Forum: HF, Funk und Felder Detektorempfänger für nrf24L01+ 2.4GHz optimieren


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von Karl (Gast)


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Ich habe zur Anzeige der Funktion von nRF24L01+ auf dem Oszi einen 
kleinen Detektor, bestehend aus 2 Drähten a 30mm und dazwischen einer 
Diode 1N6263 (Schottky), also ein einfacher Dipol. Über der Diode greife 
ich direkt für das Oszi ab.

Das funktioniert soweit, dass ich die Datenpakete des nRF auf dem Oszi 
sehe. Allerdings ist das Signal sehr schwach und man muss sehr nah mit 
der Antenne an den sendenden nRF ran. Die nRF haben ja eh nicht viel 
Sendeleistung.

Nun möchte ich den Signalpegel erhöhen und wollte mir eine Biquad analog 
zu den zahlreichen Bauvorschlägen für Wlan-Biquads bauen 
(http://www.dl2jas.com/antennen/biquad/biquad.html und viele andere).

Aber wie mache ich die Ankopplung der Detektordiode und des Oszis? 
Aufgrund der Leiterschleife kann ich die Diode ja nicht einfach 
einschleifen. Kann ich das mit einer Schaltung wie dieser 
https://www.darc.de/fileadmin/filemounts/referate/ajw/Onlinelehrgang/a16/TJ833.gif 
abnehmen?

Wie muss ich die Kondensatoren dimensionieren? Und muss da am Eingang 
ein Widerstand 50ohm für die Impedanz ran?

Btw: Ich will keinen Sniffer bauen, ich will einfach nur die Hüllkurve 
des Sendesignals auf dem Oszi sehen.

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Probier doch mal diese einfache Schaltung aus:

von Karl (Gast)


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Welche Dioden wären denn für den Frequenzbereich geeignet? Ich hätte:

1N6263 (Schottky)
BAT46 (Schottky)
BAS85 (Schottky, SMD)
BAS33

1N4148 (naja wohl eher nicht)

AA112
OA741 (DDR-Relikt, aber wohl eher Schaltdiode)
OA904
BA147

Die Germaniumdioden sollten doch besser sein als die Schottkydioden. 
Leider finde ich bei denen keine Angaben zu Grenzfrequenzen. Ich kann 
mich nur dunkel erinnern, dass die in den Mikrowellendetektoren im 
Physikunterricht - ja, sowas Gefährliches wie Mikrowellenversuche gabs 
da mal, ist heute bestimmt verboten - auch drin waren.

von B e r n d W. (smiley46)


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Z.B. BAT14, HSMS-282x ...

von HF Pfuscher (Gast)


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DH1AKF K. schrieb:
> Probier doch mal diese einfache Schaltung aus:

Im Prinzip ja, aber ...

... hinsichtlich der zu erwartenden Datenraten von etlichen
100 KHz wird die "grosse" Zeitkonstante etwas hinderlich
sein.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Karl schrieb:

> OA741 (DDR-Relikt, aber wohl eher Schaltdiode)

Das ist meiner Erinnerung nach immerhin eine so genannte
Golddraht-Diode, also schon was besseres.

> OA904

Das sind doch diese lustigen koaxialen Teile, nicht wahr?  Die waren
offiziell „Mikrowellen-Dioden“, wobei ich nicht ganz genau weiß, aus
welchem Jahrzehnt die dazu passende Definition von „Mikrowelle“ stammt. 
:)

: Bearbeitet durch Moderator
von Stefan M. (derwisch)


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Wie Bernd W. bereits schrieb, gibt es für diesen Frequenzbereich bessere 
Dioden. Mit HSMS-282x habe ich gute Ergebnisse bekommen.

Mehr Signal erhältst Du auch mit einer nachweislich resonanten Antenne 
und einer Anpassung an die Impedanz der Diode.

Normale Germaniumdioden sind max. bis in den UKW Bereich brauchbar.

von Possetitjel (Gast)


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Stefan M. schrieb:

> Mehr Signal erhältst Du auch mit einer nachweislich
> resonanten Antenne

Das stimmt zwar -- aber ich persönlich würde es darauf
nicht ankommen lassen, wenn ich keine Messmittel hätte.
Ich würde eine breitbandige Antenne wählen, etwa einen
Schmetterlingsdipol.
Lieber breitbandig wenig Gewinn, als neben einer scharfen
Resonanz zu liegen...

von HF Pfuscher (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Mit HSMS-282x habe ich gute Ergebnisse bekommen.

In älterer, bedrahteter Form als 5082-2800, -2810 und -2835 bekannt.

von Possetitjel (Gast)


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Jörg W. schrieb:

>> OA904
>
> Das sind doch diese lustigen koaxialen Teile, nicht
> wahr? Die waren offiziell „Mikrowellen-Dioden“, wobei
> ich nicht ganz genau weiß, aus welchem Jahrzehnt die
> dazu passende Definition von „Mikrowelle“ stammt.
> :)

Du meinst, selbst die Mikrowellen waren früher viel
größer als heute? :)


Ich kann es für genau den genannten Typ nicht sagen,
aber die "Patronendioden" kenne ich ausschließlich
für Frequenzen jenseits 1GHz. Empfangsmischer für
Radar und solche Späße.

von Stefan M. (derwisch)


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Possetitjel schrieb:
> Lieber breitbandig wenig Gewinn, als neben einer scharfen
> Resonanz zu liegen...

Ja, in dieser Anwendung ist das etwas schlauer.

von Karl (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> Das sind doch diese lustigen koaxialen Teile, nicht wahr?

Die hab ich hier im ganz normalen Glasgehäuse, wie die OA741 (nur 
kleiner) und die AA112.

HF Pfuscher schrieb:
> hinsichtlich der zu erwartenden Datenraten von etlichen
> 100 KHz wird die "grosse" Zeitkonstante etwas hinderlich
> sein.

Ich gehe nicht davon aus, dass ich einzelne Bits sehen kann. Geht 
aufgrund von FSK eh nicht. Da ich mit 250kbps sende dauert eine 
Übertragung je nach Payload Länge 500 bis 1500µs, die Pausen für 
Retransmit sind um die 4000usec. Anstiegszeit von 100usec sind also 
durchaus akzeptabel.

Bisher hatte ich als "Load" die Tastkopfleitung mit 150pF und 1Mohm. Ich 
hab den Tastkopf dann mal mit einer Drossel 10uH von der Diode 
entkoppelt, da wurde das Signal etwas stärker.

Aber ich hab von HF-Technik sowas von wenig Ahnung, bin nicht groß über 
den Mittelwellen-Detektorempfänger hinausgekommen.

Mit geht es in dem Fall nur darum zu sehen: Da ist ein Signal, und da 
gibt es Soundsoviele Retransmits, und das Timing stimmt in etwa.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Possetitjel schrieb:
> Jörg W. schrieb:
>
>>> OA904
>>
>> Das sind doch diese lustigen koaxialen Teile, nicht
>> wahr? Die waren offiziell „Mikrowellen-Dioden“, wobei
>> ich nicht ganz genau weiß, aus welchem Jahrzehnt die
>> dazu passende Definition von „Mikrowelle“ stammt.
>> :)
>
> Du meinst, selbst die Mikrowellen waren früher viel
> größer als heute? :)

Zumindest hatte mir mein Vater mal erzählt, dass es bei der Wehrmacht
„UKW-Funkgeräte“ gab, die wohl in einem Bereich gearbeitet haben,
den wir heutzutage gerade mal noch so als VHF akzeptieren würden
(also eher dem entsprechen, was es dann später als CB-Funk gab).

> Ich kann es für genau den genannten Typ nicht sagen,
> aber die "Patronendioden" kenne ich ausschließlich
> für Frequenzen jenseits 1GHz. Empfangsmischer für
> Radar und solche Späße.

OK, also wirklich „Mikrowellen“, auch im heutigen Sinne.

Karl schrieb:
>> Das sind doch diese lustigen koaxialen Teile, nicht wahr?
>
> Die hab ich hier im ganz normalen Glasgehäuse, wie die OA741 (nur
> kleiner) und die AA112.

OK, ich sehe gerade, dass ich sie mit OA604 gedanklich verwechselt
habe.

Laut dieser Seite:

http://www.wylie.org.uk/technology/semics/EastGerm/EastGerm.htm

ist die 904 jedoch eine Siliziumdiode!

von HF-Werkler (Gast)


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Einfach einen Gain Block in die Leitung zwischen Antenne und Diode 
packen, dann geht es schon besser.

Durch einen kleinen SAW-Filter (2.4GHz) zwischen Antenne und Preamp 
bekommt man dann auch etwas Selektion.

Das kann man ggf. auch einfach "fliegend" knapp über einer 
Kupferkaschierten Platine luftverdrahten. Die Platine dient als Masse.

von Karl (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> ist die 904 jedoch eine Siliziumdiode!

Stimmt. Fällt also schonmal aus.

Die AA112 hab ich vor Jahren mal in der Hoffnung gekauft, mit meinen 
Kindern damit einen Detektorempfänger zu bauen... aber gibt ja kaum noch 
Mittelwellensender.

Allerdings finde ich keine Daten zur AA112 ausser 15V Sperrspannung, und 
paar mA Durchlassstrom. Keine Grenzfrequenz. Die Angaben zu 
Grenzfrequenzen alter Germaniumdioden (300MHz) lassen aber nicht viel 
hoffen.

Hier steht was von Germanium bis 500MHz, empfohlen wird die 1SS99, die 
es natürlich auch wieder nirgends gibt.

Laut Infinion geht die BAT62 bis 5GHz, und die wäre sogar erhältlich. 
SMD wäre in Ordnung.

von Possetitjel (Gast)


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Karl schrieb:

> Das funktioniert soweit, dass ich die Datenpakete des
> nRF auf dem Oszi sehe. Allerdings ist das Signal sehr
> schwach und man muss sehr nah mit der Antenne an den
> sendenden nRF ran. Die nRF haben ja eh nicht viel
> Sendeleistung.

Naja, wie schwach ist "sehr schwach"?

Mehr als ein paar Dutzend Millivolt wird man mit einem
rein passiven Detektor kaum erwarten können.


> Nun möchte ich den Signalpegel erhöhen und wollte mir
> eine Biquad analog zu den zahlreichen Bauvorschlägen
> für Wlan-Biquads bauen

Im Prinzip sinnvoll. Steht nur die Frage nach der
Bandbreite der Antenne; habe online leider nix
Brauchbares finden können. Wenn die Resonanz neben
dem Band liegt, hast Du nix gewonnen.


> Aber wie mache ich die Ankopplung der Detektordiode
> und des Oszis? Aufgrund der Leiterschleife kann ich
> die Diode ja nicht einfach einschleifen.

???

Die Speisepunkte sind oben und unten am "Nasensteg" der
Brille. Diode längs, Kondensator quer, Kabel.

> Kann ich das mit einer Schaltung wie dieser [...]
> abnehmen?

Sicher, aber ich halte das für Übertreibung.

> Wie muss ich die Kondensatoren dimensionieren?

Ziemlich egal. Nicht gerade Elkos verwenden :)
Ansonsten sollte alles zwischen 10p und 1n passen;
Hauptsache, die Zeitkonstante wird nicht gar zu
exotisch.

> Und muss da am Eingang ein Widerstand 50ohm für die
> Impedanz ran?

Nein.
Der Trick der Ein-Dioden-Schaltung ist, dass sie als
Spitzenwertdetektor arbeitet. Wenn der Kondensator
aufgeladen ist, ist eine Gegenspannung vorhanden, und
die Diode sperrt nahezu die gesamte Zeit. Die Antenne
wird daher kaum belastet, und alles Resonante hat fast
Leerlaufgüte.

Heisst: Die Detektormimik ist nicht angepasst und sollte
so nahe wie möglich an die Antenne. Das Kabel führt
(idealerweise) nur "DC"; seine Länge ist fast egal.

Relativ einfache Methoden zur Steigerung der Empfindlich-
keit:
- Ruhestrom für Diode; erfordert natürlich einen Längs-
  kondensator (HF-tauglich! --> SMD)
- Gleichstromverstärker.

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Hallo Karl,
vielleicht helfen diese Vorschläge:

Beitrag "Oszillator und Detektor für 5 GHz"

Beitrag "Re: Oszillator und Detektor für 5 GHz"

Die Dioden gibt es jedenfalls.

von Karl (Gast)


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Dioden würde ich mir BAT62 besorgen, die scheinen gerade noch brauchbar 
für Wifi zu sein.

Bringt es was, statt des Delon-Verdopplers 
(http://www.oe2tzl-atv.at/Eigenbau/Tastkopf/TastSchaltung.jpg) einen 
Greinacher-Vervierfacher aufzubauen? Bekommt man da den doppelten 
Signalpegel, oder geht das in den Verlusten unter?

Und bringt es was, die Dioden - liegen ja alle in Reihe - mit einem 
Biasstrom von einigen µA aus einer Knopfzelle zu versorgen? Oder hat das 
bei low barrier Schottkys keinen Effekt?

Und ist es sinnvoller, die Antenne - da ich den Kram eh in SMD auf eine 
Leiterplatte machen würde - gleich mit auf die Leiterplatte zu ätzen? 
Meine bisherige Lösung mit offenen Drahtenden hat auch den Nachteil, 
dass die Nähe der über Oszi geerdeten Antenne zu offenliegenden 
Schaltungsteilen nicht gerade beruhigend wirkt.

von Karl (Gast)


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von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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https://www.mikrocontroller.net/attachment/270697/Indikator2.jpg

... es bringt eher Vorteile, die Grenzfrequenz des Tiefpasses zu 
erhöhen, also z.B. 1nF statt 470n.
BIAS- Erzeugung geht sicher auch mit einer Knopfzelle.

von Karl (Gast)


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DH1AKF K. schrieb:
> ... es bringt eher Vorteile, die Grenzfrequenz des Tiefpasses zu
> erhöhen, also z.B. 1nF statt 470n.

Nunja, in dieser Schaltung soll ja nur eine LED leuchten. Ich würde 
schon auf 100pF bis 1nF runtergehen, damit man auf dem Oszi auch kürzere 
Pakete sieht.

von B e r n d W. (smiley46)


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> Biasstrom von einigen µA aus einer Knopfzelle zu versorgen?

Verdoppler/Vervierfacher bringen nur was bei bereits großen Signalen. 
Für die Nachweisgrenze eher von Nachteil. Eine Biasspannung bringt 
möglicherweise eine kleine Verbesserung. Einen großen Effekt verspreche 
ich mir von der Auswahl einer geeigneten Diode.

Resonanz:
Eine Antenne in Resonanz kann die Empfindlichkeit und Selektivität 
verbessern.

Verstärkung vor dem Detektor:
Eine x-fache Verstärkung vor dem Detektor ergibt x^2 fache 
Nachweisgrenze.

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