Індикатор НВЧ випромінювань

 

Прилад призначений для пошуку НВЧ випромінювань і виявлення малопотужних НВЧ-передавачів виконаних, наприклад, на діодах Ганна. Він перекриває діапазон 8 … 12 ГГц.

Розглянемо принцип роботи індикатора. Найпростішим приймачем, як відомо, є детекторний. І такі приймачі діапазону СВЧ, що складаються з прийомної антени і діода, знаходять своє застосування для вимірювання НВЧ потужності. Найістотнішим недоліком є низька чутливість таких приймачів. Щоб різко підвищити чутливість детектора, не

Рис. 5.22 НВЧ приймач з модульованим задньою стінкою хвилеводу

ускладнюючи НВЧ головки, використовується схема детекторного НВЧ приймача з модульованим задньою стінкою хвилеводу (рис. 5.22).

НВЧ голівка при цьому майже не ускладнилася, додався тільки модуляторної діод VD2, a VD1 залишився детекторним.

З деяким наближенням можна вважати, що коли діод VD2 закритий, він не впливає па процеси в хвилеводі, а коли відкритий – повністю закорачивается хвилевід, тобто відіграє роль короткозамкпутой задньої стінки.

Розглянемо процес детектування. НВЧ сигнал, прийнятий рупорної (або будь-який інший, в нашому випадку – діелектричної) антеною, надходить в циліндр. Оскільки задня стінка хвилеводу короткозамкнена, у хвилеводі встановлюється режим стоячих хвиль. Причому, якщо детекторний діод буде знаходитися на відстані напівхвилі від задньої стінки, він буде у вузлі (тобто мінімумі) поля, а якщо на відстані чверті хвилі – то в пучності (максимумі). Тобто, якщо ми будемо електрично пересувати задню стінку хвилеводу на чверть хвилі (подаючи модулюючий напругу з частотою 3 кГц на VD2), то на VD1, внаслідок переміщення його з частотою 3 кГц з вузла в пучність НВЧ поля, виділиться НЧ сигнал з частотою 3 кГц, який може бути посилений і виділений звичайним підсилювачем НЧ.

Таким чином, якщо на VD2 подати прямокутне модулююча напруга, то при попаданні в НВЧ полі з VD1 буде знятий продетектірованньш сигнал тієї ж частоти. Цей сигнал буде протифазі модулює (Це властивість з успіхом буде використано в подальшому для виділення корисного сигналу з наведень) і мати дуже малу амплітуду.

Тобто вся обробка сигналу буде проводитися на НЧ, без дефіцитних НВЧ деталей.

 

Схема обробки наведена на рис. 5.23. Харчується схема від джерела 12В і споживає струм близько 10 мА.

Ріс.5.23. Схема обробки НВЧ сигналу

Резистор R3 забезпечує початковий зсув детекторного діода VD1. Прийнятий діодом VD1 сигнал посилюється трьохкаскадні, підсилювачем на транзисторах VT1-VT3. Для виключення перешкод харчування вхідних ланцюгів > Здійснюва – ляется через стабілізатор напруги на транзисторі VT4. . ,

На мікросхемі DD2 зібраний генератор імпульсів частотою 3 кГц, 'якими через резистор R22 модулюється діод VD2. -Модулюючий напруга в прямій (висновок 8 DD2) та інверсної (вивід 9 DD2) фазах через R8 надходить на резистор R11 «Чутливість». Цим резистором встановлюється така фаза і амплітуда напруги, що компенсує на движку R11, щоб звести до нуля наведення на діод VD1. У самому справі, на VD1 так чи інакше буде наведено (через паразитні зв'язку) модулюючий-напруга 3'кГц (все-таки па VD2 майже 1 В, а повний сигнал знімається з VD1 і має амплітуду 1 мкВ і менше). Але згадаймо, що корисний сигнал (від НВЧ поля) з діода VD1 і модулююча напруга на діоді VD2 противофазно. Саме тому движок R11 можна встановити в таке положення, при якому наведення будуть пригнічені. Підключіть осцилограф до виходу ОУ DA2 і, обертаючи повзунок резистора R11, ви побачите, як відбувається компенсація.

З виходу попереднього підсилювача VT1-VT3 сигнал надходить па вихідний підсилювач на мікросхемі DA2. Зверніть увагу на те, що між колектором VT3 і входом DA2 варто RC-ланцюжок R17C3 (або С4 в залежності від стану ключів DD1) з смугою пропускання всього 20 Гц (!). Це так званий цифровий кореляційний фільтр. Ми знаємо, що повинні прийняти прямокутний сигнал частотою 3 кГц, в точності рівної модулирующей, і в нротівофазе з модулюючим сигналом. Цифровий фільтр якраз і використовує це знання – коли повинен прийматися високий рівень корисного сигналу, підключається конденсатор СЗ, а коли низький – С4. Таким чином, на ВЗ і С4 за кілька періодів накопичуються верхнє і нижнє значення корисного сигналу, у той час як шуми з випадковою фазою фільтруються. Цифровий фільтр покращує співвідношення сигнал / шум у кілька разів, відповідно підвищуючи і загальну чутливість детектора. Стає можливим впевнено виявляти сигнали, що лежать нижче рівня шуму (це загальна властивість кореляційного прийому).

З виходу DA2 сигнал через ще один цифровий фільтр R5C6 (або С8 в залежності від стану ключів DD1) надходить на інтегратор-компаратор DA1, напруга па виході якого при наявності корисного сигналу на вході (VD1) стає рівним приблизно напрузі харчування. Цим сигналом включається світлодіод HL2 «Тривога» і головка ВА1. Переривчасте тональний звучання головки ВА1 і мигання світлодіода HL2 забезпечується роботою двох мультивибраторов з частотами близько 1 і 2 кГц, виконаними на мікросхемі DD2, і транзистором VT5, шунтувальним базу VT6 з частотою роботи мультивибраторов.

Конструктивно прилад складається з НВЧ головки та плати обробки, яка може бути розміщена як поруч з головкою, так і окремо.