Estoy tratando de construir un oscilador LC modulado en frecuencia, pero todos los circuitos que he probado tienen un terrible zumbido de red después de la demodulación.
El oscilador está sintonizado por un sensor capacitivo, pero estoy usando un condensador fijo en su lugar hasta que resuelva este problema. He probado diferentes topologías: Franklin, Clapp, Vackář, Hartley en diferentes frecuencias de 60 a 500 MHz pero no hay diferencia entre ellos en términos de zumbido de red. Estoy usando un receptor SDR para la demodulación, funciona bien y no puede ser la fuente del zumbido. Usar la batería en lugar del suministro de CA no ayudó. Estoy usando condensadores de 10 µF y 10 nF para el desacoplamiento. El uso de inductores físicamente más pequeños ayudó un poco, pero el ruido sigue siendo inaceptable.
Como se sugiere en los comentarios, probé todos los nodos del circuito con y sin alimentación del circuito y el componente de 50 Hz aparece solo en la salida de la antena.
Aquí hay algunos dibujos de PCB, ¿tal vez hay errores en el enrutamiento?
Fig. 1: topología Vackář, el transistor es BF545C
Fig. 2: topología Franklin, ambos transistores son ATF-38143
[UPD:]
Cargando mi configuración y esquemas según lo solicitado. La configuración es solo un receptor SDR y el oscilador con un cable en la salida como una antena improvisada. El sensor capacitivo C var está ausente, ya que estoy usando un condensador fijo C 4 en su lugar.
Figura 3a:
Figura 3b:
Figura 3c:
[UPD2:]
SNR a 50 Hz es de 4,3 dB. La desviación de frecuencia máxima para el oscilador Franklin es de 290 kHz, la potencia de salida es de 7,8 dBm y el nivel de la señal recibida es de –26 dBFS. Poner a tierra la computadora portátil no hace ninguna diferencia.
[UPD3:]
Hice una nueva placa con un plano de tierra y un escudo EMI de níquel plateado. Agregué un regulador LD1117 de 1.8V y capacitores de desacoplamiento NP0 de 100pF y 390pF, y aún no tuve suerte. No hay cambios significativos en el rendimiento del ruido. Desafortunadamente, no pude encontrar una caja de hierro para colocar todo el circuito, pero estoy casi seguro de que existen algunas técnicas inteligentes de diseño de circuitos y PCB que no requieren protección magnética. Por ejemplo, probé el receptor SDR en un transmisor FM barato sin blindaje: no hay ningún zumbido, incluso con el volumen al máximo, por lo que el culpable es definitivamente el circuito y el diseño de la PCB.
Aquí hay algunas fotos del tablero (perdón por el flujo, traté de quitarlo pero fallé)
Además, como se sugiere en la respuesta a continuación, grabé un IF de mi receptor SDR y generé su espectro a bajas frecuencias.
[UPD4:]
Eso es interesante.
El aumento de C 4 (ver Fig. 3c) reduce significativamente el ruido. Mire los espectros de la señal demodulada (el componente de 440 Hz es una señal de prueba registrada desde el sensor para la medición de SNR):
Desafortunadamente, no tengo otros capacitores en el rango entre 1 y 10 pF para realizar más pruebas (el oscilador no comenzará con C 4 ≥ 10 pF). Supongo que el ruido de la línea de CA captado por las trazas de PCB y L 2 cambia la capacitancia de puerta de J 1 , y al aumentar el valor de C 4 se reduce la influencia de esos cambios en la frecuencia. Esto también se confirma agregando una fuerte fuente de ruido, por ejemplo, un teléfono celular haciendo una llamada. Puede ver grandes picos en la Fig. 6c y la frecuencia en realidad aumenta cuando agrego una fuente de ruido, lo que significa que la capacitancia de puerta de J 1 es inversamente proporcional al voltaje. Tiene sentido para mi. Parece que necesito reducir el acoplamiento entre J 1y el tanque LC o agregue un poco de filtrado de paso alto entre ellos, pero no estoy seguro de cuál es la mejor manera de hacerlo.
Gomunkul (en comentarios) y @user287001 pueden haber solucionado la mayor parte del problema del zumbido:
Probablemente sea su sonda o la antena la que capta el zumbido del aire porque el capacitor es un circuito abierto para 50Hz.
C6 puede ser un capacitor de mala calidad que varía la capacitancia con el voltaje:
Use un buen condensador C0G aquí (100 pf probablemente sea demasiado) o uno clasificado para microondas.
Termine la antena con una resistencia a tierra para reducir el campo eléctrico a través de C6 inducido por los aparatos y luces de 50 Hz cercanos.
Agregue una etapa de búfer con un buen S12 bajo entre el oscilador y la antena.
Hay otro posible mecanismo de zumbido, algo menos probable... Este
oscilador con antena puede considerarse un receptor crudo de conversión directa: sus oscilaciones sirven como oscilador local del receptor. Con tales voltajes de polarización de CC de bajo voltaje, las uniones del dispositivo activo de este oscilador pueden tener variaciones de capacitancia significativas con los cambios de voltaje. Cuando una unión ve tanto la señal transmitida (fuerte) como la señal recibida (débil), su voltaje de polarización puede variar, dependiendo de la relación de fase entre las dos señales.
Lejos, algunas uniones de diodos pueden recibir alguna señal transmitida desde su oscilador. Cuando estos empalmes también se encienden y apagan mientras rectifican la red de 50 Hz, retransmiten una señal de 50 Hz. señal modulada de vuelta al oscilador a través de cables o trazas. En UHF, incluso un cable corto se convierte en un elemento de antena acoplado en este sistema de 2 elementos. El diodo modulado de 50 Hz puede inyectar un cambio de fase en el oscilador. Está característicamente lleno de armónicos, ya que esos diodos modulados de 50 Hz cambian de encendido a apagado con bastante rapidez. Los armónicos de 50 Hz de su espectro parecen bastante fuertes.
Los diodos rectificadores de la fuente de alimentación de CC suelen ser la fuente.
Los circuitos de iluminación LED podrían ser otra fuente.
La frecuencia de cambio de su teléfono celular también respalda esta teoría.
Puede probar este fenómeno con el siguiente circuito (incompleto):
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
El dipolo de media onda se corta para la frecuencia UHF del oscilador bajo prueba. Su diodo se conecta entre cada elemento de 1/4 de onda. Se podría usar un generador de funciones de 1 kHz para encender y apagar el diodo en lugar de un oscilador de 555 1 kHz. Cuando este circuito "mosquito" se acopla a la antena del transmisor, un receptor de monitoreo (AM PM o FM) puede detectar la señal de 1 kHz. Mover este circuito "mosquito" lejos del oscilador bajo prueba debería reducir la salida audible del receptor de monitoreo.
Un comentario aparte: este mismo mecanismo de acoplamiento a veces está presente en el radar Doppler y en las alarmas antirrobo con detección de movimiento. En este caso, la fase cambia a medida que la distancia de la señal reflejada varía desde el oscilador de la señal UHF.
Puede obtener más información buscando en Google "zumbido sintonizable" o zumbido sintonizable.
Su esquema es inexacto en el modelo físico real, por lo que no funcionará como se esperaba en su esquema.
Por ejemplo, su límite de 0,1 uF de desacoplamiento es de aproximadamente 20 nH en los 2 cables de 2 cm y 1 mm de espesor (est) y 1 cm de longitud de pista. Mientras tanto, su resonador usa 33nH, por lo que su suministro tiene una impedancia deficiente y, como otros sugieren, quizás se necesiten 100pF en una pequeña tapa SMD. El diseño general es demasiado grande sin un plano de tierra y, por lo tanto, tiene un área de antena de cuadro grande para irradiar y recibir campos eléctricos dispersos.
Estoy de acuerdo en que la mayor parte de su zumbido se debe al gran diseño> 5% de una longitud de onda para la ruta de suministro, tierra y circuito. Esto hace que sea propenso al ruido radiado y al ruido del suelo conducido. El uso de un balun RF CM o un estrangulador RF CM es esencial para que su suministro de CC lo desacople de las tierras de CA además de un límite de RF, preferiblemente un límite NPO de 100pF para la ESR más baja.
Sin un analizador de espectro de banda IF súper estrecha (<100 Hz) para examinar AM vs FM, es imposible saber cuánto ruido hay en su SDR y cuánto hay en el Tx. Pero de cualquier manera, el zumbido se encuentra principalmente en el diseño de su LCO y en las rutas de alimentación/retorno de CC. Si tuviera un laboratorio RF gen. , entonces puede validar su SDR y un buen RF SA para validar su fuente de ruido.
Cuando fabricamos VCO a mediados de los 90 para la banda ISM de 928 MHz, fabricamos híbridos cerámicos personalizados con tapas metálicas personalizadas soldadas con costura sobre el híbrido soldado a un sustrato GETEK FR4 con otro plano de tierra > 60 dB CNR (relación portadora a ruido y fase baja). ruido para un ancho de banda Tx de 6 kHz utilizado para la lectura automática de medidores de 2 vías.
Si domina la Ley de Ohm para RF usando calculadoras para la impedancia de pistas, cables y capacitancia de acoplamiento entre líneas de banda, puede comprender mejor cómo usar un Balun para aumentar la impedancia CM y luego atenuar con cargas en derivación mientras controla la impedancia diferencial. Esto se aplica a las redes PHY de 1 GHz, así como a los diseños de su oscilador, por lo que puede observar diseños similares para ver estas características y aplicar relaciones de impedancia y Q de resonador para controlar la SNR resultante. Todo está en las relaciones de impedancia complejas como una versión bidimensional de la ley de Ohm con impedancia reactiva, luego comienza a parecer más simple con los efectos de apertura de la antena. (antena de cuadro direccional)
Si las bobinas más pequeñas ayudan, es probable que su circuito atrape campos magnéticos. Pueden ser bastante fuertes cerca de transformadores o lámparas fluorescentes.
Su sensor no puede estar en otro lugar que no sea en su placa de circuito a 500MHz. Supongo que detecta aceleración, humedad, algo de gas o presión. Probablemente pueda colocar su circuito en una caja gruesa de hierro dulce que cortocircuite los campos magnéticos externos incluso cuando tenga algunos orificios para la conexión necesaria con el aire exterior. Necesita un regulador de voltaje local para mantener los campos de CA fuera del voltaje operativo de 2 V CC.
Sincronice su alcance con la red de CA y vea si el zumbido es estable en la pantalla del alcance. Si no es así, su circuito oscila alrededor de 50Hz.
Pruebe también si su circuito es mecánicamente microfónico. Hice un transmisor que (sin querer) recogió vibraciones bastante débiles.
Usted escribió "50 Hz CA está presente solo en la salida de la antena". Probablemente sea su sonda o la antena la que capta el zumbido del aire porque el capacitor es un circuito abierto para 50 Hz.
El zumbido + armónicos de la red también se puede filtrar de la señal demodulada mediante un software de filtrado. El filtrado es fundamental por ejemplo en pruebas cerebrales o cardíacas y limpieza de las señales de audio.
Pruebe su receptor con otro transmisor. ¿El propio receptor está libre de zumbidos?
Entiendo que un osciloscopio es costoso (a menos que viva en los EE. UU. He visto muchos osciloscopios baratos que van a 500 MHz más o menos en eBay). Debe obtener un generador de señal y un milivoltímetro para esas frecuencias (es posible que esté bien con un SDR para milivoltímetro, dependiendo de lo que tenga). Por las imágenes que adjuntaste, sospecho que el oscilador no funciona en absoluto. Eso no es lo que parece una sinusoide (ya sea 400MHz o 50Hz, una sinusoide es una sinusoide). Cualquier forma que tengas allí es tan fea que ni siquiera puedes nombrarla. Intente analizarlo en dos pasos: primer paso, asegúrese de que puede amplificar una señal en ese rango. Segundo paso: verifique qué hace su retroalimentación sintonizada en ese rango. Sí, necesitas un generador de señal para eso. Puede usar el SDR como milivoltímetro/alcance, pero necesita un generador de señal. Si hubieras tenido un zumbido,
Anguila trifásica
harry svensson
esconditekgb
esconditekgb
harry svensson
harry svensson
glen_geek
esconditekgb
harry svensson
analogsystemsrf
Tony Estuardo EE75
Gomunkul
Gomunkul
Gomunkul
esconditekgb
esconditekgb
Tony Estuardo EE75
Tony Estuardo EE75
esconditekgb
Juan Birckhead
esconditekgb
glen_geek
esconditekgb
esconditekgb
Juan Birckhead
Gomunkul
glen_geek
esconditekgb
esconditekgb
esconditekgb
Juan Birckhead
Tony Estuardo EE75
glen_geek
esconditekgb
harry svensson
esconditekgb
harry svensson