Детектор излучения сотового телефона -- помогите чайнику

Помогите чайнику, дорогие друзья! Пытаюсь проникнуть в новый для себя мир ВЧ, но успехи пока что не очень.... До этого занимался только цифрой, там всё гораздо прощее...

Задача: засечение звонка мобильника. Интересует только сам факт звонка, т.е. излучение телефоном радиочастоты. Радиус действия - 2 метра.

Метод решения: детектор радиочастоты (индикатор поля).

Попытка №1: собрал простую схему (см. вложение №1). Применение компаратора оправдано тем, что сигнал будет заводиться на микроконтроллер, у него есть встроенный компаратор. Чувствительность получилась слабая, сантиметров 15-20, в принципе большего и не ожидалось.

Попытка №2: добавил в схему LNA (low noise amplifier, не знаю как по-русски называется) на высокочастотном NPN транзисторе (см. вложение №2).

Принцип действия схемы:
- На входы компаратора подаётся некоторое напряжение с небольшим смещением в сторону входа "-". Это обеспечивает стабильное состояние "0" на выходе компаратора и также позволяет регулировать чувствительность.
- При появлении радиосигнала транзистор открывается и просаживает напряжение на входе "-" вследствие реактивного сопротивления дросселя на высоких частотах. Компаратор переключается в "1".

К сожалению, радиус действия оказался всего лишь сантиметров 40... Я склонен полагать (поворяюсь, опыта в ВЧ нет, могу сейчас говорить глупости, не смейтесь ) что транзистор толком не помогает, т.к. сигнал слабый и нужно завести на базу смещение (bias). Это для меня большая проблема, т.к. раньше работал с транзисторами только в ключевом режиме. В интернете ничего толкового по методике biasing'а не нашел. Вычитал только, что мне нужен режим работы транзистора "A" или "B" (что это такое?)...

Теперь, собственно, вопрос к знающим людям:
объясните как правильно завести bias на базу? Как правильно рассчитать напряжение и ток biasa?

Транзистор BFP67.


PS: может я вообще всё неправильно там наваял и схема голимая?

Навскидку во-первых непонятно, почему за усилительным СВЧ транзистором не сделали хотя бы элементарный амплитудный детектор на диоде и емкости. Все же подавать 900 МГц на операционный усилитель не есть гуд. Все равно он скорее всего будет в таком режиме работать не по основной гармонике, а по третьей-четвертой-пятой, которые конечно появятся на диоде и транзисторе за счет нелинейности их характеристик, но будут по уровню гораздо ниже основного сигнала.

элементарный амплитудный детектор на диоде и емкости.

 

А что он даст в данной схеме? Всё равно ток идёт только в одном направлении, с дросселя на коллектор транзистора. Или я чего-то не понимаю?

А что он даст в данной схеме? Всё равно ток идёт только в одном направлении, с дросселя на коллектор транзистора. Или я чего-то не понимаю?

 

Даже если бы эта схема, в принципе, делала то, что вы хотите, необходимо учесть следующее:
-мобильник работает на частоте около одного гигагерца
-резонансная частота вашего дросселя (частота до которой дроссель имеет преобладающую индуктивную составляющую, а выше она будет в основном емкостной) в лучшем случае МГц 80 - например многослойный 0805 дроссель TL201209 4R7K- вообще 35МГц.
Поэтому на частоте мобильника реально вместо индуктивности будет стоять емкость пик так 10 или боле и большого разбаланса на входах ОУ не будет.
Кстати, чтобы схема еще как-то работала, частота единичного усиления ОУ на частоте мобильника должна быть более 1ГГц (ОУ типа OPA687).
Я думаю, сложно, дорого и для такой задачи не нужно.
Сделайте, как предлагал U235, после усилителя детекторный каскад, его заведите на один вход дешевого компаратора или ОУ со входами Rail-tu-Rail, на другой через резисторный делитель подайте опорное напряжение и будет вам счастье .

Если я правильно понял, то вырисовывается нечто вроде этого:
Правильно?

Если ЗВОНКИ детектировать, то нужно еще временную цепь добавить.
Телефон периодически в сеть сообщает, что живой, даже без всякого разговора.

А схема (с виду) - рабочая...

На самом деле эта схема - это не всё, будет еще микроконтроллер и интерфейс, а это только главный датчик. Отличать SMSки от звонков будет микроконтроллер, но для этого нужно чтобы датчик работал хорошо и на каждый переданный телефоном пакет (ну скажем так, не каждый, а хотя бы в правильной пропорции) выдавал "1", а там уже программно обработаем.

Схема с виду рабочая... Это меня радует, чайник всё-таки . Тогда сразу есть вопросы:
1. Какую опору заводить на "-" компаратора? Это, я так понимаю, зависит от марки детекторного диода и ёмкости фильтрующего кондёра?
2. Какой взять диод? Видел у производителей специальные RF-Detection Diode, но в Харькове в продаже не нашел. Как характеристики диода повлияют на чувствительность схемы?
3. Как рассчитать ёмкость кондёра?

Вообще, хотелось бы иметь представление о каких напряжениях/токах на входе идёт речь... Сам я не представляю даже порядок этих величин.

Да я и сам, в общем, не очень крут в аналоговой технике.

Да, и добавьте в детектор второй диод: один конец после конденсатора и перед первым, второй - на землю.

Схема рабочая, но могут быть проблемы с усилением. Резистивный каскад - он широкополосный, лучше все же поставить контур. Все же усилитель с полосой 1 ГГц - это серьезная задача.
На 900 МГЦ вместо контура можно сделать полосковый резонатор.

Диод можно поставить любой высокочастотный или импульсный, из старых типов, наверное пойдет Д18.
Кстати, RF-Detection Diode - это по-русски радиочастотный детекторный диод. Ничего особенного, их полно разных. Можно подобрать по частоте, параметры можно найти в справочнике.
Характеристики диода, если он подобран правильно, на чувствительность не влияют. Если же взять низкочастотный диод, то он не будет выполнять своих функций. У диодов есть емкость, и если она большая - диод будет работать, как довольно паршивый конденсатор.
Фильтрующий конденсатор - любой керамический, ему надо сгладить 900 МГц.

Напряжение на втором входе компаратора - задает порог срабатывания. Если сделать малым, то будет срабатывать от шумов, если большим - сократится рабочая зона. Нужно подбирать экспериментально.

На входе транзистора величины очень маленькие. На разумном расстоянии, я думаю, десятки-сотни микровольт, там зависит от антенны.

Мы как-то в юности делали что-то подобное, правда для измерения диаграммы направленности радиолюбительской КВ антенны. Правда, там мощность передатчика была порядка 100 Вт, обошлись одним детектором и в качестве антенны рамкой.

Да я и сам, в общем, не очень крут в аналоговой технике.

Да, и добавьте в детектор второй диод: один конец после конденсатора и перед первым, второй - на землю.

 

Вместо обычного ВЧ диода взять обращенный диод (2 диода с конденсатором - схема умножения) и сделать схему умножения на двух диодах.

Резонансных каскадов следует избегать, ибо налаживать их будет сущее мучение без специальной аппаратуры. Нет уж.
Дальше, такой каскад плохо согласован с антенной, нужна полосковая линия, напечатанная на плате, можно почитать в курсе, рекламируемом в ракетомодельном форуме. Только за счёт этого можно в несколько раз (в два-три - точно) поднять чувствительность.
Детектор с удвоением имеет в восемь раз меньшее входное сопротивление, это надо учитывать.

Может вместо того, чтобы с детектором с удвоением химичить, сделать двухполупериодный детектор либо с двумя диодами по схеме с трехточкой, либо 4 диода и всем известная по выпрямителям переменного тока мостовая схема?

А в вашей схеме, JBM, ток после транзистора никак не может течь только в одном направлении: конденсатор не пропускает постоянную составляющуюю и после него будет сбалансированный в обе стороны переменный ток. Кроме того компаратор имеет свои частотные ограничения обусловленные как скоростями срабатывания его логических элементов, так и паразитными емкостями, которые шунтируют входящий сигнал. Ошибки, в общем-то, классические, но для начинающего вполне простительные. Поштудируйте литературу по амплитудным детекторам и выпрямителям(это по сути одно и то же), причем советую делать сразу двухполупериодную схему детектора: получите почти двукратный выигрыш в чувствительности. Ну и по входным касадам и согласованию антенн тоже почитайте. Это тоже ключевой момент: на несогласованных по волновому сопротивлению антенне и входной цепи можно в чувствительности на порядок потерять.

Не потянет резистивный усилитель с общим эмиттером 900Мгц. Для нагрузки в 600 Ом, Ск транзистора =10пФ, и в=100 граничная частота выйдет в 250 кГц. Надо или резонансный усилитель или каскодную схему с низкоомной нагрузкой ( и соответственно невысоким усилением ). Для начала советую просто присоединить антенну к амплитудному детектору и компаратору на его выходе и проверить дальность.

Теперь, собственно, вопрос к знающим людям:
объясните как правильно завести bias на базу? Как правильно рассчитать напряжение и ток biasa?

Транзистор BFP67.

 

Краткий курс - Самоучитель - avr123.nm.ru - микроконтроллеры AVR начинающим с нуля внимательно ! все написано!