Свч генераторы – В микроволновой печи скрывается мощное и опасное СВЧ оружие / Habr

В микроволновой печи скрывается мощное и опасное СВЧ оружие / Habr

Добрый день, уважаемые хабровчане.

Этот пост будет про недокументированные функции микроволновой печи. Я покажу, сколько полезных вещей можно сделать, если использовать слегка доработанную микроволновку нестандартным образом.

В микроволновке находится генератор СВЧ волн огромной мощности

Мощность волн, которые используются в микроволновке, уже давно будоражит моё сознание. Её магнетрон (генератор СВЧ) выдаёт электромагнитные волны мощностью около 800 Вт и частотой 2450 МГц. Только представьте, одна микроволновка вырабатывает столько излучения, как 10 000 wi-fi роутеров, 5 000 мобильных телефонов или 30 базовых вышек мобильной связи! Для того, что бы эта мощь не вырвалась наружу в микроволновке используется двойной защитный экран из стали.

Вскрываю корпус

Сразу хочу предупредить, электромагнитное излучение СВЧ диапазона может нанести вред вашему здоровью, а высокое напряжение вызвать летальный исход. Но меня это не остановит.
Сняв крышку с микроволновки, можно увидеть большой трансформатор: МОТ. Он повышает напряжение сети с 220 вольт до 2000 вольт, что бы питать магнетрон.

В этом видеоролике я хочу показать, на что способно такое напряжение:

Антенна для магнетрона

Сняв магнетрон с микроволновки я понял, что включать просто так его нельзя. Излучение распространится от него во все стороны, поражая всё вокруг. Не долго думая я решил смастерить направленную антенну из кофейной банки. Вот схема:

Теперь всё излучение направленно в нужную сторону. На всякий случай я решил проверить эффективность этой антенны. Взял много маленьких неоновых лампочек и выложил их на плоскости. Когда я поднёс антенну с включенным магнетроном, то увидел, что лампочки загораются как раз там где нужно:

Необычные опыты

Сразу хочу отметить, СВЧ значительно сильнее влияет на технику, чем на людей и животных. Даже в 10 метрах от магнетрона, техника давала сильные сбои: телевизор и муз-центр издавали страшный рычащий звук, мобильный телефон вначале терял сеть, а потом и вовсе завис. Особо сильное влияние магнетрон оказывал на wi-fi. Когда я поднёс магнетрон близко к музыкальному центру, с него посыпались искры и к моему удивлению он взорвался! При детальном осмотре обнаружил, что в нём взорвался сетевой конденсатор. В этом видео я показываю процесс сборки антенны и влияние магнетрона на технику:

Используя не ионизирующее излучение магнетрона можно получить плазму. В лампе накаливания, поднесённой к магнетрону, зажигается ярко светящийся желтый шар, иногда с фиолетовым оттенком, как шаровая молния. Если вовремя не выключить магнетрон, то лампочка взорвётся. Даже обычная скрепка, под воздействием СВЧ превращается в антенну. На ней наводится ЭДС достаточной силы, что бы зажечь дугу и расплавить эту скрепку. Лампы дневного света и «экономки» зажигаются на достаточно большом расстоянии и светятся прямо в руках без проводов! А в неоновой лампе электромагнитные волны становятся видимыми:

Хочу вас успокоить, мои читатели, ни кто из моих соседей не пострадал от моих опытов. Все ближайшие соседи сбежали из города, как только в Луганске начались боевые действия.

Техника безопасности

Я настоятельно не рекомендую повторять описанные мною опыты потому, что при работе с СВЧ требуется соблюдать особые меры предосторожности. Все опыты выполнены исключительно с научной и ознакомительной целью. Вред СВЧ излучения для человека ещё не до конца изучен. Когда я близко подходил к рабочему магнетрону я чувствовал тепло, как от духовки. Только изнутри и как бы точечно, волнами. Больше ни какого вреда я не ощутил. Но всё же настоятельно не рекомендую направлять рабочий магнетрон на людей. Из-за термического воздействия может свернуться белок в глазах и образоваться тромб в крови. Так же ведутся споры о том, что такое излучение может вызвать онкологические и хронические заболевания.

Необычные применения магнетрона

1 — Выжигатель вредителей. СВЧ волны эффективно убивают вредителей, и в деревянных постройках, и на лужайке для загара. У жучков под твёрдым панцирем есть влагосодержащее нутро (какая мерзость!). Волны его в миг превращают в пар, при этом не причиняя вреда дереву. Я пробовал убивать вредителей на живом дереве (тлю, плодожорок), тоже эффективно, но важно не передержать потому, что дерево тоже нагревается, но не так сильно.
2 — Плавка металла. Мощности магнетрона вполне хватает для плавки цветных металлов. Только нужно использовать хорошую термоизоляцию.
3 — Сушка. Можно сушить крупы, зерно и т. п. Преимущество этого метода в стерилизации, убиваются вредители и бактерии.
4 — Зачистка от прослушки. Если обработать магнетроном комнату, то можно убить в ней всю нежелательную электронику: скрытые видеокамеры, электронные жучки, радиомикрофоны, GPS слежение, скрытые чипы и тому подобное.
5 — Глушилка. С помощью магнетрона легко можно успокоить даже самого шумного соседа! СВЧ пробивает до двух стен и «успокаивает» любую звуковую технику.

Это далеко не все возможные применения испытанные мной. Эксперименты продолжаются и вскоре я напишу ещё более необычный пост. Всё же хочу отметить, что использовать так микроволновку опасно! Поэтому лучше так делать в случаях крайней необходимости и при соблюдении правил безопасности при работе с СВЧ.

На этом у меня всё, соблюдайте осторожность при работе с высоким напряжением и микроволнами.

habr.com

Особенности измерительных генераторов свч

Генераторы СВЧ перекрывают диапазон частот от 1 до 40 ГГц. Эти приборы предназначены для регулировки, настройки и испытаний радиоэлектронной аппаратуры и других СВЧ-устройств. По типу выходного соединителя они делятся на коаксиальные и волноводные. Частотная граница этих двух групп приборов лежит в диапазоне 7 …18 ГГц.

Для СВЧ-генераторов характерно сравнительно небольшое перекрытие по частоте и однодиапазонное построение. Поэтому генераторы СВЧ выпускаются сериями однотипных приборов на определенные участки диапазона частот. Так, генератор Г4-90 рассчитан на диапазон частот 16,65 …25,86 ГГц, а генератор Г4-91 – на диапазон 25,86…37,5 ГГц.

Типовая структура генератора СВЧ проста (рис. 3). Важную роль в обеспечении параметров генератора играют механические узлы. Так, отсчет частоты генератора, как правило, производится по механическому счетчику, связанному с элементом перестройки частоты через линеаризующее устройство. Счетчик

повышает разрешающую способность индикации частоты, обеспечивает простой и наглядный отсчет.

С контура задающего генератора мощность СВЧ-сигнала снимается с помощью подвижных устройств связи (емкостных или индуктивных). Однодиапазонность генератора позволяет связать механически съемники мощности с органом перестройки частоты. Введение в эту связь функциональной зависимости, обратной закону изменения мощности генератора от изменения частоты, позволяет достичь постоянства выходной мощности генератора в заданном диапазоне частот. Генераторы СВЧ-диапазона имеют встроенный измеритель мощности. В ряде случаев этот измеритель не подключается постоянно к источнику колебаний СВЧ. Выходной сигнал генератора перед проведением измерений вводится в измеритель мощности, устанавливается требуемой величины и после этого переключается в нагрузку. Задающим генератором в диапазоне СВЧ обычно служит клистрон. На частотах ниже 10 ГГц используется отражательный клистрон с внешним резонатором, на частотах свыше 10 ГГц — с внутренним резонатором. Генераторы на клистронах работают в режиме непрерывной генерации (НГ), амплитудной модуляции, частотной модуляции, импульсной модуляции.

Клистроны используются, например, в генераторах Г4-55 и Г4-56, в генераторах Г4-114 и Г4-115 сигналы, снимаемые с клистронного генератора, усиливаются лампой бегущей волны (ЛБВ).

Кроме клистронов, в качестве задающих генераторов применяют лампы обратной волны (ЛОВ), которые обеспечивают генерацию с электронной (безинерционной) перестройкой частоты колебаний в широких пределах, диоды Ганна и др. Диоды Ганна с внешним коаксиальным резонатором используются в генераторах Г4-112 и Г4-135.

Генераторы импульсов

Генераторы импульсов формируют измерительные сигналы для проверки и настройки различной радиоэлектронной аппаратуры, работающей в импульсном режиме. К такой аппаратуре относятся телевизионные устройства, ЭВМ, аппаратура телеметрии, радиолокации и т.п. Наиболее распространены генераторы импульсов прямоугольной формы. Генераторы импульсов по числу каналов основных импульсов подразделяются на одноканальные и многоканальные.

Одноканальные генераторы имеют на одном или нескольких связанных между собой выходах сигналы, не имеющие раздельной для каждого выхода регулировки параметров импульсов, кроме амплитуды и полярности. Многоканальные генераторы импульсов – генераторы, выдающие на раздельных не связанных между собой выходах синхронные импульсные сигналы, имеющие независимую для каждого выхода установку длительности, амплитуды и полярности.

По диапазону длительностей вырабатываемых импульсов генераторы подразделяются на генераторы микросекундной и наносекундной длительности импульсов. В зависимости от характера последовательности основных импульсов различают генераторы непрерывной последовательности импульсов, генераторы серий импульсов, генераторы кодовых последовательностей импульсов (кодовых пакетов).

Генераторы импульсов делятся на следующие группы:

1. Генераторы с калиброванной установкой амплитуды импульса.

2. Генераторы с калиброванной установкой длительности импульса.

1. Генераторы с калиброванной установкой частоты следования импульсов.

3. Генераторы с калиброванной установкой временного сдвига импульса.

4. Генераторы с одинаковой точностью установки амплитуды, длительности, частоты следования и временного сдвига импульсов.

Структурная схема простейшего генератора импульсов одноканального типа изображена на рис. 4. Задающий генератор вырабатывает импульсы с частотой следования, регулируемой плавно, либо дискретно в заданном диапазоне. Импульсы задающего генератора используются для запуска схемы задержки и схемы формирования импульсов. Одновременно задающий генератор выдает импульсы синхронизации с той же частотой следования, выведенные на отдельное гнездо. Таким образом, с помощью элемента задержки можно обеспечить временной сдвиг основного сигнала относительно импульсов синхронизации. Задающий генератор может работать как в автоколебательном, так и в ждущем режиме. В ждущем режиме для запуска генератора необходимы пусковые импульсы, которые формируются устройством внешнего и однократного запуска. В ряде генераторов имеются возможности запуска генератора от последовательности внешних пусковых импульсов и однократного запуска путем подачи пускового импульса, сформированного в специальном устройстве. В режиме однократного запуска пусковой импульс в данной схеме формируется при нажатии кнопки, расположенной на передней панели прибора. Устройство задержки выдает импульсы, задержанные относительно запускающих импульсов, поступающих от задающего генератора. Время задержки регулируется либо плавно, либо дискретно. Схема формирования основных импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы требуемой длительности и формы. Схема формирования позволяет устанавливать нужную длительность основных импульсов либо плавно, либо дискретно. В некоторых приборах регулируются длительность фронта и среза. Усилитель мощности предназначен для увеличения амплитуды основных импульсов до необходимого значения, изменения их полярности, а также для согласования схемы формирования основных импульсов с нагрузкой. Усилитель позволяет плавно изменять амплитуду импульсов в несколько раз. Для получения импульсов малой амплитуды служит ступенчатый аттенюатор, ослабляющий сигнал на 40 .. …100 дБ.

Измеритель амплитуды импульсов предназначен для измерения установленного значения амплитуды выходного сигнала и представляет собой импульсный вольтметр.

Реальная форма импульсов на выходе импульсного генератора отличается от прямоугольной. Характерные искажения формы импульсов показаны на рис. 5. Амплитуду импульса определяют продлением плоской части вершины до пересечения с фронтом. Амплитуда импульсов на выходе генератора зависит от сопротивления подключенной к нему нагрузки. Поэтому значение амплитуды импульсов, обеспечиваемой генератором, указывается для определенного сопротивления нагрузки. Длительность импульса прямоугольной формы τ определяется на уровне 0,5 от значения амплитуды. Длительность фронта τ_ф – время, в течение которого напряжение импульса нарастает от значения 0,1 до 0,9 амплитуды. Длительность среза τ_с – время, в течение которого напряжение импульса уменьшается от 0,9 до 0,1 от значения амплитуды. Неравномерность вершины импульса δ₁ — изменение плоской части вершины импульса. Оценивается в процентах по отношению к значению амплитуды. Выбросы на вершине b₁ и срезе b₂ импульса – кратковременное отклонение мгновенного значения импульсного напряжения при установлении вершины или на участке среза от линий, определяющих его вершину и основание. Выбросы импульса оцениваются в процентах от значения амплитуды. По длительности генерируемых импульсов генераторы прямоугольных импульсов делятся на генераторы микросекундного и наносекундного диапазонов длительностей. Первые выдают импульсы длительностью 10^-1 …10⁶ мкс, вторые 1…25000 нc.

Помимо импульсных генераторов, предназначенных для формирования импульсов прямоугольной формы, существуют генераторы сигналов специальной формы, относящиеся к группе Г6. Генераторы этого типа вырабатывают набор сигналов специальной формы, в том числе пилообразной, треугольной, ступенчатой и т. п. Часто эти же генераторы вырабатывают многофазный синусоидальный сигнал. Например, генератор Г6-26 выдает набор синусоидальных сигналов с фазами 0°, 90°, 180°, 270°. В телевизионном генераторе Г6-8 вырабатываются импульсы синусквадратичной формы, с помощью которых оценивается полоса пропускания видеотракта, сигнал ступенчатой формы для оценки нелинейных искажений и др.

studfile.net

USB Генератор СВЧ / Habr

Бывает так, что одного СВЧ генератора на рабочем месте не хватает, или же им кто-то пользуется, а проверить например смеситель (усилитель, АЦП…) очень нужно. А ещё стационарные СВЧ генераторы довольно большие и тяжёлые, лично мне часто лень их переносить и освобождать место на рабочем столе. По этим причинам два года назад я сделал свой маленький генератор, первую версию.

Немного об элементной базе

Генератор построен на микросхеме HMC833 (или HMC830), ФАПЧ со встроенным ГУН и микросхеме HMC625, усилитель с переменным коэффициентом усиления. В качестве опорного генератора можно использовать генераторы ГК155-П или CB3LV с частотой 25…100 МГц. В первой версии генератора для управления HMC833 и HMC625 я решил использовать микросхему FT232RL в режиме bit bang, вдохновившись статьями про этот режим в интернете.

Характеристики

— Диапазон частот 25…6000 МГц, если используется микросхема HMC833;
— Диапазон частот 25…3000 МГц, если используется микросхема HMC830;
— Регулировка сигнала по мощности, 31.5 дБ, с шагом 0,5 дБ;
— Точность настройки частоты, ~3 Гц;
— Максимальная измеренная мощность сигнала на частоте 1 ГГц – 17 дБм;
— Максимальная измеренная мощность сигнала на частоте 2 ГГц – 16 дБм;
— Максимальная измеренная мощность сигнала на частоте 3 ГГц – 12 дБм;
— Питание и управление от microUSB.

Все остальные характеристики можно узнать в документации на применённые мной микросхемы.

Немного о недостатках первой версии

Схема первой версии была не лишена недостатков:
— во первых, как я уже говорил, для управления синтезатором и усилителем по SPI использовалась микросхема FT232RL в режиме bit bang. Из-за этого управление было медленным. Я впервые использовал микросхему FT232RL и не знал о такой особенности.
— во вторых, я использовал комплектующие, которые у меня были в наличии. Из-за этого генератор получился дорогим, а некоторые элементы сложно достать.
Но в целом генератор себя оправдал, часто помогая мне в работе.

Исправление ошибок

Спустя два года я решил избавится от этих недостатков и сделал вторую версию генератора.
Микросхему FT232RL я заменил микроконтроллером STM32F103C8T6, вместо дорогого генератора ГК155-П-100 МГц можно установить CB3LV-3I-25M0000 (или другой), ну и по мелочи. Теперь все элементы для генератора можно купить у китайцев на алиэкспресс, что не может не радовать.

Печатную плату я проектировал в Altium Designer, программа для STM32 написана в IAR Embedded Workbench, программа управления для ЭВМ написана с использованием QT, Visual Studio и библиотеки HID API. Поскольку использован класс USB HID, то установка драйверов не требуется.

Собрать этот USB генератор можно самостоятельно, для этого я прикладываю все необходимые файлы. Без ошибок собранный генератор в регулировке и настройке не нуждается, только в прошивке.

Заключение

На данный момент программное обеспечение пока далеко от финального и обладает только базовыми настройками, такими как установка частоты и усиления. В ближайшем будущем я планирую добавить режимы ГКЧ и возможно (если получится) импульсного генератора.

Теперь немного картинок со спектроанализатора R&S FSL3 и в самом конце ссылки на исходные файлы. К сожалению спектроанализатор у меня на работе только до 3х ГГЦ:

Исходные файлы находятся здесь:
github.com/denruss/usb_gen_v2
github.com/denruss/usb_gen_v2_qt
github.com/denruss/usb_gen_v2_stm32
github.com/denruss/stm32_MyDfu

Можно заказать PCB по ссылке:
www.pcbway.com/project/shareproject/USB_Microwave_Generator_25___6000_MHz.html

Инструкция по прошивке микроконтроллера

Необходим программатор st-link v2

0) Желательно стереть микроконтроллер утилитой STM32 ST-LINK Utility (на всякий случай)

1) Надо скачать загрузчик, файл stm32_MyDfu.rar от сюда
распаковать HEX, прошить утилитой STM32 ST-LINK Utility
после этого должен появится в диспетчере устройств девайс stm32 dfu (не помню точно)

2) Скачать файл usb_gen_v2_stm32_v19.dfu от сюда
И прошить его утилитой DfuSe USB device firmware upgrade

habr.com

Транзисторные генераторы свч

На частотах до 300 МГц транзисторные генераторы СВЧ реализуются, как правило, с использованием согласующих цепей (колебательных контуров) на сосредоточенных элементах. Поэтому схемы таких генераторов практически не отличаются от схем генераторов более низких частот. Транзистор включается по схеме с ОЭ.

На более высоких частотах транзисторные генераторы СВЧ чаще всего строят с использованием колебательных систем (контуров или цепей согласования) из отрезков несимметричных полосковых линий. Отрезки таких линий применяют для изготовления индуктивных элементов согласующих цепей на частотах выше 300 МГц и для реализации ёмкостных элементов – на частотах выше 1000 МГц. Генераторы строят как по схеме с ОЭ, так и по схеме с ОБ. При этом схема с ОБ рассматривается как более высокочастотная и более широкополосная (см. лекцию14). Выбор схемы ОЭ или ОБ часто определяется конструктивным оформлением транзистора. Транзисторные генераторы СВЧ обычно имеют двусторонний вариант конструкции.

На рис.17.13 показаны принципиальные схемы – упрощенные конструкции однотактных транзисторных генераторов СВЧ с изготовлением элементов согласующих цепей из отрезков линий.

Генераторы (рис.17.13,а,б) выполнены по схеме с ОЭ с использованием полосковых линий. В качестве блокировочных дросселей используются короткозамкнутые на одном конце четвертьволновые отрезки линий. Разомкнутые отрезки линий длинойℓ<λ/4 могут использоваться в качестве параллельно подключаемых емкостных элементов, как в схеме рис.17.13,б. Поэтому для транзисторных генераторов СВЧ часто применяется гибридное исполнение: берётся пластина высокочастотного диэлектрика (фторопласт, ситал, поликор, кварцевая пластина) толщиной 0,5…2 мм, так называемая диэлектрическая подложка, одна сторона которой полностью металлизируется, а на другой стороне с помощью методов фотолитографии, вакуумного напыления и гальванопластики формируются полосковые линии, составляющие электрическую схему генератора. Затем впаиваются транзистор и другие дискретные элементы: блокировочные и разделительные конденсаторы, имеющие специальную конструкцию. Выводы у таких конденсаторов выполняются в виде металлизированных площадок на корпусе, что уменьшает до минимума их индуктивности и позволяет легко соединять конденсаторы с другими элементами схемы.

На рис.17.14,апредставлена схема однотактного транзисторного генератора СВЧ с ОБ, элементы согласующих цепей которой полностью выполняются из отрезков полосковых линий. На рис.17.14,бпоказаны эскизы конструкции (топологии) элементов входной и выходной согласующей цепей из отрезков полосковых (микрополосковых) линий. Индуктивные элементы согласующих цепей выполняются из отрезков линий с узкими полосками, соответственно с большим волновым сопротивлением (до 80…100 Ом). Ёмкостные элементы согласующих цепей выполняются из отрезков линий с широкими полосками, соответственно с малым волновым сопротивлением (10…20 Ом). Небольшую регулировку (в процессе настройки генератора) индуктивностей в большую сторону и ёмкостей в меньшую сторону осуществляют уменьшением ширины линий. Для регулировки ёмкостей часто предусматривают небольшие ёмкостные площадки вблизи формируемой ёмкости, которые соединяют при необходимости добавляемыми перемычками с основной ёмкостью или отсоединяют соответственно. Для регулировки индуктивности отрезок соответствующей линии изготавливают с несколькими изгибами-петлями, закорачивая которые перемычками, можно уменьшать индуктивность.

Возможность реализации продольных индуктивных и параллельных ёмкостных элементов из отрезков линий следует из исследования формулы (12.3)⁹для входного сопротивления отрезка линии длинойℓ, нагруженного на сопротивление:

Если выполняется соотношение , то можно считать

Входное сопротивление представляет последовательное соединение нагрузки и эквивалентной индуктивности, величина которойL_ЭКВопределяется волновым сопротивлением линииZ₀и длиной отрезкаℓ:

Если ℓ< λ/8, соответственноβℓ < 45°, то можно считатьtgβℓ ≈ βℓ=ωℓ/υ. В этом случае

L_ЭКВ ≈ L_ПОГ ℓ = const.

То есть при относительно низком сопротивлении, нагружающем отрезок линии (формируется соответствующей частью цепи), большом волновом сопротивлении и короткой длине отрезок длинной линии эквивалентен практически сосредоточенной индуктивности L_ЭКВв широком интервале частот. Эквивалентная индуктивность включается в цепь последовательно.

Если выполняется соотношение , то можно считать

В этом случае входное сопротивление соответствует параллельному соединению нагрузки и эквивалентной ёмкости, величина которойС_ЭКВопределяется волновым сопротивлением линииZ₀и длиной отрезкаℓ:

Если ℓ< λ/8, соответственноβℓ < 45°, то можно считатьtgβℓ ≈ βℓ=ωℓ/υ. В этом случае

С_ЭКВ≈С_ПОГ ℓ=const.

То есть при относительно высоком сопротивлении, нагружающем отрезок линии (формируется соответствующей частью цепи), низком волновом сопротивлении и короткой длине отрезок длинной линии эквивалентен практически сосредоточенной ёмкости С_ЭКВв широком интервале частот. При этом эквивалентная ёмкость оказывается включенной в цепь параллельно.

Возможны также реализации последовательно включаемых индуктивных и ёмкостных элементов путём последовательного включения в цепь соответственно короткозамкнутых и разомкнутых отрезков длинных линий. При малой электрической длине отрезка βℓ < 45° величина эквивалентной индуктивностиL_ЭКВи величина эквивалентной ёмкостиС_ЭКВможет считаться практически постоянной в интересующем интервале частот и определяется приведенными выше выражениями. Параллельно подключаемая индуктивность реализуется подобно блокировочному дросселю во всех представленных выше схемах генераторов. Геометрическая длина короткозамкнутого отрезка линии в этом случаеℓ< λ/4 и зависит от волнового сопротивления линии и требуемой эквивалентной индуктивности. Параллельно подключаемая ёмкость может быть также реализована в виде параллельно подключаемого разомкнутого отрезка линии длинойℓ< λ/4, как показано на рис.17.13,б.

Следует отметить, что колебательные системы (согласующие цепи) транзисторных генераторов СВЧ по своей структуре аналогичны соответствующим цепям на сосредоточенных элементах, применяемым в транзисторных генераторах на более низких радиочастотах, где, как отмечалось,¹⁰наиболее часто используется П-контур. Отличие на СВЧ в том, что индуктивные и ёмкостные элементы соответствующей цепи реализуются на основе отрезков длинных линий.

Согласующие цепи широкополосных транзисторных генераторов обычно представляют многозвенные полосовые или квазиполосовые цепи.

Двухтактные транзисторные генераторы СВЧ строятся по аналогичным схемам с реализацией элементов согласующих цепей из отрезков линий. В нижней части диапазона СВЧ широко применяются двухтактные генераторы на трансформаторах линиях (ТЛ).¹¹

Межкаскадные связи и промежуточные каскады на СВЧ

Назначение межкаскадных связей в диапазоне СВЧ как и на высоких частотах: обеспечение необходимой мощности возбуждения каскада при требуемом напряжении или токе. Однако построение межкаскадных связей в диапазоне СВЧ часто существенно отличается от диапазона высоких частот. Это обусловлено тем, что каскады обычно находятся на некотором удалении друг от друга, которое на СВЧ сравнимо с длиной рабочей волны. Последнее обстоятельство заставляет вводить в цепь межкаскадной связи линию – фидер. Если электрическая длина фидера βℓ_Ф≤π/4, что имеет место при геометрической длине фидераℓ_Ф≤λ_Ф/8, гдеλ_Ф– длина волны в фидере, то можно не добиваться согласования фидера с входной цепью возбуждаемого каскада, так как при малой электрической длине фидера напряжение и ток вдоль него практически остаются без изменений. Елиβℓ_Ф>π/4, то естьℓ_Ф>λ_Ф/8, то необходимо обеспечивать согласование фидера с входной цепью возбуждаемого каскада, чтобы облегчить передачу требуемой мощности возбуждения.

Межкаскадные цепи СВЧ могут быть разделены на три вида:

1. Имеется контур в выходной цепи предыдущего каскада и во входной цепи последующего каскада;

2. Выходная цепь предыдущего каскада и входная цепь последующего каскада образуют один контур;

3. Имеется контур в выходной цепи предыдущего каскада, а во входной цепи последующего каскада контур отсутствует.

При наличии контуров во входной и выходной цепях генераторов и при условии близкого расположения каскадов цепь межкаскадной связи может быть построена с использованием связанных линий. В ламповых генераторах такая связь реализуется при использовании двухпроводных линий и симметричных полосковых линий с проводами круглого сечения между проводящими пластинами (поверхностями).¹²Двухпроводные линии применяются в двухтактных генераторах, а симметричные полосковые линии в однотактных генераторах. В случае транзисторных генераторов подобная связь может быть реализована при использовании несимметричных полосковых или микрополосковых линий. Однако практическая реализация такой связи в транзисторных генераторах неизвестна.

На рис.17.15 показана упрощенная реализация рассматриваемого вида связи в ламповых генераторах с контурами из отрезков двухпроводных линий (рис.17.15,а) и полосковых линий (рис.17.15,б). В случае полосковых линий длины контуров обычно делают одинаковыми. Для этого подбирают волновые сопротивления линий, соответственно и диаметры проводов, чтобы выполнялось условие:

С₀₁Z₀₁=С₀₂Z₀₂,

где С₀₁,С₀₂– сосредоточенные ёмкости входного и выходного контуров;Z₀₁,Z₀₂– волновые сопротивления линий.

Если каскады располагаются на некотором удалении, то контуры соединяют с помощью фидера, например, как показано на рис.17.16.

Фидер должен быть согласован со входным (катодно-сеточным) контуром, для чего необходимо, чтобы эквивалентное сопротивление входного контура, пересчитанное к концу фидера, было равно волновому сопротивлению фидера Z_0Ф. Необходимая величина сопротивления связиХ_СВ, реализуемая с помощью петли связиL_СВв примере рис.17.16, может быть найдена следующим образом.

Вносимое сопротивление из входного контура в фидер:

где r_КЗ – эквивалентное сопротивление входного контура, пересчитанное к короткозамыкателю. Величина его находится из соотношения:

где I_M– ток в короткозамыкателе;U_MC– амплитуда напряжения возбуждения, равная напряжению на входе контура со стороны подключения участка сетка-катод лампы:

Z₀– волновое сопротивление линии входного контура;– эквивалентное сопротивление входного контура с учётом входного сопротивления генератора (лампы).

Очевидно, согласно приведенным соотношениям,

тогда

откуда, учитывая, что должно быть R_ВН=Z_0Ф,

Чем меньше волновое сопротивление фидера Z_0Ф, тем проще осуществить элемент связи.

Связь с выходным (анодно-сеточным) контуром (в примере рис.17.16 – ёмкостная) рассчитывается из условия обеспечения на входе фидера со стороны контура требуемого напряжения возбуждения:

,

где P_ВОЗБ– требуемая мощность возбуждения.

Элементы связи фидера с контурами могут быть любыми: как разными, что отражено на рис.17.16, так и одинаковыми – либо ёмкостными, либо индуктивными (с помощью петель связи). Может быть применена кондуктивная связь как с одним из контуров, так и с обоими. Выбор элемента связи определяется удобством его реализации при заданных требованиях к генератору.¹³

Связь с помощью фидера между контурами в ламповых генераторах применяется в тех случаях, когда ёмкостная составляющая входного сопротивления возбуждаемого каскада меньше активной составляющей. Построение контура во входной цепи позволяет компенсировать ёмкостную составляющую входного сопротивления каскада и этим повысить его величину, что облегчает согласование фидера и передачу необходимой мощности. В транзисторных генераторах СВЧ подобная связь используется при модульном принципе построения, когда каждый каскад представляет отдельный модуль, на входе и выходе которого использованы линии или стандартные разъёмы 75 или 50 Ом (см. рис.17.14). Соединение каскадов-модулей осуществляется отрезками линий, изготавливаемых вместе с модулями, или отрезками кабелей при использовании внешних разъёмов.

Межкаскадная связь, когда входная и выходная цепи образуют один контур, широко используется в транзисторных генераторах. Структура связи такая же, как на сосредоточенных элементах. Пример реализации этого вида связи на СВЧ показан на рис.17.17.

На рис.17.18 показана реализация данного вида связи в ламповых генераторах. Схема применяется на фиксированной частоте или при ёмкостной перестройке, для чего вблизи анода устанавливается конденсатор переменной ёмкости. Однако схема более удобна для применения на одной частоте. Данный вид связи упрощает подведение питающих напряжений, уменьшает размеры и повышает жёсткость конструкции.

Рассмотренные виды межкаскадных связей неудобны в диапазонных ламповых генераторах, так как требуют регулировки при перестройке генераторов, особенно при связи выходного и входного контуров с помощью фидера. Транзисторные генераторы обычно широкополосные и регулировка связи не требуется.

В диапазонных ламповых генераторах часто применяют схему межкаскадной связи, когда входной контур отсутствует. Входная цепь лампы возбуждаемого каскада соединяется непосредственно с фидером через специальный конический переход, обеспечивающий плавный переход от лампы к фидеру. Схема такой связи показана на рис.17.19. По длине конического перехода сохраняется постоянное волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению фидера связи Z_0Ф.

Схема применяется, когда ёмкостная составляющая входного сопротивления возбуждаемого каскада превышает активную составляющую этого сопротивления в параллельном эквиваленте. При такой связи питающий фидер часто оказывается не согласованным с входной цепью, что следует учитывать при расчёте. Связь с анодно-сеточным контуром может быть любая, удобная для реализации. В конструкции конического перехода предусматривается ввод для проводов питания накала, подачи смещения.

studfile.net

Элементарный СВЧ генератор | Катушки Тесла и все-все-все

По большому счёту, это не СВЧ. Частота этой штуковины лежит где-то от 400 до 500 МГц, в то время как тру-СВЧ начинается всё же с гигагерцев. Но, учитывая общую простоту схемы и сборки, штука крайне занимательная и внимания стоит. Всё, что нужно — маленький кусочек фольгированного текстолита, СМД-резисторы 0.5к и 1к, подстроечный конденсатор 6-30 пФ, пара кусков провода, выдранного из кабеля локалки, питание в 7 вольт 0.5-1А и транзистор RD02MUS1. Мощность около 2 ватт. Автор и вдохновитель по сооружению данной схемы — sifun, за что тому отдельная благодарность.

Вначале делаем плату. Её лучше всего вырезать гравером или лезвием. Разводка довольно проста. Особая аккуратность в повторении не требуется.
Рассматриваем имеющиеся детали. Кусок МГТФа вверху предназначен для пятивиткового дросселя по питанию.
Спаиваем всё вместе. Если непонятно напрямую из разводки, в самом низу страницы есть схема. Ноги и концы всех деталей кроме резисторов должны быть как можно ближе друг к другу. Небольшой лишний кусочек платы или ноги может иметь ощутимые параметры ёмкости и индуктивности на этих частотах и всё попортить.
Припаиваем резонатор из хитро скрученных кусков жил из кабеля от локалки. Он работает на схожих частотах, и поэтому изоляция там слабо поглощает СВЧ. Геометрию и размеры резонатора крайне рекомендуется соблюдать для достижения желаемых эффектов. Разве что, длинные участки стоит сделать параллельными, а не выгнутыми наружу. После спайки выкручиваем в ноль подстроечный конденсатор, подаём на схему 6.5-7 вольт и аккуратно вращаем конденсатор отвёрткой до достижения тока потребления у схемы где-то в 400-600 мА. После чего проверяем работоспособность поднесённой к рогам резонатора неонкой. Вот как-то так это выглядит. Что интересно, от этих частот неон светится не привычным оранжевым, а отчётливо красным, или даже розоватым оттенком.

Внизу — схема. Авторство полностью за sifun’ом.

 

В планах приобрести транзисторы помощнее и сделать то же самое уже на десяток-другой ватт. Можно будет поджечь даже СВЧ-факел.

teslacoil.ru

Ручной генератор на 220 В из микроволновки

С помощью этого маленького карманного генератора можно сразу зарядить не один, а несколько сотовых телефонов, зажечь светодиодную лампу, возможны и другие его применения, которые не пришли мне в голову. Он вырабатывает чистое синусоидальное напряжение порядка 120-230 В (зависит от скорости вращения) и выдает мощность в районе 3-5 Вт частотой 50 Гц, что важно. Фактически это микро электростанция у вас в кармане. Возьмите ее в поход и у вас будет 100% источник который никогда не разрядится.

Понадобится

Привод поддона от микроволновой печи. Если нет, то купите на АлиЭкспресс (ссылка)

Он крутит тарелку и работает от напряжения сети. На вид это плоский электродвигатель со сдвинутым от центра валом – это из-за встроенного в него редуктора. Вся особенность его в том, что он так же работает и в обратном направлении: при вращении вырабатывает электрический ток.

Для корпуса будем использовать пластиковую баночку из под крема.

Как сделать ручной генератор на 220 В

В крышке сверлим отверстие под вал электромотора.


Пробуем установить его туда, но пока не закрепляем.

Необходимо найти ручку от усилителя, она хорошо наденется на вал, так как форма выемок очень похожа.

Пробуем вращать вал, если все идет легко, значит ручка сидит нормально.

К светодиоду последовательно припаиваем резистор сопротивлением 100-200 кОм. Надеваем термоусадку и обдуваем феном.

Сделаем в крышке отверстие под светодиод. Он будет показывать наличие работы и отдачу напряжения.

Припаяем контакты к генератору.

В качестве розетки возьмем переходную вилку.

Паяльником проделаем отверстия под ее контакты.

Подключимся к контактам и заизолируем их.

Устанавливаем на место.

Припаиваем вывода к генератору.

Производим сборку. Все элементы сажаем на эпоксидный клей, чтобы все держалось надежно. Закрываем корпус.

Чтобы проще вращать динамо машину сделаем ручку. Для этого из металла отрежем длинную полоску.

Проделаем отверстие под ручку.


Колпачок от шариковой ручки будет играть роль шарнира.

Отпилим краешек.

Собираем ручку.

Приклеиваем ее на эпоксидный клей.

Проверяем работу – светодиод светится.

Производим проверку на реальной нагрузке. В ее роли будет лампочка на 220В.

Подключаем, горит хорошо.

Теперь пробуем заряжать телефон.

Зарядка идет. А теперь все вместе.

Мощности вполне хватает!
Благодаря встроенному в двигатель редуктору, вращать вал с большой скоростью не нужно. Спокойное вращение с размеренной частотой сильно не нагрузит ваши руки, от чего можно питать свои нагрузки продолжительное время.

Смотрите видео

sdelaysam-svoimirukami.ru

Генератор СВЧ

Подробности

Категория: Передатчики

Опубликовано 13.04.2015 15:44

Автор: Admin

Просмотров: 5501

Создание генератора диапазона СВЧ для измерения возможно действенно упростить при использовании синтезатора частоты совместно с микросборкой автогенераторов. Модификация генератора с ФАПЧ для диапазонов от 0,66 до 1,53 и от 1,71 до 2,75 ГГц, где образцовым служит внешний высокостабильный генератор сигналов, частота которых не превышает нескольких МГц.

Отсутствие измерительного генератора создает проблемы при плановом обслуживании, настройке, ремонте антенн и другой аппаратуры диапазоном действия от 300Мгц и выше. Генератор СВЧ можно изготовить самостоятельно, что служит решением данной проблемы.

Схема генератора СВЧ

Печатная плата генератора

Общий принцип действия такого генератора базируется на применении системы ФАПЧ (фазовой автоматической подстройке частоты). Существенным ее недостатком является невозможность плавной перестройке по частоте. Использование генератора СВЧ значимо расширится, если он будет сконструирован как приставка к генератору ВЧ, который будет выступать генератором образцовой частоты. Изменение частоты генератора ВЧ дает возможность регулировки генератора СВЧ. Такой генератор может работать в диапазоне частот мобильной (сотовой) связи и устройств радиолюбителей.

В основе действия приставки заложен принцип управления режимом функционирования микросхемы синтезатора частоты DA4 микроконтроллером DD1. Специализированная микросборка автоматических генераторов с электронной подстройкой частоты DA5 и DA6 используется как генератор СВЧ диапазона. Интегральные стабилизаторы напряжения DA2 (12 В) и DA3 (5 В) делают постоянным напряжение узлов питания. Внешний генератор ВЧ используется как источник сигнала образцовой частоты. Дополнительный каскад увеличивает управляющее напряжение о максимального значения в 12 В.

Генератор СВЧ имеет основной и дополнительный выход. Уровень сигнала основного соответствует 0 дБ мВт, дополнительного – 60 дБ мВт. Внешний ступенчатый аттенюатор должен обладать уровнем сигнала от 0 до 70 дБ, при шаге Дб, он плавно регулирует выходной сигнал.

Данная конструкция подстраивает частоту генератора СВЧ под кратную внешнего генератора. Режим работы микросхемы соответствует коэффициенту деления ДПД для сигнала генератора равному 1000, в то время как сигнал внешнего генератора соответствует 1. Т.е. на каждый герц частоты внешнего генератора будет приходиться 1 кГЦ генератора СВЧ.

Наладка работы сводится к установке устойчивой работы ФАПЧ, где фазовый шум для полного диапазона частот генератора будет минимальным. Питание устройства может осуществляться с помощью любого стабилизированного блока напряжения от 13 до 15 В или блоком нестабилизированного напряжения от 15 до 20В.

Прошивка для микроконтроллера

:10000000160A2800080C27000304680303060A0ADE
:1000100026040В0А26050605000000000604Е70278
:10002000040A0008460500004604000840000600D7
:100030001F0C02006600030C0109B00C0109120C30
:1000400001091209000С0109000С0109040С010945
:100050001209000C01097D0C0109010C01091209AA
:10006000030С0109В00С0109120С0109120903006В
:02lFFE00EA0FE8
:00000001FF

• < Назад
• Вперёд >

Добавить комментарий

radio-magic.ru