Loại bỏ nguồn điện từ bộ tạo dao động RF LC điều biến tần số

Tôi đang cố gắng xây dựng một bộ tạo dao động LC được điều chế tần số nhưng tất cả các mạch tôi đã thử đều có nguồn điện khủng sau khi giải điều chế.

Bộ tạo dao động được điều chỉnh bằng cảm biến điện dung nhưng thay vào đó tôi đang sử dụng một tụ điện cố định cho đến khi tôi giải quyết được vấn đề này. Tôi đã thử các cấu trúc liên kết khác nhau: Franklin, Clapp, Vackář, Hartley ở các tần số khác nhau từ 60 đến 500 MHz nhưng không có sự khác biệt giữa chúng về mặt chính. Tôi đang sử dụng máy thu SDR để giải điều chế, nó hoạt động tốt và không thể là nguồn của hum. Sử dụng pin thay vì nguồn cung cấp AC không giúp được gì. Tôi đang sử dụng 10 tụFFF và 10 nF để tách rời. Sử dụng cuộn cảm vật lý nhỏ hơn đã giúp một chút, nhưng tiếng ồn vẫn không thể chấp nhận được.

Như đã đề xuất trong các nhận xét, tôi đã kiểm tra tất cả các nút mạch có và không cấp nguồn cho mạch và thành phần 50 Hz chỉ xuất hiện ở đầu ra ăng ten.

Dưới đây là một số bản vẽ PCB, có thể có sai lầm trong định tuyến?

Hình 1: Cấu trúc liên kết Vackář, bóng bán dẫn là BF545C

Hình 2: Cấu trúc liên kết Franklin, cả hai bóng bán dẫn là ATF-38143

[CẬP NHẬT:]

Tải lên thiết lập và sơ đồ của tôi theo yêu cầu. Thiết lập chỉ là một máy thu SDR và ​​bộ tạo dao động với một đoạn dây ở đầu ra dưới dạng ăng ten tạm thời. Cảm biến điện dung C _var không có, vì tôi đang sử dụng tụ C ₄ cố định thay thế.

Hình 3a:

Hình 3b:

Hình 3c:

[CẬP NHẬT2:]

SNR ở 50 Hz là 4,3 dB. Độ lệch tần số tối đa cho bộ tạo dao động Franklin là 290 kHz, công suất đầu ra là 7,8 dBm, mức tín hiệu nhận được là 26 dBFS. Nối đất cho máy tính xách tay làm cho không có sự khác biệt.

[CẬP NHẬT 3:]

Tôi đã tạo một bảng mới với mặt phẳng mặt đất và tấm khiên EMI bạc niken. Tôi đã thêm một bộ điều chỉnh 1.811 LD1117 và tụ tách rời NP0 100pF và 390pF - và vẫn không gặp may. Không có thay đổi đáng kể trong hiệu suất tiếng ồn. Thật không may, tôi không thể tìm thấy một hộp sắt để đặt toàn bộ mạch, nhưng tôi gần như chắc chắn có một số kỹ thuật thiết kế mạch và PCB thông minh không yêu cầu che chắn từ tính. Ví dụ, tôi đã thử nghiệm máy thu SDR trên máy phát FM không được che chở giá rẻ: không có tiếng ồn nào cả, ngay cả khi âm lượng được tăng tối đa, vì vậy thủ phạm chắc chắn là mạch và thiết kế PCB.

Dưới đây là một số hình ảnh của hội đồng quản trị (xin lỗi vì thông lượng, tôi đã cố gắng xóa nó nhưng không thành công)

Hình 4a:

Hình 4b:

Hình 4c:

Ngoài ra, như được đề xuất trong câu trả lời bên dưới, tôi đã ghi lại IF từ máy thu SDR của mình và tạo phổ của nó ở tần số thấp.

Hình 5a: Không có tấm chắn EMI

Hình 5b: Với tấm chắn EMI

[CẬP NHẬT 4:]

Bây giờ điều đó thật thú vị.

Tăng C ₄ (xem hình 3c) làm giảm đáng kể tiếng ồn. Nhìn vào phổ tín hiệu đã giải điều chế (thành phần 440 Hz là tín hiệu thử nghiệm được ghi từ cảm biến để đo SNR):

Hình 6a: C ₄ = 1,5 pF

Hình 6b: C ₄ = 2,7 pF

Thật không may, tôi không có tụ điện nào khác trong phạm vi từ 1 đến 10 pF để thực hiện các thử nghiệm tiếp theo (bộ tạo dao động sẽ không bắt đầu với C ₄ ≥ 10 pF). Tôi đoán rằng nhiễu dòng AC được chọn bởi dấu vết PCB và L _{2 làm} thay đổi điện dung cổng của J ₁ và việc tăng giá trị của C ₄ làm giảm ảnh hưởng của những thay đổi đó đến tần số. Điều này cũng được xác nhận bằng cách thêm một nguồn tiếng ồn mạnh, ví dụ như điện thoại di động thực hiện cuộc gọi. Bạn có thể thấy các xung lớn trên hình 6c và tần số thực sự tăng khi tôi thêm nguồn nhiễu, nghĩa là điện dung cổng của J ₁ tỷ lệ nghịch với điện áp. Có nghĩa với tôi. Có vẻ như tôi cần giảm khớp nối giữa J ₁ và bể LC hoặc thêm một số bộ lọc thông cao giữa chúng, nhưng tôi không chắc cách tốt nhất để làm điều đó là gì.

Hình 6c:

Gomunkul (trong các bình luận) & @ user287001 có thể đã đóng đinh hầu hết các vấn đề về hum:

Đó có thể là đầu dò của bạn hoặc ăng-ten bắt hum từ không khí vì tụ điện là một mạch mở cho 50Hz.

C6 có thể là một tụ điện chất lượng kém, thay đổi điện dung với điện áp:

• Sử dụng một tụ điện C0G tốt ở đây (100 pf có thể là quá nhiều) hoặc một đánh giá cho lò vi sóng.

• Chấm dứt ăng-ten bằng điện trở chạm đất, để giảm điện trường trên C6 gây ra từ các thiết bị, đèn 50 Hz gần đó.

• Thêm một giai đoạn đệm với S12 thấp đẹp giữa bộ dao động và ăng ten.

Có là một cơ chế hum càng tốt, phần nào ít có khả năng ....
dao động này với ăng ten có thể được coi là một máy thu trực tiếp chuyển đổi thô: dao động của nó đóng vai trò như bộ dao động nội của người nhận. Với điện áp phân cực DC điện áp thấp như vậy, các mối nối thiết bị hoạt động của bộ dao động này có thể có các biến đổi điện dung đáng kể với sự thay đổi về điện áp. Khi một điểm nối nhìn thấy cả tín hiệu truyền (mạnh) và tín hiệu thu được (yếu), điện áp phân cực của nó có thể thay đổi, tùy thuộc vào mối quan hệ pha giữa hai tín hiệu.

Ở xa, một số điểm nối diode có thể nhận được một số tín hiệu truyền từ bộ dao động của bạn. Khi các mối nối này cũng được bật và tắt trong khi điều chỉnh nguồn chính 50 Hz, chúng truyền lại một tần số 50 Hz. tín hiệu điều chế trở lại bộ dao động thông qua dây hoặc dấu vết. Ở UHF, ngay cả một dây ngắn cũng trở thành một phần tử ăng ten được ghép nối trong hệ thống 2 phần tử này. Diode được điều chế 50 Hz có thể tạo ra sự thay đổi pha trở lại tại bộ tạo dao động. Nó đặc trưng đầy đủ các sóng hài, vì các điốt được điều chế 50 Hz đó chuyển từ bật sang tắt khá nhanh. Sóng hài 50 Hz của phổ của bạn có vẻ khá mạnh.
Điốt chỉnh lưu nguồn DC thường là nguồn.
Mạch chiếu sáng LED có thể là một nguồn khác.
Tần số thay đổi điện thoại di động của bạn cũng hỗ trợ lý thuyết này.

Bạn có thể kiểm tra hiện tượng này với mạch (chưa hoàn chỉnh) sau:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Lưỡng cực nửa sóng được cắt cho tần số UHF của bộ tạo dao động. Diode của nó kết nối giữa mỗi phần tử sóng 1/4. Một bộ tạo chức năng 1kHz có thể được sử dụng để bật và tắt diode chứ không phải là bộ tạo dao động 555 1 kHz. Khi mạch "muỗi" này được ghép với ăng ten của máy phát, máy thu giám sát (AM PM hoặc FM) có thể phát hiện tín hiệu 1kHz. Di chuyển mạch "muỗi" này ra khỏi thử nghiệm dao động sẽ làm giảm đầu ra âm thanh của máy thu giám sát.

Một bên: cơ chế ghép tương tự này đôi khi có mặt trong radar doppler và báo động trộm phát hiện chuyển động. Trong trường hợp này, pha thay đổi khi khoảng cách tín hiệu phản xạ thay đổi từ bộ dao động tín hiệu UHF.
Bạn có thể nhận được nhiều thông tin chi tiết hơn bằng cách googling "hum có thể điều chỉnh" hoặc hum điều chỉnh.

Sơ đồ của bạn không chính xác trong mô hình vật lý thực tế nên nó sẽ không hoạt động như mong đợi trong sơ đồ của bạn.

Ví dụ, nắp tách 0,1uF của bạn khoảng 20nH trong 2 đạo trình có độ dày 2cm và 1mm (est) và chiều dài rãnh 1cm. Trong khi đó, bộ cộng hưởng của bạn sử dụng 33nH, do đó nguồn cung của bạn có trở kháng kém và như những người khác đề xuất có lẽ cần 100pF trong một nắp SM nhỏ. Bố cục tổng thể là quá lớn nếu không có mặt phẳng mặt đất và do đó có một vùng ăng ten vòng lớn để phát và nhận các điện trường đi lạc.

Tôi đồng ý hầu hết hum của bạn là do bố trí lớn> 5% bước sóng cho đường cung cấp, mặt đất và mạch vòng. Điều này làm cho dễ bị nhiễu bức xạ và tiến hành tiếng ồn mặt đất. Sử dụng balun RF CM hoặc cuộn cảm RF CM là điều cần thiết cho nguồn cung cấp DC của bạn để tách rời nó khỏi căn cứ AC ngoài nắp RF tốt nhất là nắp NPO 100pF cho ESR thấp nhất.

Nếu không có Máy phân tích phổ dải IF siêu hẹp (<100Hz) để kiểm tra AM so với FM, không thể biết được mức độ nhiễu trong SDR của bạn và mức độ trong Tx là bao nhiêu. Nhưng dù bằng cách nào thì hum chủ yếu nằm trong thiết kế LCO của bạn và đường dẫn nguồn / trả lại DC. Nếu bạn có một gen RF phòng thí nghiệm. , sau đó bạn có thể xác thực SDR của mình và RF SA tốt để xác thực nguồn tiếng ồn của bạn.

Khi chúng tôi tạo ra VCO vào giữa những năm 90 cho băng tần ISM 928 MHz cho chúng tôi đã tạo ra các giống lai gốm tùy chỉnh với đường may nắp kim loại tùy chỉnh được hàn trên vật liệu lai với chất nền GETEK FR4 với mặt phẳng khác> 60 dB CNR (mang tỷ lệ nhiễu và pha thấp nhiễu cho băng thông 6kHz Tx được sử dụng để đọc đồng hồ 2 chiều tự động.

• Hằng số điện môi, tiếp tuyến mất chất nền và điện dung lá chắn đều đóng một vai trò trong thiết kế và tôi nhớ lại tại thời điểm 603 NPO kích thước 473 với RC LPF 2 giai đoạn đã được sử dụng để giảm tiếng ồn cung cấp xuống 10 Ohms sau đó sử dụng một thiết kế với nguồn cung cấp thấp độ nhạy với các nguồn hiện tại không giống như nguồn này. Bây giờ Murata tạo ra các mũ ESL thấp từ 100pF trở lên để bao trùm phổ này rộng hơn dài.

bài học để học

• Làm thế nào để tính toán và đo độ tự cảm, ESL và ESR của dây theo dõi và các thành phần thụ động.
• Cách xác nhận RF bằng SA để cách ly nguyên nhân gốc của nhiễu.
• Làm thế nào để khám phá cách bố trí quan trọng với các tùy chọn cho máy bay mặt đất, dải, microstrip và tấm chắn để giảm thiểu nhiễu bằng lý thuyết ống dẫn sóng, trở kháng có kiểm soát, nhiễu xuyên âm và độ nhạy ăng-ten - Cách đo kỹ thuật đo độ suy giảm trở lại và cách cải thiện độ tinh khiết quang phổ với bộ cộng hưởng Q cao hơn và phân tách cung Q thấp với từ chối CM.
• Đây chỉ là một sự khởi đầu và chuyên môn là điều làm cho các Kỹ sư thiết kế RF giỏi có giá trị hơn những người khác. (Tôi không coi mình là một, nhưng tôi đã học được từ những điều tốt nhất để biết.)

Từ cuối cùng

Nếu bạn thành thạo Luật Ohms cho RF bằng cách sử dụng máy tính cho trở kháng của đường ray, dây dẫn và điện dung ghép nối giữa đường dây, bạn có thể hiểu rõ hơn cách sử dụng Balun để tăng trở kháng CM sau đó giảm tải bằng shunt trong khi điều khiển trở kháng vi sai. Điều này áp dụng cho các mạng PHY 1GHz cũng như các thiết kế Dao động của bạn để bạn có thể quan sát các thiết kế tương tự để xem các tính năng này và áp dụng các tỷ lệ trở kháng và Q của bộ cộng hưởng để điều khiển SNR kết quả. Đó là tất cả trong các tỷ lệ trở kháng phức tạp như phiên bản 2 chiều của định luật Ohm với trở kháng phản kháng, sau đó nó bắt đầu trông đơn giản hơn với hiệu ứng khẩu độ ăng ten. (Anten vòng định hướng)

Nếu cuộn dây nhỏ hơn, mạch của bạn có thể bắt được từ trường. Chúng có thể khá mạnh gần máy biến áp hoặc đèn huỳnh quang.

Cảm biến của bạn không thể ở nơi nào khác ngoài bảng mạch của bạn ở mức 500 MHz. Tôi đoán nó cảm nhận được gia tốc, độ ẩm, một chút khí hoặc áp suất. Bạn có thể có thể đặt mạch điện của mình vào một hộp sắt dày, làm ngắn mạch từ bên ngoài ngay cả khi có một số lỗ hổng để kết nối cần thiết với không khí bên ngoài. Bạn cần một bộ điều chỉnh điện áp cục bộ để giữ cho các trường AC ra khỏi điện áp hoạt động 2VDC.

Đồng bộ hóa phạm vi của bạn với nguồn điện AC và xem, là hum ổn định trong màn hình phạm vi. Nếu không, mạch của bạn tự dao động ở khoảng 50Hz.

Kiểm tra cũng là mạch của bạn microphonic cơ học. Tôi đã tạo ra một máy phát mà (không mong muốn) chọn các rung động khá yếu.

Bạn đã viết "50Hz AC chỉ xuất hiện ở đầu ra ăng-ten" Có thể là đầu dò của bạn hoặc ăng-ten bắt hum từ không khí vì tụ điện là một mạch mở cho 50Hz.

Cũng có thể lọc các sóng hài hum + chính từ tín hiệu giải điều chế bằng phần mềm lọc. Việc lọc là điều cần thiết, ví dụ như trong các bài kiểm tra não hoặc tim và làm sạch các tín hiệu âm thanh.

Kiểm tra máy thu của bạn với một máy phát khác. Là người nhận chính nó hum-free.

Tôi hiểu rằng một máy hiện sóng là đắt tiền (trừ khi bạn sống ở Mỹ. Tôi đã thấy rất nhiều phạm vi giá rẻ sẽ lên tới 500 MHz hoặc hơn trên ebay). Bạn nên có một bộ tạo tín hiệu và một milivoltmeter cho các tần số đó (bạn có thể ổn với SDR cho milivolmeter, tùy thuộc vào những gì bạn có). Từ những hình ảnh bạn đính kèm, tôi nghi ngờ bộ dao động hoàn toàn không hoạt động. Đó không phải là hình sin trông như thế nào (có thể là 400 MHz hoặc 50Hz, hình sin là hình sin). Bất cứ hình dạng nào bạn có ở đó đều xấu đến mức bạn không thể đặt tên cho nó. Cố gắng phân tích nó theo hai bước: bước đầu tiên, đảm bảo bạn có thể khuếch đại tín hiệu trong phạm vi đó. Bước thứ hai: kiểm tra những gì phản hồi điều chỉnh của bạn làm trong phạm vi đó. Vâng, bạn cần một bộ tạo tín hiệu cho điều đó. Bạn có thể sử dụng SDR làm milivoltmeter / scope, nhưng bạn cần một bộ tạo tín hiệu. Bạn đã có hum