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Forum: HF, Funk und Felder Mikrowellendetektor


Autor: Gerd (Gast)
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Hallo,
ich bin zufällig beim Googlen auf diese Seite gestossen:

http://www.astroscience-berlin.org/index.php?optio...

Dieses "BECOME" - Experiment sieht interessant aus; ich habe mir dann 
das PDF da runter geladen. Unter anderem sind da auch ein paar Pläne für 
einen Mikrowellendetektor drin.
Den haben die Typen da anscheinend selber gebaut, und - ja ihr habt es 
erfasst - ich will jetzt auch sowas versuchen.
Eins vorne weg - ich hab einige Erfahrung mit Elektronik. Allerdings 
mehr auf dem Analogtechnik- und uC-Segment; mit Mikrowellen hatte ich 
bisher noch nicht so viel am Hut.
Was ich mich jetzt Frage ist - kann ich selber eine solche Leiterplatte 
machen, halt mit gewöhnlichem FR4-Material? Ätzanlage und alles ist 
bereits vorhanden. Ich meine aber mal hier gelesen zu haben, dass man 
für solche Dinge besser Leiterplatten aus Teflon (?) verwendet. Ist da 
was dran?

Dann weiter - wenn man sich nun diesen Detektor aufbaut. Könnt ihr mir 
erklären, was da am Output denn raus kommen soll? Kommt da eine Frequenz 
oder eine Spannung oder was raus?

Spectrum Analyzer und Oszi sind vorhanden, wenn ihr das meint. Geht zwar 
beides "nur" bis 1 GHz, aber mal für ein Experiment reicht das doch 
hoffe ich.

Na, könnt ihr mir dazu ein paar Tipps geben?

Hier noch das Datasheet vom verwendeten Detektor-IC: 
http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Gerd,

schon vor mehr als einem halben Jahrhundert wurde das galaktische 
Rauschen gemessen.

Damals mit einer Einrichtung namens "Dicke-Switch", auch "Dicke 
Radiometer", der den Detektor periodisch umschaltet zwischen einer 
Referenzquelle und der Richtantenne. Nähere Informationen: Johnson, 
Jasik: "Antenna Engineering Handbook".

Am Ausgang des Detektors bekommst Du dann einen Rechteck mit der 
Umschaltfrequenz - und der Amplitudenunterschied entspricht dem 
Unterschied zwischen Referenz und dem, was in die Antenne strahlt.

So etwas ist mit Hobbymitteln nachzubauen.

Ich vermute, die eigentlichen Schwierigkeiten der Suche nach der 
Reststrahlung vom Urknall liegen nicht im Nachbau des Radiometers - 
sondern eher in der Kalibrierung und der Strahlung von Quellen, die vor 
dem Hintergrund liegen.


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Gerd (Gast)
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Hallo Wolfgang,

Danke erstmal für deine Auskunft.

Wie das mit dem AD8313 aber genauer funktioniert, kannst du mir auch 
nicht sagen?

Autor: ::: (Gast)
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Vergiss das Ganze. Was man bauen kann ist ein Mikrowellendetektor mit 
einer Mikrowellendiode. Es gibt Detektordioden die koennen bis -55dBm 
detektieren. Vorausgesetzt sie sind richtig in einem Hohlleiter 
montiert. Dieser Hohlleiter sollte in eine Antenne muenden und kann dann 
zB das Mikrowellensignal einer Radarueberwachung detektieren.

Falls man das Ganze Leiterplattenbasiert baut, so geht der Messbereich 
bis DC hinunter, was auch immer DC hier meint. Dh der Detektor wird bei 
1GHz und drueber mit Mobiltelephonen und WLAN zugesifft.

Falls amn wirklicj empfindlich im (zum hohlleiter) passenden Band 
empfangen will, so bemoetigt man eine passende Antenne, ueblicherweise 
Parabol. Und das geht in die Quadratmeter. Aeh ja. Und ein rauscharmer 
Empfaenger ist natuerlich gekuehlt.

Autor: ::: (Gast)
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Vergesst den AD8313. Der zeigt immer was. Hat auch immer was zu messen. 
Solche Teile sind ausserordentlich schwierig einzusetzen. Die 
Schwierigkeit besteht daring dessen Eingang zu entsiffen, speziell wenn 
man nicht den staerksten Sender messen will. Ein Handy macht 1W, also 
+30dBm, und der 8313 detektiert bis zu -65dBm runter, das waere dann 
einen Faktor von ueber 90dB, eine Miliarde in der Leistung....

Autor: Gerd (Gast)
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danke ::: für deine Ausführungen.
Das mit der Detektordiode werde ich mir überlegen.
Aber kannst du mir nicht doch noch kurz erklären, was am Output des 
AD8313 raus kommen soll? Ich werde aus dem DB grade nicht so schlau.

Autor: rollter (Gast)
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Steht doch im ersten Satz des DB bzw im ersten Bild. Ein DC abhängig von 
der gemessenen Frequenz.

mfg

Autor: Gerd (Gast)
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Ah ja. Danke!

Ich versuch das jetzt einfach mal. Mal schauen, obs funktioniert...

Autor: ::: (Gast)
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>Aber kannst du mir nicht doch noch kurz erklären, was am Output des
AD8313 raus kommen soll?

Die Frequenzen bleiben weg. Dieser Chip misst von der Frequenz 
unabhaengig die Amplitude und logarithmiert die.

Autor: Gerd (Gast)
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Hallo :::,
und was ist denn, wenn mehrere Frequenzen gleichzeitig rein kommen?
So wie ich das verstanden habe, kommt eine Spannung raus, die 
Proportional ist zur Eingangsleistung. Ist das korrekt?
Somit fallen die Frequenzen raus, das ist klar, aber was für eine 
Spannung kommt raus, wenn ich am Eingang ein Frequenzgemisch aus 500 
MHz, 1 Volt und 250 MHz, 2 Volt habe?
Dann muss ich (das ist jetzt nur geraten) die beiden Leistungen 
ausrechnen an 50 Ohm:

P1 = (2 Volt)^2 / 50 Ohm

und

P2 = (1 Volt)^2 / 50 Ohm

und dann die beiden Leistungen (quadratisch?) addieren:

Pin = P1 + P2

und dann kommt am AD8313

Vout = VSlope * (Pin + 100 dBm)

raus.

Richtig? Oder wenigstens Ansatzweise?

Autor: ::: (Gast)
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Doch, kommt etwa hin.

Autor: Gerd (Gast)
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Hey :::,
danke, das ist super.
Muss ich die beiden Leistungen quadratisch addieren? also

Pin = sqrt(P1 ^ 2 + P2 ^ 2)

oder normal

Pin = P1 + P2

?

Autor: Gast (Gast)
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Der AD8313 kann auf einer Normalen FR4 Leiterplatte betrieben werden. Es 
gab vor einigen Jahren im Elektor eine Schaltung zum Detektieren von 
Handy Strahlung, die erstaulicherweise recht gut funktioniert. Das 
Layout ist recht einfach, kritisch ist die Anpassung der Antenne an den 
Eingang und die Bauform des AD8313 MSOP8.

Autor: Gerd (Gast)
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Hallo Gast,
wie machst du die Anpassung?

Autor: Gast (Gast)
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Ich habe die Leiterplatte damals von Elektor gekauft, die Anpassung war 
im Layout verhanden. Im Artikel wurde aber beschrieben wie man die 
Anpassung ändern muss um den Frequenzbereich zu verschieben.
 Die Empfindlichkeit des AD8313 ist für Mikrowellen sehr hoch, je 
nachdem wie nahe man an den Rand der Tür kommt übersteuert die Anzeige.

Autor: Gerd (Gast)
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Danke, das ist sehr interessant.
Ich möchte eine Handelsübliche Satellitenschüssel und einen LNB 
verwenden. Dieser hat intern ja 75 Ohm, also muss ich da ja auch eine 
Anpassung auf 50 Ohm machen. Wie ich das Layout machen muss, dass die 
Leiterbahn 50 Ohm Impedanz hat, ist mir klar (mein Layoutprogramm 
rechnet das automatisch aus), aber die Frage ist noch, wie ich den LNB 
mit der Leiterplatte verbinde. Einfach einen F-Stecker an die 
Leiterplatte pappen, das wird wohl nicht so gut funktionieren oder? Wie 
du halt sagst, denke ich mir, muss da eine Anpassung rein.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Gerd,

Du: "Wie das mit dem AD8313 aber genauer funktioniert, kannst du mir 
auch
nicht sagen?"

Seufz :-).

Logarithmische Detektoren bestehen meist aus einer Kette von 
Diferenzverstärkern.

Bei jedem beliebigen Pegel sind mehr oder weniger Verstärker 
übersteuert, dann verstärken sie nicht nur weniger, sondern richten auch 
gleich.
Diese Gleichspannungen - oder besser Gleichströme - werden addiert, das 
ergibt eine sehr hübsche logarithmische Kennlinie.

Dieser Detektor verstärkt immer das stärkste Signal. Wenn Du breitbandig 
mißt, dann eher die Handys in der Nachbarschaft, Signale der Flugzeuge 
und die Satellitensignale als den Hintergrund, und vielleicht sogar 
Rundfunk und Fernsehen und deren Mischprodukte in der Dachrinne.
Du mußt alles andere ausblenden. Am Besten platzierst Du Deinen 
Emnpfänger auf der Rückseite des Mondes.
Für hiesige Messungen - gibt es nicht Frequenzbänder für die 
Radioastronomie, die von allen anderen frei gehalten werden müssen?

Der Standort ist auch ein Gesichtspunkt. Nicht umsonst hat die 
Bundespost ihre Satellitenschüsseln in Senken aufgebaut.

Aber wozu all die Einwände - probiere es einfach aus. Ich habe eine gute 
Schaltung eines Amateuers gesehen:
* Antenne auf dem Erdboden, gegen Zenith gerichtet,
* Dicke-Switch.
* Damals eine Art Pegelschreiber zur Aufzeichnung des Ausgangssignals.
* Schön zu sehen waren die Durchgänge von strahlenden Sternen und 
Sterngruppen, während die Erde die Antenne weiter drehte.

Wie Du die Hintergrundstrahlung von der Strahlung der Sterne und 
interstellaren Neben trennst, das muß ein anderer Dir sagen.


Zur Anwendung zur Detektion der HF-Leistung an einer Antenne.

Temperatureinflüsse dürften deutlich stärker auf das Ausgangssignal 
wirken als das, was Du messen möchtest.
Deswegen der Dicke-Switch, seine Umschaltungen zwischen Referenz und 
Meßsignal betonen die Differenz zwischen den beiden. Egal, wie warm der 
Chip ist.


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Gerd (Gast)
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Hallo Wolfgang,
vielen Dank für deine Erläuterungen.

Ich mache mich jetzt an eine kleine LP mit einem AD8313 drauf, und 
versuche es einfach mal.
Die einzige Unklarheit ist dann einfach noch, wie ich die Anpassung vom 
LNB auf den AD8313 mache (also von 75 auf 50 Ohm). Aber das wird sicher 
irgendwie gehen, denke ich....

Autor: ::: (Gast)
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Aeh, der 8313 hat keine 50 Ohm, so nebenbei. Siehe Datenblatt. Also ist 
die Anpassung auch weg.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi Gerd,

Du: "wie ich die Anpassung vom LNB auf den AD8313 mache (also von 75 auf 
50 Ohm)."

Die Eingangsimpedanz ist wohl 900 Ohm, 1 pF. Von 50 Ohm auf 900, 
breitbandig, das ist kein Pappenstiel. Da drohen etliche dB Verlust.
Da recherchiere mal noch nach Vorschlägen.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Andy H. (vinculum) Benutzerseite
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Die Anpassung für 50 Ohm ist doch im Datenblatt. 52.x Ohm parallel und 
680pF vor den Eingängen (aus dem Kopf)

Autor: Gerd (Gast)
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Hi Andy,
danke ja. Das Problem ist aber, dass der LNB, den ich einsetzen möchte, 
eine Impedanz von 75 Ohm besitzt...

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Amdy,

Du: "Die Anpassung für 50 Ohm ist doch im Datenblatt. 52.x Ohm parallel 
und
680pF vor den Eingängen (aus dem Kopf)"

Impedanzanpassung von 900 Ohm auf 50 Ohm ist äußerst simpel, wenn es 
keine Randbedingungen zu beachten gäbe.

Die sind aber zu beachten, wenn Gerd damit die galaktische 
Hintergrundstrahlung messen will, wohl etwa 170 Kelvin unter der 
Temperatur seines Detektors.

Da wird er eine rauscharme Anpassung benötigen. Da kommen mir Begriffe 
in den Sinn wie "rauschangepaßt statt leistungsangepaßt".

Außerdem will er das breitbandig - und da versagt die Anpassung nach dem 
Collins-Filter.

Ich will mich in diese hohe Kunst nicht weiter hin vertiefen, käme nur 
Arbeit bei raus.

Ciao
Wolfgang Horn

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