Самодельный измеритель свч-излучения. Приборы для измерения свч диапазона эмп Меры безопасной работы при ремонте и обслуживании СВЧ печей

Хочу представить схему устройства, которое имеет чувствительность к высокочастотному электромагнитному излучению. В частности, его можно применить для индикации входящих и исходящих вызовов мобильного телефона. Например, если телефон находится на беззвучном режиме, то это устройство позволит быстрее заметить входящий звонок или SMS.

Все это помещается на монтажную плату длиной 7 см.

Большую часть платы занимает схема индикации.

Также здесь присутствует антенна.

Антенной может служить отрезок любого провода длиной не менее 15 см. Я сделал ее в виде спирали, похожую на катушку. Ее свободный конец просто припаян к плате, чтобы он не болтался. Было испробовано много разных форм антенны, но я пришел к выводу, что важнее не форма, а её длина, с которой вы можете поэксперементировать.

Давайте рассмотрим схему.

Здесь собран усилитель на транзисторах.
В качестве транзистора VT1 использован КТ3102ЕМ. Решил выбрать именно его, потому что он имеет очень хорошую чувствительность.

Все остальные транзисторы (VT2-VT10) это 2N3904.

Рассмотрим схему индикации: транзисторы VT4-VT10 здесь являются ключевыми элементами, каждый из которых включает соответствующий светодиод при поступлении сигнала. В роли транзисторов этой шкалы могут быть использованы любые, можно даже КТ315, но при пайке удобнее использовать транзисторы в корпусе ТО-92 из-за удобного расположения выводов.
Здесь использованы пороговые диоды (VD3-VD8), и поэтому в каждый момент времени светится только один светодиод, показывая уровень сигнала. Правда этого не происходит по отношению к излучению мобильного телефона, так как сигнал постоянно пульсирует с большой частотой, вызывая свечение почти всех светодиодов.

Количество, "светодиодно-транзисторных" ячеек не следует делать больше восьми. Номиналы базовых резисторов здесь одинаковые и составляет 1 кОм. Номинал будет зависеть от коэффициента усиления транзисторов, при использовании КТ315 следует тоже использовать резисторы на 1 кОм.

В качестве диодов VD1, VD2 желательно использовать диоды Шоттки, так как они имеют меньшее падение напряжения, однако все работает даже при использовании распространенного 1N4001. Один из них (VD1 или VD2) можно исключить, если индикация будет слишком зашкаливать.
Все остальные диоды (VD3 - VD8) это те же самые 1N4001, но можно попробовать использовать любые имеющиеся под рукой.

Конденсатор С2 - электролитический, его оптимальная емкость от 10 до 22 мкФ, он на доли секунды задерживает погасание светодиодов.

Номинал резисторов R13 И R14 зависит от потребляемого светодиодами тока, и будет лежать в пределе от 300 до 680 Ом, но номинал резистора R13 может быть изменен в зависимости от питающего напряжения или при недостаточной яркости светодиодной шкалы. Вместо него можно припаять подстроечный резистор и добиться желаемой яркости.

На плате имеется переключатель, который включает некий "турбо режим" и пропускает ток в обход резистора R13, вследствие чего увеличивается яркость шкалы. Я его использую при питании от батарейки типа крона, когда она подсаживается и шкала светодиодов тускнеет. На схеме переключатель не указан, т.к. он не обязателен.

После подачи питания светодиод HL8 начинает гореть сразу и просто указывает на то, что устройство включено.

Питается схема напряжением от 5 до 9 Вольт.

Далее можно изготовить для него корпус, например из прозрачного пластика, а в качестве основания можно использовать фольгированный текстолит. Подключив антенну к металлизации платы, возможно удастся повысить чувствительность этого индикатора высокочастотных излучений.

Кстати, на излучение микроволновки он тоже реагирует.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ3102ЕМ	1			В блокнот
VT2-VT10	Биполярный транзистор	2N3904	9			В блокнот
VD1	Диод Шоттки	1N5818	1	Любой диод Шоттки		В блокнот
VD2-VD8	Выпрямительный диод	1N4001	7			В блокнот
C1	Керамический конденсатор	1 - 10 нФ	1			В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	10 - 22 мкФ	1			В блокнот
R1, R4	Резистор	1 МОм	2			В блокнот
R2	Резистор	470 кОм	1			В блокнот
R3, R5	Резистор	10 кОм	2

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 соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 для измерений уровней ЭМП в диапазоне частот ≥ 300 МГц – 300 ГГц используются приборы, предназначенные для оценки средних значений плотности потока энергии с допустимой относительной погрешностью: не более ± 40 % в диапазоне ≥ 300 МГц – 2 ГГц и не более ± 30 % в диапазоне свыше 2 ГГц.

Средства измерения ППЭ приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4 – Измерители плотности потока энергии

	Диапазон частот, ГГц	Пределы измерений, мкВт/см 2
		0,32 – 100000
		0,32 – 100000
		20,0 – 100000
		20,0 – 100000

Измерители плотности потока энергии, приведенные в таблице 7.4, предназначены для измерения средних значений ППЭ электромагнитного поля в широком диапазоне частот. Используются для оценки степени биологической опасности СВЧ излучений в режимах непрерывной генерации и импульсной модуляции в свободном пространстве и ограниченных объемах вблизи мощных источников излучения.

Приборы типа П3, измеряющие ППЭ, состоят из антенн-преобразователей и индикатора. Антенна-преобразователь включает в себя систему последовательно соединенных резистивных тонкопленочных термопарных преобразователей, которые размещены на конической поверхности. При измерениях энергия ЭМП поглощается элементами термопар. На каждой термопаре возникает термо-ЭДС, пропорциональная ППЭ. Измеритель термопары суммирует и усиливает по логарифмическому закону постоянные ЭДС термопар. Отсчет интенсивности ЭМП высвечивается на цифровом табло в децибелах относительно нижнего предела измерений используемой антенны-преобразователя. Среди средств измерений ППЭ имеются приборы, которые могут определять и дозу облучения – суммарную ППЭ за промежуток времени.

В настоящее время для определения плотности потока излучения СВЧ диапазона широко используются приборы: П3-33, П3-33М, П3-40, П3-41 и ИПМ-101М.

Измеритель плотности потока СВЧ излучения П3-33 (П3-33М) представлен на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Измеритель потока СВЧ излучения П3-33 (П3-33М).

Многие приборы, предназначенные для измерения ЭМИ, позволяют определить не только ППЭ, но и напряженности электрического и магнитного полей и работают соответственно в различных частотных диапазонах. К такому типу приборов относятся портативный измерительный прибор П3-40 (рисунок 7.2), измеритель напряженности ЭМИ П3-41, измеритель напряженности поля малогабаритный микропроцессорный ИПМ-101М и др.

Рисунок 7.2 – Портативный измерительный прибор П3-40.

1. Описание лабораторной установки

Внешний вид лабораторной установки представлен на рисунке 7.3.

Стенд представляет собой стол, выполненный в виде сварного каркаса со столешницей 1, под которой размешаются сменные экраны 2, используемые для изучения экранирующих свойств различных материалов. На столешнице 1 размещены СВЧ печь 3 (источник излучения) и координатное устройство 4.

Координатное устройство 4 регистрирует перемещение датчика 5 СВЧ поля по осям «X», «Y». Координата «Z» определяется по шкале, нанесенной на измерительную стойку 6, по которой датчик 5 может свободно перемещаться. Это дает возможность исследовать распределение СВЧ излучения в пространстве со стороны передней панели СВЧ печи (элементы наиболее интенсивного излучения).

Датчик 5 выполнен в виде полуволнового вибратора, рассчитанного на частоту 2,45 ГГц и состоящего из диэлектрического корпуса, вибраторов и СВЧ диода.

Координатное устройство 4 выполнено в виде планшета, на который нанесена координатная сетка. Планшет приклеен непосредственно к столешнице 1. Стойка 6 изготовлена из диэлектрического материала (органического стекла), чтобы исключить искажение распределения СВЧ поля.

В качестве нагрузки в СВЧ печи используется огнеупорный шамотный кирпич.

Сигнал с датчика 5 поступает на мультиметр 7, размещенный на свободной части столешницы 1 (за пределами координатной сетки).

Рисунок 7.3 – Лабораторная установка.

В работе используется электронный цифровой мультиметр DT-830D, который может работать в положении вольтметра, амперметра и омметра (см. рисунок 7.4). Для измерения интенсивности излучения СВЧ-печи мультиметр включают в положение «А 2000 µ». В таком положении мультиметр работает в качестве миллиамперметра постоянного тока и применяется для измерения маленьких токов, величиной до 2000 мкА с точностью измерения ± 1 % ± 2 единицы счета.

На столешнице 1 имеются гнезда для установки сменных защитных экранов 2, выполненных из следующих материалов:

сетка из оцинкованной стали с ячейками 50 мм;

сетка из оцинкованной стали с ячейками 10 мм;

лист алюминиевый;

полистирол;

Рисунок 7.4 – Мультиметр DT-830D.

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.

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