Odbiornik RC 145 MHz - brak sygnału przy oddalonym nadajniku

Cześć Wszystkim.

Zacząłem ostatnio w końcu montować swój pierwszy odbiornik radiowy RC i chodzi mi po głowie pewien układ.



Działa to na zasadzie odbiornika detektorowego na około 145 MHz. Generalnie jest to układ eksperymentalny, który ma mi posłużyć do pomiarów napięć i prądów za detektorem podczas odbioru. Układ jest zmontowany na płytce uniwersalnej. Antenę stanowi rozwieszony w pokoju kabel o długości 3 metrów, a uziemienie pochodzi z bolca ochronnego w gniazdku (instalacja ochronna jest sprawna). Wielkości elektryczne mierzę za pomocą pojedynczego multimetru Uni-T UT55. Sygnał nadawany pochodzi z nadajnika generującego samą falę nośną bez modulacji f=145 MHz i ma możliwość regulacji częstotliwości. To właśnie regulacją częstotliwości nadawania dostrajam się do odbiornika. I teraz mam pewien problem. Podczas włączenia nadajnika na mocy 0.5 W na multimetrze pojawia się odczyt np. 800 mV, ale tylko wtedy, kiedy nadajnik jest blisko płytki, czyli jakieś kilkanaście cm. Kiedy odsunę nadajnik od płytki i podstawię go na końcu anteny, na tym wyjściu układu za kondensatorem C2 nie płynie żaden prąd. Nawet pojedynczego mikroampera czy milivolta, nic. Wygląda to tak, jakby antena w ogóle nie spełniała swojego zadania, a całość działa tylko wtedy, kiedy bezpośrednio blisko cewki L1 stoi nadajnik. Układ ma służyć po to, aby mieć ogólne rozeznanie na temat przybliżonych wartości napięć i prądów za diodą detekcyjną i kondensatorem C2, zwierającym sygnał w.cz. Robię to, aby na podstawie tej wiedzy móc dalej zaprojektować np. wzmacniacz tranzystorowy do wzmocnienia odbieranego sygnału, który będzie zasilał np. mały silnik elektryczny. Na mój nos, to sygnał po wyjściu z układu LC oraz po przepuszczeniu przez diodę i C2 powinien przyjąć jakiś (w miarę) stały przebieg, który spokojnie powinien być zmierzony przez multimetr. Moje pytanie brzmi, czy w ogóle jest możliwość wykonania takich pomiarów przy rzeczonej częstotliwości na takim układzie i czy w ogóle ma to sens. Na ten pomysł wpadłem sam i zaczynam mieć wątpliwości, czy w ogóle dobrze zrobiłem .

Pozdrawiam
Rafał
AI: Jakie dokładnie komponenty (np. typ diody, wartości L1 i C2) zostały użyte w układzie odbiornika?
Wartości wszystkich elementów są podane na załączonym zdjęciu.
AI: Czy możesz opisać środowisko, w którym testujesz układ? Czy są jakieś potencjalne źródła zakłóceń w pobliżu?
Brak zakłóceń w pobliżu.

Twoja dioda "detekcyjna" ma 5x większą pojemność złączową niż kondensator rezonansowy, a odzyskiwanie zdolności zaworowych trwa w niej 70x dłużej niż półokres napięcia z anteny. 3m kabla to nie jest antena na 145MHz a przewód ochronny dla tak wysokich częstotliwości radiowych, nie działa jak uziemienie. Jestem zaskoczony że uzyskałeś jakiekolwiek napięcie.

Zastanawiam się czy jest coś jeszcze co można by zrobić źle w tym układzie, czy może wyczerpałeś wszystkie możliwości?
Jest jeszcze jedna rzecz - połączenia zrobić tak długie żeby miały większą indukcyjność niż L1

BY399 to dioda prostownicza ('B' to krzem, 'Y' to dioda prostownicza). Ma t_rr 500ns, czyli jako tako może prostować częstotliwości fal długich. Do średnich już się nie nadaje, a próbujesz częstotliwości 100x większej, niż górny kraniec zakresu fal średnich (czy chociaż wiesz, że długie mają niższą częstotliwość i które mają jaką?). Według wykresu w nocie katalogowej (Diodec 2006-04-24) przewodzi 10mA przy napięciu 0,8V. I w twoim układzie trzeba mieć takie napięcie, żeby ta dioda zaczęła prostować. Zwykle w radioodbiornikach wzmacnia się sygnał przed detekcją - odbiorniki radiofoniczne na zakres UKF robione w PRL-u miały czułość 8µV - wystarczał im sygnał o mocy 10 miliardów razy mniejszej, odebrałby sygnał z nadajnika o mocy 0,5W z odległości ze 100km, jakby nic innego nie nadawało na tej samej częstotliwości, i jakby wypukłość Ziemi nie zasłaniała drogi sygnału. A dawno temu udawało się uzyskiwać łączność na tysiące km przy takiej mocy nadajnika.

Do słabych sygnałów stosuje się małe diody. Duża dioda prostownicza ma nie tylko dużą zmienną pojemność która rozstraja obwód rezonansowy, ale ma też znaczną upływność. Diody prostownicze nie są wystarczająco szybkie do detektorów w.cz.
Jakbyś znalazł diodę germanową ostrzową była by ok, a jak nie to trzeba kupić diodę specjalne do tego eksperymentu.

Przyjmuje się w uproszczeniu że dioda krzemowa przewodzi od 0,6V czyli nie da się wykryć sygnałów poniżej, w praktyce nie jest tak źle, przy niższych napięciach płyną jakieś bardzo małe prądy które da się wykryć. Diodę można wstępnie spolaryzować żeby lepiej działała, ze słabym sygnałem. Najlepiej zastosować diodę która przewodzi przy niższych napieciach, albo Schottky albo germanową.

Odpowiednią diodę mógł byś znaleźć szukając diod na małe prądy np BAT62, 1N5711

Największą czułość detekcji ma dioda odwrócona (wsteczna, back[ward] diode): https://w140.com/tekwiki/wiki/Back_diode (z https://da.wikipedia.org/wiki/Backward-diode).

Dzięki, Koledzy, za zainteresowanie się moim tematem i odpowiedzi . Generalnie to muszę przyznać, że zabrałem się za temat trochę za bardzo "na pałę". O ile obwód rezonansowy policzyłem ze wzoru Thomsona, to diodę dobrałem akurat taką, jaką miałem pod ręką (co prawda miałem wątpliwości, ale stwierdziłem, że może to jakoś będzie. No i nie było, bo nie mogło się udać ). Jest to mój pierwszy układ radiowy i jak widzę teraz po Waszych komentarzach błędy, jakie popełniłem, to aż mi głupio . Ale do sedna.
Po pierwsze antena. Kolega Jarek_lnx kilka postów wyżej napisał, że 3 metry to zła długość. Długość anteny dobierałem wg wzoru lambda=v/f, gdzie lambda to długość anteny w metrach, v to prędkość światła, a f to częstotliwość w MHz. Dla 145 MHz długość skuteczna to około 2 metry, więc moje 3 mają nawet pewien zapas.
Po drugie to dioda detektorowa. Znalazłem germanową AAP153: https://allegro.pl/oferta/dioda-germanowa-unitra-aap153-16ma-10v-do7-x25-13672897900 albo https://www.piekarz.pl/00230-dioda-aap153/. Takie powinny się nadać do detektora, tylko nie jestem pewien, czy na moją częstotliwość 145 MHz. Ale czy takie diody germanowe w ogóle warto kupić, bo po przeszukaniu internetu dowiedziałem się, że od lat były ciężko dostępne ze względu na zakończenie produkcji i pozostawał tylko rynek wtórny z rozbiórki starych odbiorników radiowych. Natomiast tutaj są nowe do kupienia w śmiesznie niskiej cenie. Czy to przypadkiem nie jest jakiś wałek po stronie sprzedawców? Czy może po zakupie wymagają jakiegoś parowania lub innych czynności kalibracyjnych?

Pozdrawiam
Rafał

Elementy elektroniczne z PRL podczas demolowania fabryk były dostępne za darmo i w dużych ilościach, a klientów na diody germanowe jest mało, więc ich obecność na rynku, do dnia dzisiejszego, mnie nie dziwi. Cena jest niska, więc można kupić i sprawdzić. Warto pomierzyć charakterystykę dla DC i porównać z dokumentacją. Kolejne argumenty za tym że nie jest to podróbka to brak identycznych diod na Aliexpress oraz to że typ AAP153 był produkowany tylko w kraju, Chińczycy wola podrabiać te znane na całym świecie jak 1N34 i 1N60. Piekarz to poważna firma zaopatrująca małe firmy produkcyjne, oszukanie amatora na 5zł się im nie opłaca, kiedy w tym samym czasie mogą obsłużyć małe zamówienie od firmy i zarobić przykładowo 500zl. Kiedyś nawet specjalnie podnosili cenę drobnych elementów, żeby odstraszyć amatorów.

RAFAŁ95 napisał:

Dla 145 MHz długość skuteczna to około 2 metry, więc moje 3 mają nawet pewien zapas.

Antena to nie kij od szczotki że można mieć zapas.
Zrób dipol półfalowy i dopasuj długość tak aby antena była w rezonansie, w nadajniku też mógł byś mieć taką standardową antenę o znanych właściwościach (dipol lub DP), antena odstrojona od rezonansu ma charakter indukcyjny lub pojemnosciowy który musiał byś kompensować innym wyborem elemetów LC
Charakterystyka impedancji dipola czerwone R niebieskie X

https://www.elenota.pl/datasheet_download/60438/AAP153
- pojemność przy napięciu wstecznym 1V typowa 0,7pF, maksymalna 1pF; dopuszczalny prąd 16mA, szczytowy 50mA; nie podają czasu wyłączania.

Szybsza powinna być AAYP37, ale nie wiem, czy jest do kupienia - na Allegro jedna oferta w cenie 16zł, są 2 sztuki, dostawa 24zł (+2zł za kolejną sztukę) - ceny kosmiczne. Nota katalogowa podaje pojemność przy napięciu wstecznym 0,75V 1pF typowa, 3,5pF maksymalna, czas wyłączania typowo 300ns, maksymalny 500ns. Do 145MHz potrzebny jest czas ze 200x krótszy.

Pod względem szybkości ze zwykłych diod nadaje się 1N4151 - Piekarz podaje czas wyłączania 2ns, nota katalogowa 4ns (pewnie w innych warunkach).

I są jeszcze diody Schottky, w których nie ma zjawiska gromadzenia się nośników w złączu i związanego z nim opóźnienia wyłączenia, a np. BAT41 przewodzi przy niższym napięciu, niż AAP153.

Wróciłem do dłubania przy tym odbiorniku i wprowadziłem pewne zmiany. Po pierwsze zastosowałem diodę BAT 41. Zrobiłem też antenę dipolową półfalową. Z obliczeń wyszło, że przy 145 MHz połówki anteny mają mieć po 50 cm. Schemat obecnej wersji zamieszczam poniżej:

Układ fizycznie jest zmontowany przy pomocy płytki uniwersalnej. Połączenia starałem się rozbić tak krótkie jak to możliwe. Całość działa już lepiej ale zasięg jest nadal bardzo mały. W odległości 1,5 metra od nadajnika na woltomierzu napięcia sięgają 1,5 V. Do 6 metrów od nadajnika jeszcze pojawiają się odczyty na woltomierzu rzędu 200 mV. W odległości 7 m od nadajnika na multimetrze jest już zero. Poza tym jeszcze jedno pytanie - jak prawidłowo uziemić taki układ skoro przewód ochronny w gniazdku nie jest dobrym rozwiązaniem?

Pozdrawiam
Rafał

RAFAŁ95 napisał:

Poza tym jeszcze jedno pytanie - jak prawidłowo uziemić taki układ skoro przewód ochronny w gniazdku nie jest dobrym rozwiązaniem?

Pogodzić się z myślą że uziemienie dla UKF nie istnieje. Przewód ochronny w gniazdku jest tym na co wskazuje nazwa ochroną przed porażeniami, do najbliższego uziomu ma przynajmniej kilkadziesiąt metrów, a fala ma długość 2m. Nie ma potrzeby uziemiania urządzeń przenośnych, uziemiasz telefon który masz w kieszeni?
Dla fal długich antena złożona z długiego drutu i uziemienia miała sens, tu nie ma.

W antenie GP masz sztuczną ziemię, możesz poczytać jak to działa

RAFAŁ95 napisał:

Do 6 metrów od nadajnika jeszcze pojawiają się odczyty na woltomierzu rzędu 200 mV. W odległości 7 m od nadajnika na multimetrze jest już zero.

Diodę można wstępnie spolaryzować małym prądem na poziomie uA (np przez rezystor megaomowy i baterię 1,5V) żeby poprawić pracę detektora przy niskich poziomach. Bez sygnału miernik nie pokaże zera, ale powinien wcześniej wskazać zmianę napięcia.

RAFAŁ95 napisał:

W odległości 7 m od nadajnika na multimetrze jest już zero.

Wypada zastosować wzmacniacz w odbiorniku. Lub antenę kierunkową. Dioda odwrócona (#6) może mieć odrobinę lepszą czułość.

Dla anteny symetrycznej GP chyba nie ma zastosowania. Dla dipola pętlowego uziemia się środek, a końce łączy się do odbiornika.

Zmień częstotliwość tego układu na pasmo dopuszczone do sterowania modeli RC zamiast bruździć krótkofalowcom na ich paśmie.
Michał

Dzięki wszystkim za podpowiedzi. Przez jakiś czas odpuściłem temat na rzecz pracy, ale teraz powoli do tego wracam. W zasadzie to zacząłem czytać więcej o antenach, żeby lepiej zrozumieć ich zasadę działania. Niemniej zapytam, czy można jeszcze jakoś poprawić czułość tego odbiornika bez stosowania wzmacniaczy i wstępnej polaryzacji diody? Jakiś inny układ anteny?

Pozdrawiam
Rafał

Można zrobić antenę kierunkową - choćby Yagi-Uda (poszukaj na forum Bator anteny), czy rombową - najlepiej i przy nadajniku, i przy odbiorniku.

Kalkulator anten Y-U, daje zysk 10dB dla 5 elementów i wylicza ich wymiary i rozmieszczenie.

Inny kalkulator anten Y-U, ten dla 5 elementów przewiduje zysk 8dB, dla 6 9dB.

Zysk po 9dB po obu stronach zwiększy zasięg 8x.

Zastanawia mnie kwestia obwodu rezonansowego podłączonego wprost do anteny, jeśli antena ma rezystancję 73 Om i zostanie podłączona do obwodu który ma rezystancję charakterystyczną 91 Om to obwód zostanie stłumiony. Poza tym antena przy zmianie częstotliwości zmienia swoją reaktancję, brakuje mi wiedzy żeby stwierdzić co tu się będzie działo dalej od częstotliwości rezonansowej anteny.

Druga kwestia to dopasowanie obwodu poprzedzającego do detektora. Nie wiem jak to robią profesjonaliści ale intuicja podpowiada że dioda, pracująca przy małych prądach, mająca dużą rezystancję, będzie gorzej działać ze źródłem o małej rezystancji wewnętrznej, po prostu nie wykorzysta dostępnej mocy sygnału RF. Inaczej mówiąc opłaca się podnieść napięcie kosztem wydajności prądowej.

Czyli antenę podłączyć do odczepu z cewki obwodu rezonansowego?

_jta_ napisał:

Czyli antenę podłączyć do odczepu z cewki obwodu rezonansowego?

To mogło by być skuteczne rozwiązanie.

Koledzy, ale jak inaczej można podłączyć tę antenę, jak nie bezpośrednio do obwodu rezonansowego? Dlaczego łączenie do odczepu cewki miałoby pomóc?

Nie wiem jak to powinno być poprawnie zrobione, po prostu zdałem sobie sprawę, że antena wpływa na dobroć obwodu rezonansowego. Wpływa też na częstotliwość jeśli sama antena nie jest dokładnie w rezonansie.
Nie jestem specjalistą od w.cz. i tu moja wiedza się kończy.

Wiem że różne sposoby dopasowania anteny do obwodu rezonansowego zarówno przez odczepy jak i indukcyjne sprzężenie drugiej mniejszej cewki były stosowane w odbiornikach detektorowych:



Odbiornik detektorowy musiał zasilić słuchawkę więc spadek dobroci spowodowany detektorem musiał być większy, niż u ciebie gdzie potrzeba tylko zmierzyć napięcie więc jest relatywnie słabo tłumiony przez detektor ale jest tłumiony przez antenę.