Einfache unerwünschte Selektivität des Empfängers

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

In einer früheren Frage bat ich um Hilfe beim Bau eines einfachen HF-Empfängers/Verstärkers. Dank der Hilfe von Andy aka konnte ich die obige Schaltung bauen.

Ich verwende einen Funktionsgenerator und ein langes Stück Draht zum Senden. An den Eingang dieses Empfängers habe ich ein weiteres Stück geraden Draht angeschlossen. Ich schließe mein Oszilloskop zwischen dem Minuspol der Batterie und dem Transistorkollektor an.

Ich schalte meinen Funktionsgenerator ein, berühre die positive Leitung mit dem langen Draht und sehe auf meinem Oszilloskop eine schön verstärkte Sinuswelle (der Funktionsgenerator und dieser Empfänger sind einige Meter voneinander entfernt). Ich habe auch versucht, den Ausgang an einen Brückengleichrichter anzuschließen, und ich konnte eine LED schön blinken.

Also alles funktioniert gut, bis auf eine Sache: Es funktioniert nur mit einer Frequenz von etwa 3,8 MHz, auch ohne irgendeine Art von Abstimmschaltung! Es ist ziemlich selektiv: Bei 3,7 oder 4 MHz ist die Ausgabe fast nichts.

Dann habe ich versucht, den Funktionsgenerator direkt als Input zu verwenden: Jetzt ist das Problem weg. Jede Frequenz wird verstärkt und mit angeschlossenem Gleichrichter kann ich die LED blinken lassen.

Die Sendeantenne ist ein etwa 4-5 Meter langes Stück Draht, das von der Decke hängt. Die Empfängerantenne ist ein weiteres Stück Draht, etwa 1 Meter lang. Ich habe versucht, die Schaltung sowohl auf einem Steckbrett aufzubauen als auch auf ein Perfboard zu löten. Ich habe meinen Aufbau viele Male überprüft, ich glaube nicht, dass ich beim Aufbau dieses Experiments einen Fehler gemacht habe. Ich habe auch eine Schleifenantenne ausprobiert (ca. 7 Kabelwindungen mit ca. 30 cm Durchmesser). Es hat auch die gleiche Selektivität bei 3,8 MHz.

Meine Frage lautet also: Wie zeigt die Schaltung eine solche unerwünschte Selektivität? Ich habe auch versucht, es mit einer LC-Schaltung abzustimmen, aber es dämpft einfach auch die 3,8-MHz-Frequenz. Zu erwähnen ist noch, dass die Schaltung bei 3,8 MHz auch nur funktioniert, wenn der Minuspol des Oszilloskops mit der Masse dieser Schaltung verbunden ist (unabhängig davon, ob der Pluspol angeschlossen ist oder nicht).

EDIT: Hier sind Bilder von meinem Setup. Diese Qualität ist das Beste, was ich tun konnte. Entschuldigen Sie bitte meine schlechten Bearbeitungsfähigkeiten. Diese Schaltung auf dem Perfboard hat den Verstärker wie im Schaltplan mit einem Gleichrichter verbunden, dessen Ausgang mit dem kleinen Steckbrett und der LED verbunden ist. Dieses Setup funktioniert sehr gut auf 3,8 MHz.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Das ist ein Sender. Warum bezieht sich der Titel auf den Empfänger?
@JRE Was lässt Sie glauben, dass es ein Sender ist? In meinem Experiment fungiert es als BJT-Common-Emitter-Verstärker für das empfangene Signal.
Ein 100-uF-Kondensator an einem Eingang bedeutet normalerweise, dass Sie erwarten, dass einige niedrige Frequenzen durchgelassen werden.
@JRE Kannst du das bitte näher erläutern?
Der Kondensator ist da, um Gleichstrom zu blockieren. Zusammen mit den Widerständen, mit denen er verbunden ist, bildet er einen Hochpassfilter. Der Cutoff wäre sehr niedrig - wie einstellig niedrig (10 Hz oder weniger). Für HF würde ich einen Grenzwert unterhalb der niedrigsten HF-Frequenz erwarten, die Sie erwarten. Sicherlich würde ich erwarten, dass es mindestens über Audiofrequenzen liegt.
@JRE Einige schnelle Berechnungen platzieren die Abschaltung meiner Schaltung aufgrund der relativ hohen Kapazität sehr niedrig. Aber meine Schaltung macht etwas anderes: Sie scheint stattdessen niedrige Frequenzen zu blockieren, ebenso wie höhere.
Ersetzen Sie diese 100 uF durch etwas Kleineres (nF-Bereich). Möglicherweise stellen Sie fest, dass dies bei Ihrem Problem hilft. Wenn ja, poste zurück.
@JRE Ich habe 100nf, 10nf, 1nf und sogar ein paar Werte auf der Picofarad-Skala ausprobiert. Nichts hat funktioniert, ich bekomme entweder ein korrektes Verhalten um 3,8 MHz oder überhaupt keine Ausgabe. Aber sollte ich nicht stattdessen größere Werte ausprobieren? Würden größere Werte den Cutoff nicht verringern? Ich konnte keine größeren ausprobieren, da 100uf die größte ist, die ich im Moment habe.
100 uF haben Sie bereits unterhalb der Audiofrequenzen. Etwas anderes ist die Ursache. Kannst du mal ein Bild posten von dem was du gebaut hast?
Das OP treibt einen einfachen Draht an, der an einem Freq-Gen hängt. Es gibt keinen Hinweis darauf, ob der 50-Ohm-Ausgang verwendet wird oder etwas anderes (TTL, CMOS, Gott weiß was.) Das OP hängt dann einfach ein weiteres Kabel in einiger Entfernung auf und verwendet es, um das anzusteuern, was meiner Meinung nach (aus früheren Beiträgen) gerecht ist ein 2N2222. Kein HF-BJT. Aber ein 2N2222, der in einer CE-Verstärkeranordnung ohne Bootstrapping angeordnet ist; anstelle einer gemeinsamen Basis zur Abschirmung und zur Vermeidung von Schwingungen. Dies ist nicht nach Demod/Erkennung/Multiplikation. Das kommt direkt von einer "Antenne". Ich finde. Verstehe ich das richtig?
@JRE Ich habe ein paar Bilder in meinen Beitrag eingefügt.

Antworten (3)

3,8 MHz hat eine Wellenlänge von 79 Metern und Sie haben einen Abstand zwischen Ihren Antennen von vielleicht 1 oder 2 Metern. Dies bedeutet, dass sie nicht als EM-Sender wirken, sondern als Platten eines Kondensators zueinander wirken. Das beantwortet also eine Ihrer Fragen: -

Zu erwähnen ist noch, dass die Schaltung bei 3,8 MHz ebenfalls nur funktioniert, wenn der Minuspol des Oszilloskops mit der Masse dieser Schaltung verbunden ist

Sie benötigen einen vollständigen Stromkreis, um Strom kapazitiv zu leiten und Ihren Empfänger über Ihr Oszilloskop zu erden und Ihren Empfänger über die Wechselstromverkabelung in Ihrem Gebäude mit der Erde Ihres Oszillators zu verbinden.

Und das bringt etwas anderes mit sich, das zu berücksichtigen ist - dass die Wechselstromverkabelung ein eigenständiges "System" ist und alle Arten von Impedanzen bei Frequenzen im MHz-Bereich bieten kann - wer sagt, dass es nicht diese Verkabelung ist, die das verursacht Serienresonanz bei 3,8 MHz? Wenn die Verdrahtung eine Induktivität von 1 mH bietet und die Kapazität zwischen Ihren Drähten 1 pF beträgt, bildet dies einen effektiven Resonanzfilter von 5,03 MHz. Wenn Ihre Verkabelung 1,75 mH bietet, beträgt Ihre Resonanzfrequenz 3,8 MHz !!!

Also zusammengefasst: -

  • Sie übertragen keine EM-Wellen zwischen den beiden Drähten
  • Der Abstand von etwa 1 Meter im Vergleich zu einer Wellenlänge von fast 80 Metern bestätigt dies.
  • Das heißt, Sie koppeln kapazitiv
  • Ihre Kupplung benötigt eine Rückleitung
  • Diese Rückverbindung erfolgt über Ihre Wechselstromverkabelung
  • Es könnte leicht ein Resonanzfilter mit der Kapazität zwischen den beiden Drähten bilden.

Versuchen Sie, die Masse des Signalgenerators direkt mit der Masse Ihres Verstärkers zu verbinden, und sehen Sie, was passiert. Mein Geld liegt darin, dass es ein Gamechanger ist.

Es war in der Tat ein Gamechanger. Ich habe einfach die negative FG-Leitung an die Masse der Schaltung angeschlossen und jetzt funktioniert es über die Frequenzen. Ich bin jedoch immer noch neugierig, wie genau funktioniert es jetzt kapazitiv anstelle von EM-Wellen? Ich meine, ich verstehe, dass die Entfernung im Vergleich zur Wellenlänge gering ist, aber ich sende immer noch Strom an das Übertragungskabel. Sollte dies nicht immer noch Strahlung erzeugen, unabhängig davon, wie nahe der Empfänger ist? Oder empfängt es sowohl Wellen als auch die kapazitive Verbindung und ersteres dominiert irgendwie den Effekt? Was wäre, wenn meine Frequenz viel höher wäre?
Im Nahfeld einer Non-Loop-Antenne empfangen Sie nur das elektrische Feld, daher erhalten Sie nur kapazitive Energie, und dies erfordert einen vollständigen Stromkreis, dh einen Rückweg für Strom. Eine richtige EM-Welle von einer Antenne erfordert mindestens einen Viertelwellen-Monopol und dieser muss für Ihre Frequenz etwa 20 Meter lang sein, damit er weder die Wellenlängenkriterien erfüllt, noch sind die beiden Antennen in ausreichendem Abstand angeordnet, um ein richtiges EM-Feld zu erzeugen gebildet. Sie haben eine kapazitive Verbindung und diese benötigt einen Rückweg.
Die Entfernung, in der ein richtiges EM-Feld gebildet wird, liegt bei einem Dipol oder Monopol bei etwa einer Wellenlänge. Das sind ungefähr 80 Meter, aber es ist nicht gut, Ihre beiden Schaltkreise auseinander zu bewegen, da die Drähte nicht auf Viertelwellen abgestimmt sind, weil sie viel zu kurz sind und das Signal, das Sie auf 80 Metern aufnehmen würden, zu klein wäre, um es nur mit einem einfachen Verstärker zu registrieren und o Umfang. Hey, niemand hat jemals gesagt, dass HF einfach ist, aber ich bewundere Ihr Experiment, weil es mich für eine Weile verwirrt hat!
Am Ende stellte sich dieses Experiment als interessanter heraus, als ich erwartet hatte! Nur aus Neugier habe ich das Oszilloskop an eine andere Steckdose in einem anderen Raum angeschlossen, und jetzt liegt die Arbeitsfrequenz bei etwa 4,4 MHz. Anscheinend bieten verschiedene Wege durch die elektrischen Verbindungen meines Hauses unterschiedliche Induktivitäten. Ich habe auch die Drähte durch "Platten" aus Zinnfolie ersetzt, und es funktioniert noch besser. Ich kann auch die Notwendigkeit für die Erde eliminieren, indem ich ein weiteres Paar "Platten" als Rückweg habe. Auf jeden Fall nochmals vielen Dank für die Hilfe!
Cool, helfe gerne. Aber denken Sie daran, dass es nur E-Felder und keine richtigen Funkwellen verwendet.
Ja, das habe ich jetzt verstanden. Aber für mein Projekt macht es keinen Unterschied, ich brauche es nur, um zu funktionieren.

Ich vermute, Sie haben zwei Effekte, die zusammen einen Höhepunkt in der Reaktion ergeben.

Die Antenne ist relativ zur Wellenlänge der empfangenen Frequenzen physikalisch kurz, sodass sie als Koppelkondensator mit niedrigem Wert zwischen Sender und Empfänger fungiert. Dies ergibt eine ansteigende Reaktion bei 6 dB / Oktave. Die niedrige Eingangsimpedanz Ihrer Schaltung führt dazu, dass der Rollover-Punkt ziemlich hoch liegt.

Der Verstärker selbst hat einen ziemlich niedrigen Frequenzgang, der bei 6 dB/Oktave abfällt. Der Haupteffekt wird wahrscheinlich durch den 22k-Widerstand und die Basis-Kollektor-Kapazität verursacht.

Die Kombination der beiden Effekte wird dazu neigen, bei einer bestimmten Frequenz eine Spitze zu ergeben.

Sie sagen nicht, wie selektiv es ist - können Sie die Antwort von beispielsweise 1 MHz bis 10 MHz darstellen?

Interessant, über die Länge der Empfangsantenne habe ich mir einfach keine Gedanken gemacht. Können Sie dieses Phänomen näher erläutern, dass die Empfangsantenne als Koppelkondensator fungiert, wenn sie physikalisch kurzgeschlossen ist? Wie würde sich die Situation ändern, wenn es länger dauern würde?

Angenommen, die Eingangsleitung ist 1 uH. Angenommen, Cin (Cob * Av=60) ist 1 nF.

Fring ist 31.000.000 Radian pro Sekunde oder 5 MHz.

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