Receptor VLF

[+_Florin_+]

Este interesant pentru pasionatii fenomenului radio. Curiozitatea de a asculta ceva (a receptiona semnale) si in aceasta banda, ceva de genul "am facut-o si p'asta ! " .

Daca radioamatorii ar folosi moduri digitale, n-ar fi o problema zgomotul si parazitii, cred ca s-ar putea lucra pe unde lungi (in 137 kHz de exemplu). Pe alte meleaguri o fac si chiar au obtinut rezultate bune.

Desigur undele lungi nu sunt chiar VLF, dar au avantajele lor.

[jeltopop pop]

Merita sa lucrezi in VLF, in situatia actuala, cu zgomot imens de la armonice ? Ce se poate asculta in VLF, daca informatia este codata ? Din punct de vedere al tehnicii (electronicii) ce este tentant la VLF ?

......

Si in 80m si in 2m e cam tot atata 'zgomot' si armonici.

Mai sunt unii care o fac si din placerea cunoasterii.

Am sa pun si eu o poza cu un receptor SDR facut de mine.

Desi al meu cred ca este cel mai urat posibil realizat....

[Mark S]

Foarte interesanta ideea lui Puriu, o voi experimenta si eu.

 

Problema e cu operationalul, -e foarte zgomotos. In zona de munte in care stau, banda e foarte linistita si, la prima vedere, pare a fi cea mai linistita banda din ce am experimentat pana acum

Asa ca sensibilitatea receptorului-raportul semnal zgomot e foarte importanta. Evident, atunci cand experimentez in VLF, inchid laptop, router, TV..chiar si telefonul il duc mai departe, iar alimentarea receptorului, doar pe baterii.

Spre rusinea mea, habar nu am cum functioneaza un operational si implicit, nici cum functioneaza schema, amplificatorul selectiv. Le-am evitat la inceput din cauza tensiunii simetrice si relativ mari, iar mai tarziu si din cauza zgomotului.

Intrebarea ar fi..se poate concepe o schema similara, dar pe tranzistori? Sau, ca varinanta, as vrea exemplu de operational cu tensiune mica de alimentare si zgomot de fond cat se poate de mic.

Inca ceva, o banda de trecere foarte ingusta mai mult incurca si e utila doar atunci cand semnalul urmarit e innecat de o alta emisiune din apropiere. Dar e rau ca face acordul mai dificil. Asa ca mi-ar conveni mai mult ca banda de trecere sa poata fi ajustata, largita.

[puriu]

Tensiunea de alimntare nu e nevoie sa fie simetrica si mare. In schema din #19, sursa este o baterie de 9 V, iar masa este pe divizorul 1/2 cu rezistente decuplate.

Schema este a receptorului, nu a filtrului. Cine studiaza doar filtrul, nu trebuie sa puna si condensatorul minuscul de pe intrare.

In amplificatoarele operationale tranzistoarele lucreaza cu curenti mici, iar zgomotul lor este modest comparativ cu tranzistoarele bipolare obisnuite la curenti mai mari.

Compensarea de frecventa se realizeaza cu un circuit de reactie negativa C-R intern, iar amplificarea in bucla deschisa scade proportional cu cresterea frecventei, de la sute de mii pana la 1. In filtrul prezentat, compensarea este anulata la o anumita frecventa printr-o a doua reactie negativa cu un circuit R-C extern. Diferite AO au diferite circuite interne (la 741, C = 30pF), iar valorile circuitului extern difera pentru aceeasi frecventa de "rezonanta".

Exista si AO deosebite, de exemplu TCA520, la care condensatorul circuitului de compensare este in exterior si poate fi ales dupa dorinta. Daca se alege de 10 pF, se poate face un receptor RC de unde lungi.

[VAX]

Din punct de vedere tehnic nu este o problema sa construiesti un receptor VLF. Nu imi plac solutiile cu amplificator selectiv de tip RC, pentru ca rezistoarele introduc zgomot de fond. La VLF varianta optima (din punct de vedere al zgomotului) este tot cu amplificator clasic, cu filtre LC la intrare, care are NF<1,5dB. Acordul cu inductanta sau condensator variabil (varianta sanatoasa).

Insa nu vad vreo atractie sa receptionezi semnale criptate. Sunt radioamatori care comunica intre ei in VLF ? Care este avantajul ? Este doar o dambla, sau se poate invata ceva nou din asta ?

 

Mai interesanta ar fi experimentarea in domeniul undelor gravitationale de inalta frecventa (sute de khz). S-ar putea folosi ca traductor (emisie si receptie) rezonatoare cu cristal de cuart, din alea cu cuartul barosan.

[Mark S]

Ideea VLF nu-i chiar de florile marului si am urmarit simultan 3 scopuri:

1. Curiozitatea: Ce se "ascunde" in acea banda. Realizat.

2. Conceperea si construirea unui amplificator cu semnal/zgomot (SNR) foarte bun, mai bun ca al oricarui altul, de sub 0.5

nV/vHz. Realizat.

3. Incercarea de comunicatii voce in aceasta banda. Urmeaza in curand.

Referitor la pct 2 si postarea d-lui VAX. Sincer, cred ca e un "fix" asta, ca rezistoarele introduc zgomot. Este gresit...eventual alea fabricate acum 50 de ani poate. Nu e ironie.

Am construit special o placuta de test ptr diverse tranzistoare consacrate ca fiind "low noise", sa determin care are zgomotul cel mai mic. Surpriza...cel mai bun e BC337! Cu ocazia asta am vazut ca SNR depinde doar de tipul tranzistorui folosit, nicidecum de rezistoare. Normal ca si rezistoarele au zgomot termic, dar incomparabil mai mic decat al semiconductoarelor.

Sensibilizand maxim preampliful, au aparut semnale noi, iar in plus, am reusit sa inlocuiesc acea "magaoaie" de antena-cadru cu o simpla bara de ferita, pe care am bobinat aproximativ 800 spire.

Semnale noi sunt mai multe, dar ce e mai interesant, pe 137 si 142KHZ. Cel mai complex e cel de pe 137KHZ, unde am inteles ca e o frecventa dedicata radioamatorilor.

Voi reveni cu un video facut azi.

Editat Februarie 3, 2017 de Mark S

[franzm]

"Surpriza...cel mai bun e BC337!"

Nu-i chiar asa surpriza; se stie ca are Rbb' mica.

Încercati 2SC6000. Desi ma tem ca 137kHz s-ar putea sa fie deja prea mult pt. el.

Editat Februarie 3, 2017 de franzm

[Mark S]

Surpriza e in primul rand de ce industria nu apeleaza la "serviciile" lui. Probabil din jena...si nu m-ar mira ) E cel mai ieftin tranzistor posibil, l-am luat cu 6 bani bucata, adica 100 bucati=6 lei. La pretul asta merge si-o lumanare, ca la pomana.

Acel 2SC6000 nu cred ca ar aduce ceva in plus, dar nici nu-l am, plus ca e foarte mare ptr montajul meu, unde apar fix 15 bucati... Asta:

https://postimg.org/image/48fx0yheb/

[VAX]

La construirea amplificatoarelor cu zgomot mic trebuie ca rezistoarele de pe bucla de reactie negativa sa aiba valori mici, astfel incat rezistenta echivalenta Thevenin sa nu depaseasca 10 ohmi (maxim !!!). Nu este corect sa spuneti ca rezistoarele nu introduc zgomot si conteaza numai zgomotul tranzistoarelor. Am lucrat in domeniul asta si stiu regulile de baza.

In privinta factorului de zgomot (domeniul audio si sub 1 MHz) al diverselor tipuri de tranzistoare, trebuie sa stiti ca se gasesc exemplare de tranzistoare cu zgomot mic si la tipurile de uz general, nespecificate ca fiind de zgomot mic. Sortarea este obligatorie cand te apuci de treburi din astea. Factorul de zgomot depinde de rezistenta sursei de semnal si de curentul de colector, printre altele. La surse de semnal cu rezistenta interna de zeci de kohmi se obtine zogot minim la Ic<0,2mA (chiar 10 uA). Cand se micsoreaza rezistenta sursei de semnal (la sute de ohmi sau mai putin), factorul de zgomot creste si minimul se obtine pentru curenti de colector mai mari (de ordinul 0,5mA).

Zgomotul este mai mic la tranzistoarele pnp (BC179, BC253, BC415, BC560C, etc) decat la npn-urile complementare. Am lucrat si cu tranzistoare pe germaniu, cu P27A (rusesc), cu EFT-uri si chiar cu AC180 la curent de colector de 0,2 mA, care au zgomot mic pentru surse de semnal (audio) cu rezistenta interna mica (microfoane dinamice).

In anii '80, cand lucram ca profesor la un liceu si aveam suficient timp liber (bani putini - cu parere de rau), am facut tot felul de testari de genul asta. Am si acum puse deoparte tranzistoare cu zgomot mic sortate in perioada aceea.

 

La receptoarele din domeniul VLF zgomotul in banda este mare (armonice cat duce trenul) si nu se merge cu sensibilitatea chiar la nivel de uV.

Eu sunt fizician si am lucrat in laborator cu semnale de nivel mic, cu nanovoltmetru selectiv (UNIPAM Type 233) si cu Lock-In Amplifier (Keithley) cu preamplificator extern si cu transformator de adaptare a impedantei, am ceva experienta in domeniul asta. In anul 1990 (inainte de era retelelor de calculatoare prin toata cladirea si inante de aparitia GSM-urilor), puteam sa masor parametrii de zgomot ai tranzistoarelor (tensiune si curent de la intrare) cu un montaj fara ecranare, cu piesele pe un cablaj la vedere. In anii 2000 nu mai era posibil fara ecranare, perturbatii mari de tot. Prindeam semnal RF la intrarea osciloscopului doar cu varful sondei de la osciloscop (de cativa mm).

Editat Februarie 3, 2017 de VAX

[franzm]

...am reusit sa inlocuiesc acea "magaoaie" de antena-cadru cu o simpla bara de ferita, pe care am bobinat aproximativ 800 spire.

Antena e acordata? Cum o cuplati la receptor/preamplificator (adaptare de impedanta)?

În preamplificator ar merge foarte bine si BF862. Însa s-ar putea sa fie ceva mai sensibil la paraziti electrici.

Editat Februarie 4, 2017 de franzm

[puriu]

Este foarte adevarat ca zgomotul benzii VLF este foarte mare. Receptorul "aude" toate fulgerele din lume si comutatiile din retele pe distanta foarte mare. Raportul semnal-zgomot se refera exclusiv la zgomotul benzii, nu a echipamentului de receptie. De aceea, directivitatea antenei este singura cale de a-l imbunatati.

Pe la 1900, primele comunicatii radio transatlantice se faceau in VLF. Receptoarele nu aveau amplificator, iar detectoarele (coheror, magnetic, electrolitic) erau foarte zgomotoase. Toata treaba o faceau antenele directive. La receptie erau folosite antene foarte lungi, pana la 16 - 19 km, directive intr-un singur sens, spre emitator.

In cazul nostru, o antena magnetica imbunatateste raportul doar de doua ori, ceea ce nu este putin.

Amplasamentul optim al antenei poate fi mai departe de operator. Este recomandabil ca amplificatorul sa fie langa antena, cu acord de la distanta, sau ca langa antena sa fie un repetor si un cablu coaxial pana la receptor. Amplificarea necesara a receptorului este limitata de nivelul maxim la care placa de sunet nu se satureaza. Ingustarea benzii receptorului permite o amplificare mai mare, dar aici nu trebuie exagerat. Transmisiile FSK ocupa banda mai larga. De baza este filtrarea digitala din calculator.

[Mark S]

@franzm

Antena nu e acordata, e doar o bobina si atat, cuplata la amplificator prin 10nF. Dar, prin capacitatea "parazita" dintre spire adunata cu cea a tranzistorului din intrare, rezoneaza totusi pe undeva la 50-60kHz din ce am estimat eu. Oricum impendanta de intrare e mica, asa ca efectul rezonantei nu e prea mare. Special am vrut asa, pentru a scana banda initial.

BF862 nu am, am in schimb cateva 2SK117 si mai multi BF245, cu astia o sa fac eventual un preamplif separat ptr banda de 137KHz.

 

@VAX si puriu

 

Ma simt nevoit sa repet, zona in care stau e ff linistita, iar zgomotul e mai mic decat in oricare alta banda. Ca asa a vrut Dumnezeu, ori prin bunavointa Primariei...nu stiu, important e ca-i liniste

 

In sensul asta subliniez 2 aspecte:

 

1. Am construit acelasi amplificator, folosind pe rand BC327, BC415, BF509. Rezultatele sunt categoric in favoarea primului in zona VLF/LF si egale in UM, unde zgomotul captat de antena e mare.

2. Cum se face ca receptionez semnale pe multe frecvente in VLF? Inclusiv acea banda de 137. Doar nu le tin in casa ) Cum ziceam, atunci cand fac receptii inchid toata aparatura electrica si de multe ori ma duc in munte, la cativa km de mine, departe de reteaua electrica.

Evident, stiu cum e in oras...stiu de asemeni cum e si in apropierea unui calculator, bec LED ori router....

[franzm]

Ati masurat cumva bobina? Rezistenta, inductivitate?

[Mark S]

Cam 900 spire, cupru emailat de 0.2, pe o ferita de la un receptor romanesc. Bobinat cam la repezeala, nu chiar spira langa spira.

20 Ohmi. Inductivitate nu stiu, nu am cu ce sa masor.

Cealalta, antena cadru, are vreo 80 spire bobinate pe un cadru de lemn de cam 40/40 cm. Rezistenta 40 ohmi (dar are si innadituri) si e mult mai eficienta. Inductivitatea e mai mica decat a celei de ferita, am pus in paralel un condensator de 6.8nF. Cealalta merge mai bine fara.

Editat Februarie 7, 2017 de Mark S

[VAX]

@Mark S

 

Nu avem cum sa verificam afirmatiile dvs. in privinta zgomotului din banda VLF in zona in care locuiti, asa ca va credem pe cuvant.

Dar ce spuneti despre zgomotul tranzistoarelor utilizate, am mari rezerve. Am lucrat cu un numar mare de tipuri de tranzistoare (romanesti, rusesti, vestice, japoneze), le-am pus in montaj de proba (pentru zgomot minim), le-am pus pe caracteriscop de dispozitive semiconductoare, le-am studiat si la microscop (cipul) si stiu bine ce pot. Nu sunt diferente asa de mari (exceptand dispersia de fabricatie). Legile fizicii se aplica la fel pentru tranzistoarele diversilor producatori.

Prin sortare se gasesc exemplare cu zgomot mic aproape la orice tip de tranzistoare. Sunt si tranzistoare fabricate special pentru zgomot mic (Rbb mica si beta mare), dar si cele normale pot fi utilizate.