Šumový generátor.

21. dubna 2020 v 5:20 | Petr
Tak soustředěnou pozornost na elektroniku, jako v současném období koronavirózy jsem neměl od jara 2008, kdy jsem na ( své jediné ) nemocenské s těžkou bronchitidou vyráběl Mini-Sumo "robota Ferdíka", který se pak stal několikanásobným šampionem Česka. Kouzlo je totiž v nedostatku součástek, které činí "vidláckou elektroniku" o to zábavnější a "můžu se do toho vrhnout hned, protože lepší součástky v dohledné době stejně nebudou", než když ( mimo epidemii ) přemýšlím, jestli něco postavit, když čtyř-dírkový modul z čínského e-shopu je lepší a snadno ke koupi.

Tedy náš byt je tvaru písmene L a nedávno jsem přišel na myšlenku, že mohu mezi dvěna okny napnout drátek a učinit z něj anténu. Problém je v tom, že potřebuji anténu se svislou polarizací a tak vodorovný drátek mohu použít leda jako "kapacitní klobouk" abych mohl zkrátit svislý zářič bez ( znatelné ) újmy na výkonu antény. Antény které mají na konci vodorovný drát jsou známy jako "inverted L". Spočtete délku antény podle vzorečku a pak část vedete svisle a zbytek vodorovně.

Anténa typu "obrácené L" má ten problém, že svislý úsek vysílá svislou polarizaci a vodorovný úsek vodorovnou. Proto se používají "Téé antény" zvané též "Marconiho antény", které mají vodorovný drát protažený na obě strany od svislého - čímž se ( nechtěné ) vyzařování v horizontální polarizaci ruší. Tyto antény mají drobný problém - na jejich výpočet existuje několik vzorečků, jejich autoři prohlašují o konkurenčních vzorcích, že nefungují neb "vycházejí ze špatného pochopení teorie".

Proto jsem návrh své antény spočetl podle několika vzorečků a vyšlo mi, že vodorovný drát by měl být dlouhý asi 1 metr na obě strany od svislého. Spájel jsem takovou anténu, a abych s ní nemusel laborovat mezi dvěma okny v pátém patře, vydal jsem se do parku zavěsit ji na dva provázky mezi dva ( dostatečně vzdálené ) stromy. Vodorovný úsek měl být 2 metry, avšak dokonalé rezonance jsem dosáhl při délce 75 centimetrů. To svědčí o tom, že "nepochopení teorie" opravdu existuje, jen není jisté na čí straně. V každém případě "Téé antény" jsou tak stará věc, že v době, kdy byly běžné byly i krátké vlny plné "černé magie" a všichní vynálezci ( Marconi, de Forest, Tesla ) byli tak trochu šarlatáni, které nějaký nefungující vzoreček nemohl rozházet.

Tím vyvstala nová potřeba na starou věc - "anténní analyzátor", abych mohl experimentovat s "T-anténou" na 70 cm - v bytě - ujasnit si teorii, pak zkusit stejnou anténu na 2m ( někde na tyčce od smetáku na zahradě ), a pak opatřen dostatečnými zkušenostmi přejít na krátké vlny do 5 patra. "Skuteční radioamatéři" právě omdleli "jak někdo může zkušenosti z UHF aplikovat na krátké vlny, kde vlnová délka je 20x delší". V tom je právě to kouzlo jak jinak detailně poznat vlastnosti stejné antény, než ji vyzkoušet na více pásmech a výhoda antény na 70 cm je v tom, že si ji budu z kusu drátu cvakat kleštičkami v obyváku u televize.

Takže mám RTL-SDR což je jako základ anténního analyzátoru docela slušné. Pak potřebuju zdroj širokopásmového šumu až do 400 ( nebo více ) MHz a pak potřebuju širokopásmový anténní můstek. Můstek necháme na příště ( zatím sám nevím jakou variantu budu stavět ) dnes je na řadě šumový generátor.
K výrobě širokopásmového šumu ( od 0 HZ do několika GHz ) se většinou požívají zenerovy diody. Pokud se zenerova dioda prorazí "zenerův proud" obsahuje přesně takový šum. Takže pod vlivem "úspěšného" použití obyčejných tranzistorů ve vysokofrekvenčním zapojení vyrobil něco ve stylu schémátka na obrázku nahoře vlevo. Musím podotknout, že můj "stavební styl" je šetřit proud z baterky tím způsobem, že tranzistory nechám protékat nejmenší rozumý proud a nakonec získám "signál na nízké impedanci" emitorovým sledovačem (Q2). Tohle zapojení funguje bezvadně v nízkofrekvenční oblasti. Ale jak jsem zjistil pokusničením ve vysokofrekvenční oblasti je velký problém s odporem R4, který "vybíjí zátěž" když se tranzistor Q2 uzavírá. Odpor R4 tvoří se všemi kapacitami následujících stupňů RC článek, který omezuje maximální frekvenci ať je tranzistor Q2 jakkoliv vysokofrekvenrční.

Řešením by bylo udělat "emitorový sledovač" jako "push-pull" stupeň - naznačeno vpravo, ale tím se dostaneme do problému PNP vysokofrekvenčního tranzistoru. Aby celá věc byla ještě horší - zenerova dioda se předpisově prorazila, ale nějak extrémně šumící "zenerův proud" - se neostavil.
Výsledkem všech výše uvedených problémů bylo zapojení na obrázku nahoře. Obětoval jsem jeden vysokofrekvenční tranzistor BF199, který jsem našel na dně škatule, a obklopil jsem jej odpory nepatrné hodnoty - odpovídající 50 ohmové impedanci vstupu RTL-SDR. Jako zdroj "šumového proudu" jsem použil ( mně nechvalně známý ) lavinový průraz "obyčejného" tranzistoru BC337, kterých mám pořád dost. Jenom jsem už podruhé "třídil krabičku" abych zjistil, který typ a který kus v rámci tohoto typu šumí nejvíce.

Problém je, že lavinový průraz nastává až při napětí emitor-báze kolem 9V takže napájení 9 votlovou baterkou jsem musel opustit a navíc - množství produkovaného šumu je ( ne zásadně, ale dosti ) závislé na napájecím napětí a při 12.8 V dosahuje maxima. Budu tedy muset šumový generátor napájet z laboratorního zdroje, než vymyslím něco lepšího.
Pokud se týče vlastností. V pásmu mého osciloskopu ( do 60 MHz ) produkuje šumový generátor šum o amplitudě kolem 500 mV peak-to peak, a pokud lze věřit decibelům z "S-metru" RTL-SDR - na frekvenci 1 GHz produkuje tento zdroj ještě stále kolem 100 mV šumu. Na obrázku vidíte pokusné zapojení ( chybně, ale nemohu si pomoci ) provedené na kontatním poli. Dolní šipka ukazuje na 10.7 MHz keramický mezifrekvenční filtr z tranzistoráku, horní šipka ukazuje křivku jeho propustnosti v závislosti na frekvenci získané tím, že širokoáspmový šum pouštíme skrze filtr na vstup přijímače RTL-SDR. Získávání křivek frekvenční propustnosti různých obvodů je totiž druhé využití šumového generátoru.
Na závěr foto realizačního týmu : Vzadu v černobílém dresu - inženýr "Andrew the Prince Bencilla" alias Andík - ucpávání průvanu zadkem. Vpředu v hnědobílém dresu - magistr "Uncas Bencilla" alias Maxík - předení jako kočka a ohřev ( mých ) nohou až na tělesnou teplotu psa = 39 stupňů celsia. Řekněte - nešli byste s tímto týmem do elektro-pokusničení taky ? ( A mimochodem stůl z masivního modřínu - časem výrazně zčervenalého - pod kterým oba "inženýři" leží - je taky výrobek mých vlastních rukou z doby, kdy jsem byl mladý doktor bez koruny v kapse. )

Poznámka při druhém čtení : server BLOG.CZ je opět v takovém technickém stavu, že moje blogy, nebo celý server může zmizet v kterémkoliv okamžiku - a nebude to cenzura, ale šlendrián, neshochopnost a lenost adminů z "holdingu" televize NOVA. Jen pro zajímavost - KAŽDÝ jeden odkaz vložený do tohoto článku znamenal pád redakčního systému a několik hodin čekání, než jsem se mohl opět přihlásit !!! Rozhodně NEKUPUJTE ZBOŽÍ které vám vyskakuje na reklamách kolem článku ! TV.NOVA neodvedla práci, aby si zasloužila prachy za tyto reklamy !!!
 

9 lidí ohodnotilo tento článek.

Aktuální články

Reklama