут отрицательно влиять на здоровье человека. Между прочим, ученые всего мира продолжают дискуссии о пользе и вреде этих сигналов (ультрафиолетовое, рентгеновское излучение, радиоволны).

Большая опасность таится не в отдельно взятой волне, а в накоплении электромагнитного фона, чему подвержены все живые организмы. Предполагают, что это может приводить к мутациям, изменениям ДНК и раковым заболеваниям.

Профессиональные модификации

Рассмотрим характеристики и возможности приспособлений для измерения ЭМИ, которые используются в экологических службах. Наиболее популярными и точными считаются модификации ПЗ-41 и ПЗ-31.

Прибор для измерения электромагнитного излучения ПЗ-31 предназначен для определения среднеквадратичных параметров интенсивности электрических и магнитных полей. Кроме того, он измеряет амплитуду и импульсы модуляции, концентрацию потока энергии, соответствие электромагнитных полей стандартам СаНПиН и ГОСТА.

Возможности устройства ПЗ-31:

• Фиксирование усредненных показаний результатов текущих параметров концентрации потока энергии и интенсивности магнитных полей за истекшие шесть минут.
• Отбор и сохранение в оперативной памяти полученной информации с возможностью вывода сведений и предельных значений в течение трех с половиной дней работы (от усредненных до предельных значений в диапазоне 1-832).
• Исследование местоположения излучения.
• Выдача звукового сигнала при достижении предельных показателей.

Особенности

Прибор для измерения электромагнитного излучения ЛЭП и других источников марки ПЗ-31 обладает следующим частотным диапазоном:

• По отношению к электрическому полю - 0,03-300 МГц при разности измерения от 2 до 600 В/м.
• В части магнитного компонента - 0,01-30 МГц (0,5-16 А/м).
• В плане концентрирования потока энергии - 300-40000 МГц (0,265-100000 мкВт/кв. см).

Основными плюсами устройства является компактность, малый вес, простота в эксплуатации, длительность работы не менее 60 часов.

ПЗ-41

Этот прибор для измерения электромагнитного излучения в квартире также подходит в качестве тестера при аттестации рабочего места. У него выше точность по выявлению неионизирующих волн. Приспособление обладает широким охватом всевозможных частот, включая длинные сигналы и микроволны. Агрегат позволяет произвести высокоточные замеры радиоактивности любого электрического оборудования.

Меры предосторожности

Абсолютно обезопасить себя от негативного воздействия ЭМИ в современном мире невозможно. Тем не менее прибор для измерения электромагнитного излучения от ЛЭП и других источников электричества позволит выявить особо опасные зоны и предпринять соответствующие меры.

Правила безопасности:

• Желательно не устанавливать бытовые устройства в зоне отдыха, что даст возможность минимизировать воздействие вредного излучения.
• Стараться чаще бывать на природе, вдали от любых источников электричества.
• Регулярно принимать душ или ванну, что позволяет уменьшить статический фон организма, который вырабатывает собственное электромагнитное поле.
• Своевременно менять технику, поскольку некоторые детали после истечения гарантированного срока начинают выделять больше радиоактивных волн.

Как сделать прибор для измерения электромагнитного излучения своими руками?

Это устройство не выдает показатели, однако позволяет услышать электромагнитное поле. Для его изготовления потребуется старый кассетный плеер и клей. Мини-магнитофон необходимо разобрать и вынуть аккуратно основную плату. Главная рабочая деталь - это считывающая головка. Около нее имеется пара проводов на болтах. Крепление следует открутить, а головка останется висеть на шлейфе.

Затем плата помещается обратно в корпус, а оставшийся элемент приклеивается снаружи при помощи клея. В качестве динамика будет служить внешний аналог либо наушники. Прислонив считывающую головку к телевизору, вы услышите электромагнитное излучение. Чем новее телевизионный приемник, тем слабее звук, что говорит о пониженном количестве ЭМИ. Считывать информацию можно на расстоянии до 400 мм. Примечательно, что излучение дают любые мобильные телефоны, зарядка для них и даже телевизионный пульт.

Детектор СВЧ-волн

Схема такого самодельного прибора состоит из нескольких блоков, включающих в себя измерительную головку, питающие источники, микроамперметр, рабочую плату.

Головка для измерения - это вибратор полуволнового типа, к которому присоединяются диоды типа Д-405, дающие возможность выпрямлять ток Кроме того, на нем крепится конденсатор на 1000 пФ на текстолитовой пластине.

Полуволновой вибратор представляет собой пару отрезков трубок диаметром 10 мм и длиной 70 мм. Подойдут заготовки из алюминия или другого немагнитного материала. Минимальное расстояние между краями элементов составляет не более 10 мм, чтобы была возможность размещения диода. Предельная дистанция между торцами труб не должно превышать 150 мм, что соизмеримо с половиной длины волны частоты в 1ГГц.

Чем толще будут трубки, тем меньше вибратор подвергается искажению величины, в зависимости от частоты сигнала. Для точной градации шкалы необходимо использовать калиброванный генератор нужной частоты. Разметку желательно проводить нескольких частот. Такое приспособление позволит ориентировочно измерить ЭМИ, но не является сверхточным устройством. Как альтернатива, имеется возможность приобретения комплекта деталей для создания детектора, который можно собрать самостоятельно, однако погрешность будет и у него.

В заключение

Заботясь о своем здоровье в плане влияния ЭМИ на организм, многие пользователи задумываются, как называется прибор для измерения электромагнитного излучения? Выше рассмотрены несколько профессиональных и самодельных моделей. Если вы озабочены возможностью проявления негативного поля, лучше обратиться к специалистам. Приблизительные значения можно выявит при помощи бытовых и самодельных приспособлений.

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

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.

В настоящем справочном пособии приведены сведения об использовании тайников различных типов. В книге рассматриваются возможные варианты тайников, способы их создания и необходимые при этом инструменты, описываются приспособления и материалы для их сооружения. Даны рекомендации по устройству тайников дома, в автомобилях, на приусадебном участке и т. п.

Особое место уделено способам и методам контроля и защиты информации. Приведено описание специального промышленного оборудования, используемого при этом, а также устройств, доступных для повторения подготовленными радиолюбителями.

В книге дано подробное описание работы и рекомендации по монтажу и настройке более 50 устройств и приспособлений, необходимых при изготовлении тайников, а также предназначенных для их обнаружения и обеспечения сохранности.

Книга предназначена для широкого круга читателей, для всех, кто пожелает ознакомиться с этой специфической областью творения рук человеческих.

Промышленные приборы обнаружения радиозакладок, кратко рассмотренные в предыдущем разделе, стоят достаточно дорого (800- 1500 USD) и могут оказаться вам не по карману. В принципе, использование специальных средств оправдано лишь тогда, когда специфика вашей деятельности может привлечь внимание конкурентов или криминальных группировок, и утечка информации может привести к фатальным последствиям для вашего бизнеса и даже здоровья. Во всех остальных случаях опасаться профессионалов промышленного шпионажа не приходится и нет необходимости тратить огромные средства на специальную аппаратуру. Большинство ситуаций может свестись к банальному подслушиванию разговоров начальника, неверного супруга или соседа но даче.

При этом, как правило, используются радиозакладки кустарного производства, обнаружить которые можно более простыми средствами - индикаторами радиоизлучений. Изготовить эти приборы без труда можно самостоятельно. В отличии от сканеров, индикаторы радиоизлучений регистрируют напряженность электромагнитного поля в конкретном диапазоне длин волн. Чувствительность их невысока, поэтому обнаружить источник радиоизлучения они могут только в непосредственной близости от него. Низкая чувствительность индикаторов напряженности поля имеет и свои положительные стороны - существенно уменьшается влияние мощных радиовещательных и других промышленных сигналов на качество обнаружения. Ниже мы рассмотрим несколько простых индикаторов напряженности электромагнитного поля КВ, УКВ и СВЧ диапазонов.

Простейшие индикаторы напряженности электромагнитного поля

Рассмотрим простейший индикатор напряженности электромагнитного поля в диапазоне 27 МГц. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Простейший индикатор напряженности поля диапазона 27 MГц

Он состоит из антенны, колебательного контура L1C1, диода VD1, конденсатора С2 и измерительного прибора.

Работает устройство следующим образом. Через антенну на колебательный контур поступают ВЧ колебания. Контур отфильтровывает колебания диапазона 27 МГц из смеси частот. Выделенные колебания ВЧ детектируются диодом VD1, благодаря чему на выход диода проходят только положительные полуволны принимаемых частот. Огибающая этих частот представляет собой НЧ колебания. Остатки ВЧ колебании фильтруются конденсатором С2. При этом через измерительный прибор потечет ток, который содержит переменную и постоянную составляющие. Измеряемый прибором постоянный ток примерно пропорционален напряженности поля, действующей в месте приема. Этот детектор можно выполнить в виде приставки к любому тестеру.

Катушка L1 диаметром 7 мм с подстроечным сердечником имеет 10 витков провода ПЭВ-1 0,5 мм. Антенна выполнена из стальной проволоки длиной 50 см.

Чувствительность прибора можно значительно повысить, если перед детектором установить усилитель ВЧ. Принципиальная схема такого устройства представлена на рис. 5.18.

Рис. 5.18. Индикатор с усилителем ВЧ

Эта схема, по сравнению с предыдущей, имеет более высокую чувствительность передатчика. Теперь излучение может быть зафиксировано на расстоянии несколько метров.

Высокочастотный транзистор VT1 включен по схеме с общей базой и работает в качестве селективного усилителя. Колебательный контур L1C2 включен в его коллекторную цепь. Связь контура с детектором осуществляется через отвод от катушки L1. Конденсатор СЗ отфильтровывает высокочастотные составляющие. Резистор R3 и конденсатор С4 выполняют функцию фильтра НЧ.

Катушка L1 намотана на каркасе с подстроечным сердечником диаметром 7 мм проводом ПЭВ-1 0,5 мм. Антенна выполнена из стальной проволоки длиной около 1 м.

Для высокочастотного диапазона 430 МГц можно также собрать очень простую конструкцию индикатора напряженности поля. Принципиальная схема такого прибора приведена на рис. 5.19,а. Индикатор, схема которого показана на рис. 5.19,б, позволяет определить направление на источник излучения.

Рис. 5.19. Индикаторы диапазона 430 МГц

Индикатор напряженности поля диапазона 1.. 200 МГц

Проверить помещение на наличие подслушивающих устройств с радиопередатчиком можно при помощи несложного широкополосного индикатора напряженности поля со звуковым генератором. Дело в том, что некоторые сложные «жучки» с радиопередатчиком включаются на передачу только тогда, когда в помещении раздаются звуковые сигналы. Такие устройства трудно обнаружить при помощи обычного индикатора напряженности, нужно постоянно разговаривать или включить магнитофон. Рассматриваемый детектор имеет собственный источник звукового сигнала.

Принципиальная схема индикатора показана на рис. 5.20.

Рис. 5.20. Индикатор напряженности поля диапазона 1…200 МГц

В качестве поискового элемента использована объемная катушка L1. Ее достоинство, по сравнению с обычной штыревой антенной, заключается в более точной индикации места установки передатчика. Сигнал, наведенный в этой катушке, усиливается двухкаскадным усилителем высокой частоты на транзисторах VT1, VT2 и выпрямляется диодами VD1, VD2. По наличию постоянного напряжения и его величине на конденсаторе С4 (в режиме милливольтметра работает микроамперметр М476-Р1) можно определить наличие передатчика и его местоположения.

Комплект съемных катушек L1 позволяет находить передатчики различной мощности и частоты в диапазоне от 1 до 200 МГц.

Генератор звука состоит из двух мультивибраторов. Первый, настроенный на частоту 10 Гц, управляет вторым, настроенным на частоту 600 Гц. В результате чего формируются пачки импульсов, следующие с частотой 10 Гц. Эти пачки импульсов поступают на транзисторный ключ VT3, в коллекторной цепи которого включена динамическая головка В1, размещенная в направленном боксе (пластмассовая труба длиной 200 мм и диаметром 60 мм).

Для более удачных поисков желательно иметь несколько катушек L1. Для диапазона до 10 МГц катушку L1 нужно намотать проводом ПЭВ 0,31 мм на пустотелой оправке из пластмассы или картона диаметром 60 мм, всего - 10 витков; для диапазона 10-100 МГц каркас не нужен, катушка наматывается проводом ПЭВ 0,6…1 мм, диаметр объемной намотки около 100 мм; число витков - 3…5; для диапазона 100–200 МГц конструкция катушки такая же, но она имеет всего один виток.

Для работы с мощными передатчиками можно использовать катушки меньшего диаметра.

Заменив транзисторы VT1, VT2 на более высокочастотные, например КТ368 или КТ3101, можно поднять верхнюю границу частотного диапазона обнаружения детектора до 500 МГц.

Индикатор напряженности поля диапазона 0,95…1,7 ГГц

В последнее время в составе радиозакладок все чаще используются передающие устройства сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. Это обусловлено тем, что волны этого диапазона хорошо проходят через кирпичные и бетонные стены, а антенна передающего устройства имеет малые габариты при большой эффективности ее использования. Для обнаружения СВЧ излучения радиопередающего устройства, установленного в вашей квартире, можно использовать прибор, схема которого приведена на рис. 5.21.

Рис. 5.21. Индикатор напряженности поля диапазона 0,95…1.7 ГГц

Основные характеристики индикатора:

Диапазон рабочих частот, ГГц…………….0,95-1,7

Уровень входного сигнала, мВ…………….0,1–0,5

Коэффициент усиления СВЧ сигнала, дБ…30 - 36

Входное сопротивление, Ом………………75

Потребляемый ток не более, мЛ………….50

Напряжение питания, В…………………….+9 - 20 В

Выходной СВЧ сигнал с антенны поступает на входной разъем XW1 детектора и усиливается СВЧ усилителем на транзисторах VT1 - VT4 до уровня 3…7 мВ. Усилитель состоит из четырех одинаковых каскадов, выполненных на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, с резонансными связями. Линии L1 - L4 служат коллекторными нагрузками транзисторов и имеют индуктивное сопротивление 75 Ом на частоте 1,25 ГГц. Разделительные конденсаторы СЗ, С7, C11 имеют емкостное сопротивление 75 Ом на частоте 1,25 ГГц.

Такое построение усилителя позволяет добиться максимального усиления каскадов, однако неравномерность коэффициента усиления в рабочей полосе частот достигает 12 дБ. К коллектору транзистора VT4 подключен амплитудный детектор на диоде VD5 с фильтром R18C17. Продетектированный сигнал усиливается усилителем постоянного тока на ОУ DA1. Его коэффициент усиления по напряжению равен 100. К выходу ОУ подключен стрелочный индикатор, показывающий уровень выходного сигнала. Подстроенным резистором R26 балансируют ОУ так, чтобы компенсировать начальное напряжение смещения самого ОУ и собственные шумы СВЧ усилителя.

На микросхеме DD1, транзисторах VT5, VT6 и диодах VD3, VD4 собран преобразователь напряжения для питания ОУ. На элементах DD1.1, DD1.2 выполнен задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы с частотой следования около 4 кГц. Транзисторы VT5 и VT6 обеспечивают усиление по мощности этих импульсов. На диодах VD3, VD4 и конденсаторах С13, С14 собран умножитель напряжения. В результате на конденсаторе С14 формируется отрицательное напряжение - 12 В при напряжении питания усилителя СВЧ +15 В. Напряжения питания ОУ стабилизированы на уровне 6,8 В стабилитронами VD2 и VD6.

Элементы индикатора размещены на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Плата заключена в латунный экран, к которому припаяна по периметру. Элементы находятся со стороны печатных проводников, вторая, фольгированная сторона платы служит общим проводом.

Линии L1 - L4 представляют собой отрезки медного посеребренного провода длиной 13 и диаметром 0,6 мм. которые впаяны в боковую стенку латунного экрана на высоте 2,5 мм над платой. Все дроссели - бескаркасные с внутренним диаметром 2 мм, намотаны проводом ПЭЛ 0.2 мм. Отрезки провода для намотки имеют длину 80 мм. Входным разъемом XW1 служит кабельный (75 Ом) разъем С ГС.

В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ и полстроечные СП5-1ВА, конденсаторы КД1 (С4, С5, С8-С10, С12, С15, С16) диаметром 5 мм с отпаянными выводами и КМ, КТ (остальные). Оксидные конденсаторы - К53. Электромагнитный индикатор с током полного отклонения 0.5…1 мА - от любого магнитофона.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7, К1561ЛА7, К553УД2 - на К153УД2 или КР140УД6, КР140УД7. Стабилитроны - любые кремниевые с напряжением стабилизации 5,6…6,8 В (КС156Г, КС168А). Диод VD5 2А201А можно заменить на ДК-4В, 2А202А или ГИ401А, ГИ401Б.

Налаживание устройства начинают с проверки цепей питания. Временно отпаивают резисторы R9 и R21. После подачи положительного напряжения питания +12 В измеряют напряжение на конденсаторе С14, которое должно быть не менее -10 В. В противном случае по осциллографу убеждаются в наличии переменного напряжения на выводах 4 и 10 (11) микросхемы DD1.

Если напряжение отсутствует, убеждаются в исправности микросхемы и правильности монтажа. Если переменное напряжение присутствует, проверяют исправность транзисторов VT5, VT6, диодов VD3, VD4 и конденсаторов С13, С14.

После налаживания преобразователя напряжения припаивают резисторы R9, R21 и проверяют напряжение на выходе ОУ и подстройкой сопротивления резистора R26 устанавливают нулевой уровень.

После этого на вход устройства подают сигнал напряжением 100 мкВ и частотой 1,25 ГГц с генератора СВЧ. Резистором R24 добиваются полного отклонения стрелки индикатора РА1.

Индикатор СВЧ излучений

Прибор предназначен для поиска СВЧ излучении и обнаружения маломощных СВЧ-передатчиков выполненных, например, на диодах Ганна. Он перекрывает диапазон 8…12 ГГц.

Рассмотрим принцип работы индикатора. Простейшим приемником, как известно, является детекторный. И такие приемники диапазона СВЧ, состоящие из приемной антенны и диода, находят свое применение для измерения СВЧ мощности. Самым существенным недостатком является низкая чувствительность таких приемников. Чтобы резко повысить чувствительность детектора, не усложняя СВЧ головки, используется схема детекторного СВЧ приемника с модулируемой задней стенкой волновода (рис. 5.22).

Рис. 5.22. СВЧ приемник с модулируемой задней стенкой волновода

СВЧ головка при этом почти не усложнилась, добавился только модуляторный диод VD2, a VD1 остался детекторным.

Рассмотрим процесс детектирования. СВЧ сигнал, принятый рупорной (или любой другой, в нашем случае - диэлектрической) антенной, поступает в волновод. Поскольку задняя стенка волновода короткозамкнута, в волноводе устанавливается режим стоячих воли. Причем, если детекторный диод будет находиться на расстоянии полуволны от задней стенки, он будет в узле (т. е. минимуме) поля, а если на расстоянии четверти волны - то в пучности (максимуме). То есть, если мы будем электрически передвигать заднюю стенку волновода на четверть волны (подавая модулирующее напряжение с частотой 3 кГц на VD2), то на VD1, вследствие перемещения его с частотой 3 кГц из узла в пучность СВЧ поля, выделится НЧ сигнал с частотой 3 кГц, который может быть усилен и выделен обычным усилителем НЧ.

Таким образом, если на VD2 подать прямоугольное модулирующее напряжение, то при попадании в СВЧ поле с VD1 будет снят продетектированный сигнал той же частоты. Этот сигнал будет противофазен модулирующему (это свойство с успехом будет использовано в дальнейшем для выделения полезного сигнала из наводок) и иметь очень малую амплитуду.

То есть вся обработка сигнала будет производиться на НЧ, без дефицитных СВЧ деталей.

Схема обработки приведена на рис. 5.23. Питается схема от источника 12 В и потребляет ток около 10 мА.

Рис. 5.23. Схема обработки СВЧ сигнала

Резистор R3 обеспечивает начальное смещение детекторного диода VD1.

Принятый диодом VD1 сигнал усиливается трехкаскадным усилителем на транзисторах VT1 - VT3. Для исключения помех питание входных цепей осуществляется через стабилизатор напряжения на транзисторе VT4.

Но вспомним, что полезный сигнал (от СВЧ поля) с диода VD1 и модулирующее напряжение на диоде VD2 противофазны. Именно поэтому движок R11 можно установить в такое положение, при котором наводки будут подавлены.

Подключите осциллограф к выходу ОУ DA2 и, вращая ползунок резистора R11, вы увидите, как происходит компенсация.

С выхода предварительного усилителя VT1-VT3 сигнал поступает на выходной усилитель на микросхеме DA2. Обратите внимание на то, что между коллектором VT3 и входом DA2 стоит RC-пспочка R17C3 (или С4 в зависимости от состояния ключей DD1) с полосой пропускания всего 20 Гц(!). Это так называемый цифровой корреляционный фильтр. Мы знаем, что должны принять прямоугольный сигнал частотой 3 кГц, в точности равной модулирующей, и в противофазе с модулирующим сигналом. Цифровой фильтр как раз и использует это знание - когда должен приниматься высокий уровень полезного сигнала, подключается конденсатор СЗ, а когда низкий - С4. Таким образом, на СЗ и С4 за несколько периодов накапливаются верхнее и нижнее значения полезного сигнала, в то время как шумы со случайной фазой отфильтровываются. Цифровой фильтр улучшает соотношение сигнал/шум в несколько раз, соответственно повышая и общую чувствительность детектора. Становится возможным уверенно обнаруживать сигналы, лежащие ниже уровня шума (это общее свойство корреляционного приема).

С выхода DA2 сигнал через еще один цифровой фильтр R5C6 (или С8 в зависимости от состояния ключей DD1) поступает на интегратор-компаратор DA1, напряжение на выходе которого при наличии полезного сигнала на входе (VD1) становится равным примерно напряжению питания. Этим сигналом включается светодиод HL2 «Тревога» и головка ВА1. Прерывистое тональное звучание головки ВА1 и мигание светодиода HL2 обеспечивается работой двух мультивибраторов с частотами около 1 и 2 кГц, выполненными на микросхеме DD2, и транзистором VT5, шунтирующим базу VT6 с частотой работы мультивибраторов.

Конструктивно прибор состоит из СВЧ головки и платы обработки, которая может быть размещена как рядом с головкой, так и отдельно.

Существует несколько способов схемотехнического решения этой проблемы:

Работа прибора по принципу сканирования радио эфира;

Мониторинг помещений на предмет наличия новых включений;

Широкополосное детектирование электрического поля.

Лучшим решением станет прибор принцип действия, которого основан на широкополосном детектировании электрического поля. Этот принцип дает возможность обнаружения радиопередающих устройств с любыми видами модуляции. Важным фактором, определяющим конструктивно-технологические особенности прибора, является ее рабочий диапазон частот. В зависимости от диапазона частот устройства предъявляются различные требования к его конструктивному оформлению и технологии изготовления. С ростом частот повышаются требуемые точность изготовления, качество обработки деталей, чистота применяемых материалов и т.д. Целью работы является создание устройства работающего на основании принципа широкополосного детектирования электрического поля в диапазоне частот от 0,1 до 900 МГц, в диапазоне 5-300 МГц чувствительность прибора должна быть максимальной. Прибор должен обладать 2-х позиционной системой звуковой сигнализации.

1. Анализ технического задания

Разрабатываемое устройство - детектор высокочастотного излучения способен помочь человеку обнаружить негативное излучение.

Приборы, выполняющие данные функции, можно также применить при ремонте различных радиотехнических устройств, например, для контроля высокочастотного излучения радио и сотовых телефонов. С их помощью можно дистанционно контролировать излучение импульсных источников питания, а также строчных разверток телевизоров и мониторов, также можно определить местонахождения электронных "жучков" и других видов электромагнитного поля высокой частоты.

Рассмотрим несколько конкретных существующих устройств и проведем их сравнительную характеристику:

Скоростной поисковый приемник СКОРПИОН v.3;

Стрелочный индикатор поля СИРИУС;

Детектор поля D-006.

Детальная характеристика каждого устройства приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Характеристики конкурирующих устройств.

Проведем сравнительный анализ устройств. Для этого воспользуемся методом выбора по матрице параметров .

Оценку устройств будем проводить по параметрам приведенным в таблице 1.1.

Составляем матрицу параметров:

Параметры в матрице X должны быть приведении к такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество устройства. Параметры, не удовлетворяющие такому условию (нижний предел диапазона частот, потребляемый ток, стоимость, питание) пересчитываются по такой формуле:

, (1.1)

Пересчитав эти параметры, получаем матрицу Y:

После этого параметры матрицы Y нормируют по такой формуле:

, (1.2)

В результате нормирования получим матрицу A:

Для обобщенного анализа системы параметров вводят оценочную функцию:

, (1.3)

Где b j - весовой коэффициент и

. Причем, что все параметры равнозначны поэтому b j для всех параметров будет равным 0,2.

Определим оценочные функции используя формулу 1.3 и представим их в матричном виде):

По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что разрабатываемое устройство лучше конкурентов так как ему соответствует минимальное значение оценочной функции.

Структурная схема

Структурная схема (рис 2.1) состоит из трех блоков:

В первом блоке должен приниматься и усиливаться высокочастотный сигнал. Для приема высокочастотного сигнала целесообразно применить антенну, а для его усиления необходимо использовать высокочастотный усилитель.

Во втором должен находится высокочастотный детектор, который срабатывает при поступлении высокого уровня сигнала; компаратор, для сравнения двух сигналов, а также генератор низкочастотных импульсов для формирования звукового сигнала.

Третий блок предназначен для вывода сигнала, получаемого со второго блока на наушник.

Функциональная схема

На основании анализа структурной схемы устройства можно составить функциональную схему:

3.1 Высокочастотный усилитель (ВУ)

Задачей ВУ является усиление сигнала поступающего на антенну, в диапазоне от 1 до 1000МГц. Поскольку диапазон частот достаточно широк, будем использовать широкополосный усилитель. Существует несколько усилителей данного типа: однокаскадные, двухкаскадные и трехкаскадные. В нашем случае целесообразно использовать однокаскадный широкополосный усилитель. У него простая конструкция и самая маленькая элементная база, что в свою очередь увеличит надежность прибора.

3.2 Высокочастотный детектор

Высокочастотный детектор должен определять сигнал поступающий на него. Если уровень сигнала поступившего на детектор достаточно высок, то он должен пропустить его. Для решения этой задачи можно использовать обычный полупроводниковый диод, либо диод Шотки. Отличительная, особенность диода Шотки по сравнению с полупроводниковыми диодами других типов - низкий уровень ВЧ шумов, поэтому в схеме будем использовать диод Шотки.

3.3 Компаратор

Задачей компаратораявляется сравнение двух сигналов. В нашем случае для сравнения подадим на него сигнал с антенны и сигнал с генератора прямоугольных импульсов (пункт 3.4). Компараторы делятся на цифровые и аналоговые. В схеме используем аналоговый компаратор (АК), потому что в схеме реализованы только аналоговые сигналы. АК в свою очередь можно реализовать:

на интегральной микросхеме операционного усилителя;

на специализированной микросхеме аналогового компаратора.

Выбираем первый вариант. Используем в схеме компаратор на операционном усилителе, это самый дешевый и простой способ.

3.4 Низкочастотный генератор прямоугольных импульсов

Предназначен для создания звукового сигнала, который реагировал бы на высокочастотное усиление. Существует несколько вариантов схемного выполнения генератора прямоугольных импульсов:

На дискретных элементах;

На логических элементах;

На интегральной микросхеме операционного усилителя (ИМС ОУ);

Для генерации звука используем ИМС ОУ. Поскольку компаратор (пункт 3.3) тоже собран на ОУ то целесообразно для этих целей использовать одну микросхему.

3.5 Низкочастотный усилитель

Используется для усиления низкочастотных импульсов подаваемых на наушник или аудиоколонки. Используем самый простой однокаскадный усилитель. Это увеличит надежность схемы и уменьшит стоимость.

Схема электрическая принципиальная

На основании анализа функциональной схемы составляем схему электрическую принципиальную (ДК43.418214.001Е3 ).

Схема состоит из пяти функционально связанных узлов:

усилителя высоких частот (собранного на транзисторе VT1), рассчитанного на работу с источником сигнала до 50 Ом (рис 4.1).

Рис 4.1 Схема однокаскадного широкополосного усилителя

детектора высоких частот или выпрямителя основаного на диоде Шотки VD1.

компаратора (на операционном усилители N1в составе микросхемы), перестраиваемого по частоте генератора прямоугольных импульсов низкой частоты (на операционном усилителе N3, N4, N5 в составе микросхемы DA1и транзисторе VT3).

ключевого усилителя низкой частоты на транзисторе VT2 (рис.4.2).

Рис 4.2 Усилитель низкой частоты .

Сигнал снимается с антенны (WA), поступает на высокочастотный усилитель реализованный на транзисторе VT1. Если уровень сигнала высокий срабатывает детектор ВЧ излучений (открывается диод VD1) выполненный на диоде Шотки. Диод включает компаратор в микросхеме D1 которая отвечает за формирование НЧ импульсов останавливая при этом генератор НЧ импульсов.

Уровень сигнала, подаваемого на компаратор с детектора, регулируется подстроечным резистором R9, который позволяет принудительно снизить чувствительность устройства. Порог срабатывания компаратора изменяется переменным резистором R10, который устанавливает начальную частоту генерации генератора НЧ. Индикация работы устройства осуществляется светодиодом VD2.