Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder. Schema, Beschreibung

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Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation

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Ein empfindlicher Feldindikator kann nicht nur im Amateurfunk nützlich sein. Der Anwendungsbereich ist viel größer. Dies sowie die gelungene Gestaltung des Feldindikators wird in diesem Artikel besprochen.

Das Problem der Erkennung und Erkennung schwacher elektromagnetischer Felder kann durch den Einsatz von Umkehrdioden im Detektor erfolgreich gelöst werden. Die Strom-Spannungs-Kennlinie (Volt-Ampere-Kennlinie) einer Sperrdiode (OD) ist in Abb. dargestellt. 1. Wie Sie sehen können, beginnt der umgekehrte Zweig bei Null. Diese Form des Rückwärtszweigs wird durch die Tatsache bestimmt, dass sich der OD des pn-Übergangs bei einer Vorspannung von Null in einem Zustand des elektrischen Durchbruchs befindet, oder mit anderen Worten, die Rückwärtsdurchbruchsspannung einer solchen Diode ist Null. Diese Eigenschaft des pn-Übergangs wird durch eine hohe Konzentration an Dotierstoffverunreinigungen im ursprünglichen Halbleitermaterial erreicht.

Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder

Der direkte Zweig der Strom-Spannungs-Kennlinie entspricht der Kennlinie einer herkömmlichen Diode und beginnt bei verschiedenen Halbleitern ab einer bestimmten Schwellenspannung, etwa 0,3 V für Germanium und 0,6 V für Galliumarsenid. Wenn wir also die Diode „auf den Kopf stellen“, erhalten wir einen idealen Detektor mit einer Strom-Spannungs-Kennlinie beginnend bei Null und einer „Sperrspannung“ – einem Bruchteil eines Volts. In Abb. Abbildung 2 zeigt die um 180° gedrehte OD I-V-Kennlinie, was einer Kennlinie entspricht, die nahezu ideal für die Erkennung kleiner Signale ist – das ist das Beste, was es in der modernen Elementbasis gibt.

Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder

Schaut man sich jedoch die I-V-Kennlinie der Sperrdiode genauer an, erkennt man eine ausgeprägte Nichtlinearität dritter Ordnung. Dies ermöglicht den erfolgreichen Einsatz von OD in Mischern hochempfindlicher Funkempfänger und Konverter. Ich bin mir über die Reinheit des Experiments nicht sicher, aber während der Jahre meiner aktiven Arbeit im 432-MHz-Band (Ende der 70er Jahre, MSU-Kollektiv-UKW-Radiosender UK3ACF) erhöhte der einfache Austausch der Diode im Konvertermischer durch eine umgekehrte Diode die Leistung Lautstärke der empfangenen Radiosender um 2...3 Punkte. Gleichzeitig wirkten die Funkwellen subjektiv „sauberer“, da Überlastungen durch leistungsstarke Sender fast vollständig verschwunden waren.

Schematische Darstellung. Wir bauen also einen Indikator für elektromagnetische Felder mit einem Detektor, der umgekehrte Dioden verwendet. Die in Abb. dargestellte Anzeigeschaltung. Fig. 3 entspricht der Schaltung eines herkömmlichen Detektorempfängers ohne Schwingkreis.

Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder

Die Polarität des Kopfes wird korrekt angezeigt – die Dioden sind vertauscht, die Erkennung erfolgt am umgekehrten Zweig der Strom-Spannungs-Kennlinie. Die Empfindlichkeit des Geräts wird ausschließlich durch das verfügbare Zifferblatt-Mikroamperemeter bestimmt. Bei Verwendung des Geräts mit vollem Nadelausschlag und einem Strom von 50 µA erkennt der Indikator Mobilfunksender aus einer Entfernung von mehreren hundert Metern. UKW- und UKW-Rundfunksender ermöglichen einen Ausschlag der Anzeigenadel um 30 bis 70 % der Skala bei einer Reichweite von 1,5 bis 2 km. In der Praxis ist es bei Bewegungen in Moskau mit diesem Gerät selten möglich, eine Stelle zu finden, an der die Nadel nicht abweicht. Besonders interessante Effekte lassen sich in Wohnungen in hohen Stockwerken beobachten. Manchmal zeigt das Gerät an einer völlig unvorhersehbaren Stelle im Raum eine fast vollständige Abweichung der Nadel. Eine detaillierte Untersuchung und Inspektion nahegelegener Gebäude, die vom Fenster aus sichtbar sind, zeigt das Vorhandensein von Sendeantennensystemen innerhalb der Sichtlinie.

Eine geringfügige Modifikation des Geräts durch die Einführung eines Schwingkreises (Abb. 4) erhöht die Empfindlichkeit des Geräts weiter und ermöglicht die Beobachtung räumlicher Muster der Felder bestimmter Radiosender oder Rundfunksender. Jetzt haben wir einen resonanten, also selektiven Indikator des elektromagnetischen Feldes. Um einen bestimmten Funksender sicher zu identifizieren, empfiehlt es sich, das Gerät durch hochohmige Telefone (R > 2 kOhm) zu ergänzen, die über Wechselstrom parallel zum Zeigergerät angeschlossen werden. Die Parameter der Spule L1 und des Kondensators C1 werden basierend auf dem gewünschten Frequenzbereich ausgewählt. Der Abgriff zur Antenne erfolgt aus 1/5 und zum Detektor aus 1/3 der Gesamtzahl der Windungen der Spule, gezählt vom unteren Ausgang im Diagramm (verbunden mit dem gemeinsamen Draht).

Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder

Zu den positiven Eigenschaften des Geräts gehört auch die Tatsache, dass bei Platzierung in Feldern mit hoher Intensität die erfasste Spannung aufgrund der spezifischen I-V-Eigenschaften der Umkehrdiode nie einen Bruchteil eines Volt überschreitet. Diese Eigenschaft schützt das Mikroamperemeter vor Ausfällen.

Детали. Der Indikator kann Umkehrdioden der Serien GI401 oder AI402 mit beliebigen Buchstabenindizes verwenden. Die Kondensatoren C1 (siehe Abb. 3), C2 und C3 (Abb. 4) können vom Typ K10-17-1 V oder jede andere bleifreie Keramik für die Oberflächenmontage sein, C4 (Abb. 4) - KM-6 oder K10-28. K10-47. Variabler Kondensator C1 (Abb. 4) – Typ KPV oder ein anderer, mit Luftdielektrikum.

Damit der Anzeiger im Meterwellenbereich arbeitet, muss die Spule L1 mit einem dicken (0 > 1 mm), vorzugsweise versilberten Draht, auf einen gerippten Keramikrahmen gewickelt werden. Im Dezimeterbereich kann die Spule L1 rahmenlos sein und aus versilbertem Draht 0 > 2 mm bestehen. Nur 1...3 Umdrehungen genügen. Bei höheren Frequenzen empfiehlt sich der Einsatz von Streifenresonatoren.

Als Messuhr verwendet das Gerät ein Mikroamperemeter M4204 mit einem Vollnadelausschlagstrom von 50 μA und einem Rahmenwiderstand von 1600 Ohm. Da diese Parameter nicht kritisch sind, reicht jedes Mikroammeter aus, vorzugsweise mit einem Vollnadelauslenkungsstrom von nicht mehr als 100 µA.

Design. Die Antenne des Gerätes (Abb. 5) ist ein breitbandiger symmetrischer Vibrator mit linearer Polarisation.

Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder

Es besteht aus einseitig folienbeschichtetem Fiberglas. Auf ihm befinden sich alle Anzeigeelemente (Abb. 6) und über seine Schraubklemmen ist ein Mikroamperemeter daran befestigt. Mit Hilfe einer solchen Antenne lässt sich die Polarisation des beobachteten elektromagnetischen Feldes und mit etwas Geschick sogar die Polarisationsänderung bei der Reflexion von Radiowellen an den Wänden von Stahlbetongebäuden und großen Metallgegenständen leicht bestimmen.

Empfindlicher Indikator für elektromagnetische Felder

Dieses Gerät kann in Funkkreisen und Bildungseinrichtungen sehr nützlich sein, um das räumliche Interferenzmuster des gesamten elektromagnetischen Feldes, das uns täglich umgibt, visuell darzustellen.

Bei Verwendung einer Antenne mit ausgeprägterer Richtwirkung (Multielementrahmen, Wellenkanäle, logarithmisch-periodische Antennen) kann das Gerät für das „Indoor“-Spiel „Fuchsjagd“ in Funkkreisen eingesetzt werden. In dieser Funktion kann es jedoch beispielsweise bei der Suche nach versteckten Funksendern nützlich sein.

Dieser Anzeiger ist nicht für den Betrieb im Kurzwellenbereich (f < 30 MHz) ausgelegt, was auf den geringen Wirkungsgrad der stark verkürzten Vibrator-Antenne zurückzuführen ist.

Das beschriebene Gerät funktioniert bei mir seit 1985 einwandfrei. Es ist noch nie ausgefallen oder wurde repariert. Als Entwickler von Funksendern habe ich dieses Gerät einst immer auf einer Werkbank aufbewahrt, um die Kontrolle über die Qualität der Abschirmung und die Abwesenheit von Strahlung nicht nur an meinem Arbeitsplatz, sondern auch in der unmittelbaren Umgebung sicherzustellen. Und man muss sagen, dass er diese Aufgabe besser gemeistert hat als die offiziellen Funkleitdienste. Vielen Dank!

Autor: S.Komarov (UA3ALW), Moskau

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