Лампочко-тестер для проверки СВЧ

ЛАМПОЧКОТЕСТЕР. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

Автор: baychi

Лампочкотестер - это простейший индикатор поля для проверки СВЧ антенн и передатчиков. Представляет собой антенну - полуволновой диполь Герца, - подключенную непосредственно к миниатюрной лампочке накаливания.

Как сделать

1. Главное найти самую маленькую и чувствительную лампочку.

В идеале это отечественная СМН-1,5-12-1 (1.5 В 12 мА). http://lib.chipdip.ru/074/DOC000074699.pdf.

В 80-х-90х годах она использовалась для подсветки в наручных электронных часах. Если не удастся купить саму лампочку, ищите на барахолке старые часы.

Вместо СМН-1,5-12-1 можно использовать более грубые микролампочки на 3-6 В с током до 50 мА, но чем грубее лампочка тем менее точным получится тестер, а для частот 2.4 и 5.8 ГГц грубой лампочки может вообще не хватить.

2. Лампочкотестер изготавливается на заданный диапазон частот.

Полоса пропускания тестера примерно +/- 5% от центральной частоты.

Этого достаточно для охвата всего диапазона 2.4 ГГц (2425-2485 МГц) и 5.8 ГГц (5700-5800 МГц), но мало для 0.9-1.3 ГГц. В последнем случае желательно сделать 2-3 тестера с разными центральными частотами.

3. Усики лампочки припаиваются к вибраторам - кускам медной проволоки (желательно без изоляции) диаметром 0.6-1 мм. Более толстая проволока дает более широкую полосу пропускания. Длина вибраторов рассчитывается как Lмм=72000/F_МГц.

72000 вместо 75000 использовано с учетом коэффициента укорочения 0.96. Длина вибраторов отсчитывается от колбы лампочки. Вибраторы располагаются на одной оси. Расстояние между их дальними концами примерно равно 1/2 длины волны.

Вибраторы и лампочка крепятся к длинной деревянной или пластиковой ручке.

Длина ручки должна быть в три или более раз больше размаха вибраторов, чтобы рука держащая лампочкотестер находилось на удалении не менее длины волны от ближайшего вибратора. Я делаю ручки из ароматических палочек. Лампочку и вибраторы фиксирую тонкой прозрачной термоусадкой.

Что получаем в итоге

В результате получается индикатор поля с логарифмической шкалой, линейной поляризацией вдоль оси вибраторов и диаграммой направленности классического диполя (бублик). С полосой пропускания примерно (10% от диапазона).

Чувствительность пробника – максимальное расстояние от источника СВЧ излучения, где еще заметно свечение лампочки, зависит от диапазона частот и использованной лампочки. Для лампочки СМН-1,5-12-1 минимальная видимая мощность источника в 10 мм от оси тестера в зависимости от диапазона следующая (непрерывная мощность излучаемая исправной антенной типа коаксиальный диполь):

5.8 ГГц – 30-50 мВт

2.4 ГГц - 20 мВт

1.2 ГГц – 10 мВт

433 МГц – 3-4 мВт

Известна зависимость дальности от мощности излучателя: источник с мощностью в 4 раза большей, зажигает лампочку на вдвое большем расстоянии.

ВНИМАНИЕ: Чувствительный лампочкотестер опасно подносить близко к мощному передатчику. 1 Вт 1200 МГц видео передатчик сжигает СМН-1,5-12-1 на расстоянии 5-10 см. Поэтому приближать надо осторожно, а лампочек покупать с запасом.

Что можно делать лампочкотестером:

1) Проверить работают ли передатчик и антенна вообще;

2) Оценить по яркости свечения выдаваемую мощность;

3) Увидеть ДН и поляризацию антенны;

4) Сравнить несколько антенн одного типа и выбрать лучшую;

5) Сравнить несколько передатчиков (на одной антенне) и выбрать наиболее мощный для данного случая;

6) Проверить всю систему передатчик – кабель - антенна на побочные излучения.

Чего нельзя с ним сделать:

1) Измерить КСВ антенны (нужен КСВ метр);

2) Определить спектр сигнала (нужен спектроанализатор);

3) Измерить мощность точно (нужен измеритель мощности);

4) Померить АЧХ антенны (нужен измеритель АЧХ).

Как правильно пользоваться

1)Эксперименты лучше проводить на чистом столе, закрепив исследуемый передатчик в тисках или струбцинах, так чтобы вокруг антенны не было посторонних предметов в радиусе 0.5-1 м.

2)Для измерения дальности свечения использовать линейку (не металлическую) закрепленную у передатчика (0 под осью антенны).

3)Лампочкотестер располагать в плоскости поляризации излучающей антенны, с центром на одной прямой с ее центром. Держать тестер нужно за кончик ручки, чтобы Ваша рука и все тело находилось сбоку от прямой между тестером и излучающей антенной и как можно дальше.

4)Мощность излучения лучше всего оценивать по точке полного погасания спирали лампочки. Я делаю это вечером при неярком внешнем освещении, медленно удаляя лампочку от источника до момента, пока глаз перестает различать свечение спирали. Полученные замеры расстояния использую для сравнения антенн и передатчиков.

5)Наблюдение ДН и поляризации антенн выполнять на расстоянии не менее 2 длин волны – ближе ДН еще не сформированна.

6)При сравнении антенн с круговой поляризацией нужно учитывать потери в 3 дБ (примерно 1.4 раза по дальности) из-за неодинаковой поляризации.

Простейшие измерения:

1)Проверка передатчика. К передатчику подключается заведомо исправная антенна типа диполь и подается номинальное напряжение питания. Медленно приближаем лампочкотестер до начала свечения лампочки, затем удаляем до погасания. Измеряем расстояние, на котором еще наблюдается свечение. Для СМН-1,5-12 можно грубо (очень грубо!) оценить излучаемую мощность по формуле: PмВт=2* F_ГГц * (Lмм/10)^2. Например, передатчик LM 1.2 ГГц зажигает лампочку на расстоянии 20 см, если его мощность около 1 Вт.

2)Выбор оптимального канала. Переключая каналы на передатчике сравниваем дальность свечения лампочки. Желательно использовать несколько антенн, сделанных на разные каналы или одну, но широкополосную. Это самый неточный тест, так как частотонозависиммыми являются все три элемента: передатчик, его антенна и лампочкотестер. Кроме дальности свечения критерием выбора канала часто является попадание его гармоник в диапазон РУ (для 1.2 ГГц с РУ на 2.4) или наоборот (для РУ 2.4 ГГц с видео на 5.8 ГГц).

3)Сравнение антенн. На передатчике заранее выбирается оптимальный канал. Лучшей будет антенна, обеспечивающая максимальную дальность свечения лампочки. При сравнении линейнопляризованных антенн с антеннами круговой поляризации, дальность последних умножается на корень из 2-х.

4)Проверка на побочные излучения. Медленно перемещая лампочкотестер вдоль корпуса передатчика, кабеля питания и AV сигнала, наблюдают паразитные излучения. Лампочкотестер желательно поворачивать как вдоль так и поперек оси кабеля и передатчика. В хорошей системе паразитных излучений не должно быть видно. Если они есть, антенна не согласована с передатчиком. Точно так-же проверяют кабель от передатчика к антенне (не приближая тестер близко к антенне!). Наличие свечения говорит о плохом согласовании.

5)Наблюдение поляризации. Антенны с круговой поляризацией (клевер) зажигают лампочкотестер в 2-х плоскостях – как параллельно оси антенны, так и перпендикулярно ей. На хорошей антенне дальность свечения в обеих плоскостях должна быть примерно равной. Антенны с линейной поляризацией светят только при совпадении их плоскости поляризации с осью лампочкотестера.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1)Можно ли заменить лампочку светодиодом? Нельзя. Никакой диод не будет гореть от СВЧ излучения непосредственно.
Вот поправка,тут автор немного не прав
Размеры СВЧ диода КД514А (он позиционируется как импульсный диод в справочнике ЧИП ДИП) примерно диаметр 1 мм, длина 3 мм. На светодиоде желтая точка. Год выпуска (на моих) 1975(!). Светодиод и СВЧ-диод соединяются параллельно, в разной полярности, то есть плюс одного с минусом другого, длина усов в соответствии с частотой, или диапазоном, отводы от светодиода как можно короче, это ясно. Светодиоды лучше подбирать из красных, так как у них напряжение свечения начинается с 1,7 В, у светиодиодов других цветов напряжение большее, а значит чувствительность будет меньше. Проверено экспериментально. Лучшие результаты дают красные светодиоды от компьютерных мышек. У них наибольшая светоотдача или КПД, можно попробовать подобрать по справочнику. Передатчик футаба 8FG (100мВт, 2,4 ГГц) уверенно зажигает светодиод на расстоянии 30 мм. Как то так. Берегитесь перегрузок, в том числе и механических при пайке и при эксплуатации, так как конструкция диода КД514А очень хрупкая.
2)Можно ли увидеть лампочкотестером гармоники передатчика? Нельзя. Даже если настроить тестер на 2-ю или 3-ю гармонику, их величина врядли будет больше нескольких % по амплитуде, а это доли процентов по мощности – и различить такие гармоники на фоне основной невозможно.
Можно собрать еще вот такой прибор




Любой миливольтметр. Паралельно впаян тунельный или обращённый диод, старый совковый, тип уже и не помню. (Что то из серии АИ 301-306.) Он выпрямляет почти с нуля, по этому чувствительность высокая. Усики в данном случаи на 2400 мГц, по 3 см. На расстоянии 5см от антенны Wi-Fi зашкаливает. От сотового зашкаливает на расстоянии 15 см. На расстоянии 1,5 метра от автомобильной антенны CB 27 мГц, 4 ВТ паказывает пол шкалы.

 

Собрал лампочкотестер, работает. Думал таким образом можно определять усиление антенны. Но получается какая то ерунда. Совершенно запутался и ничего уже не понимаю.

Сначала лампочку подключал к диполю..., диполь подносишь к антенне передатчика..лампочка светится. Потом лампочку подсоединил к кольцу (рамочная антенна) лампочка теперь начинает светится намного дальше от антенны передатчика, раза в три дальше чем было с диполем. Ну и как бы напрашиваются выводы, что рамочная антенна (кольцо) имеет больший коэффициент усиления. Но к моему большому удивлению на практике ничего подобного не наблюдается....

Выехал в чистое поле для тестов радиуса действия передатчика. Подключаю рамочную антенну к приёмнику... и начинаю удалятся от передатчика. И.... никаких улучшений .... по сравнения со штатной штыревой антенной (диполем).

Вернулся домой, на этот раз лампочку подсоединил к антенне "восьмёрка" (два кольца или иначе антенна Харченко) лампочка загорается на ещё большем удалении от антенны передатчика, результаты ещё лучше чем с одним кольцом и тем более по сравнению с диполем.

Еду в поле...., подключаю антенну восьмёрка к приёмнику и удаляюсь от передатчика.... и опять никакого преимущества по сравнению с обычной штатной антенной штырём (диполем). Я бы даже сказал что не только не лучше но даже хуже.

Ничего не понимаю ???

 

Ну как не показывает... лампочкотестер светится не в любом положении, а только в определённом в соответствии с поляризацией приходящей радиоволны. Тоже самое и про диаграмму направленности, если передающая антенна излучает в каком то определённом направлении то в этом направлении яркость свечения максимальна.

Этот же эффект наблюдал на лампочкотестере , если лампочку заменить на пару вч диодов и микроамперметр. Уровень принимаемого сигнала зависит от предметов в комнате и моего тела.. стоит двинутся или руку поднять ... уровень сигнала прыгает в значительных пределах. Множественное переотражение сигнала от предметов в комнате.

 

Лампочку подключаем к антенне с круговой поляризацией )

Длину усов изменял как в большую так и в меньшую сторону.... становится хуже, если большая разница в длине усов от расчётной то лампочка вообще не светит. И на какую же я могу настроится ещё частоту передатчика если у него одна основная частота ? Я подбирал приёмные антенны, цеплял на них лампочку и менял параметры антенны по максимуму свечения лампочки. таким образом тестировал различные приёмные антенны. и выбрал самую чувствительную антенну. лампочка на этой антенне начинала светится в три раза дальше чем лампочка приделанная к обычному диполю. Но подключив эту антенну (вместо штатного диполя) к реальному приёмнику никакого увеличения дальности связи не получил.

 

Имеется передатчик с приёмником со штатными антеннами.


Излучение антенны передатчика проверял "лампочкотестерами"
их у меня 3 штуки, один с лампочкой на 12 вольт, второй с
лампочкой на 1,5 вольт, третий со светодиодом и вч диодом.


Измерил китайским частотомером частоту передатчика - 2 канал 1300Мгц. Длина волны 23,08 см. Делим пополам = 11,54см (это расчётная длина антенны лампочкотестера) Делим ещё пополам = 5,77 см длина одного уса антенны. Подношу диполь с лампочкой к антенне, лампочка начинает светится на расстоянии 5 см. Пробовал увеличивать длину усов и уменьшать, становится только хуже. Перехожу к следующему этапу своих экспериментов

Делаю кольцо, в разрез которого впиндюриваю лампочку, туже что стояла на диполе в предыдущих опытах. Длина провода кольца равна длине волны 23 см. Подношу кольцо к антенне передатчика, ориентирую кольцо по максимуму свечения. теперь лампочка загорается на расстоянии в три раза большем, чем в прошлых испытаниях.


Далее, лампочку отпаиваю от кольца, припаиваю к кольцу небольшой кусок кабеля 50 ом, к концу кабеля припаиваю лампочку. Опять подношу эту конструкцию к антенне передатчика, расстояние зажигания лампочки немного уменьшилось но всё равно значительно больше чем от обычного диполя с лампочкой, скажем 2,5 раза.

Далее, еду в поле с передатчиком и приёмником, передатчик в поле устанавливаю на треноге, включаю его. Приёмник беру в руки и удаляюсь от передатчика смотря на экран монитора..контролирую качество принимаемой картинки. По навигатору определяю расстояние на которое я отхожу и помечаю там же точки...100 метров.... 250 метров... 300 метров. Антенны на приёмнике и передатчике штатные (штыри - диполи). Удаление 100 метров, картинка хорошая, удаление 250 метров... появляются шумы......, удаление 300 метров изображение пропадает.

Возвращаюсь обратно к передатчику, откручиваю с приёмника штатную антенну и вместо неё прикручиваю антенну кольцо, ту что тестировал, только на этот раз вместо лампочки разъём sma. Удаляюсь от передатчика всё в том же направлении и всё по тем же точкам ..... и никакой разницы в приёме сигнала 250 метров шумы...300 метров пропадает изображение.

Тоже самое проделывал и с антенной в виде двух колец (восьмёрка) цеплял к ней лампочку и подносил к антенне передатчика, в таком виде работает ещё лучше чем одно кольцо. Лампочка светится на значительных расстояниях. Но подсоединив эту антенну к приёмнику результат тестов в поле не улучшается.

Цеплял восьмёрку к передатчику и диполем-лампочкотестером измерял от восьмёрки излучение. В таком виде результаты скромнее, преимущество, по сравнению со штатной антенной передатчика, совсем небольшое.

Короче я задолбался заниматся шаманством , решил использовать штатные антенны только разместить за антенной отражатель. Тут у меня ещё видимо проблемы с передатчиком...., для 7 ват мощности всего 200 метров уверенного приёма картинки в чистом поле... тут что тто не то, возвращаю его китайцу будет менять на другой.

 

Я никогда этим раньше не занимался, не мог понять сколько надо мощности чтобы видео передавать километра на 3 - 4. Решил взять по мощней. Какое же было моё разочарование когда при тестах видеопередатчика в поле я получил всего лишь 200 метров устойчивой связи. Радиоуправлении на 433 мгц. Видео 1.3ггц

Нет не включал, только с антенной.

Я был удивлён, что китаец вообще что то ответил, деньги то уже оплачены ) Высылай говорит назад ..поменяю на другой. Доверия к ним никакого, в описании пишут одни характеристики, а по факту всё совершенно другое. Вес передатчика не соответствует указанному в описании, в описании сильно снижают вес грамм на 200, такое ощущение что вообще от балды цифры пишут. Частоты не соответствует описанию, брал на диапазон 1,2 ггц, когда получил передатчик померил частоту прибором ..оказалось диапазон 1,3ггц. Нечем померить выходную мощность.., думаю её там кот наплакал. Место куда прикручивается антенна... (непонятная железная коробочка) болтается... , прикрутить так и не смог, приклеил клеем. В добавок китаец забыл положить кабель к передатчику, в описании к товару он есть Я ему пол дня пытался объяснить, что нет в комплекте кабеля и к каким контактам разъёма мне теперь подключать видеокамеру.

А почему важна длина кабеля, и какой она должна быть, больше длины волны ? Частота 1300 мгц , длина волны по-моему 23 см. Длина кабеля была 15 см.

Не понял..какой величине ? Одной четвёртой или одной второй длины волны ?

200 - 300 метров уверенного приёма видео без шумов-помех ?

Знать бы ещё как его проверить...

 

Требуйте все деньги назад, т.к. не соответствует, а насчет отправки обратно - говорите что доставка нашей почтой выйдет дороже чем стоит товар и возвращать не согласен.

 

Вот так нагуглил ))) Все пути ведут в Рим )))

А что привело? Да всё просто.. Попытка сотворить тестер, чтобы понять, на сколько работают мои передатчики/приёмники.
Пару клеверов соорудил для ФПВ, а теперь надо усилять сигнал с пульта. Как всё сложно тут...
Да еще лампочек таких не найти.. диоды попробую найти (кстати не подойдут черненькие, как обрезок пвх провода? блин.. не помню название, вспомню напишу) да со светодиодом замутить.. или стрелочный индикатор найду (а почему нет информации нельзя ли использовать китайский мультиметр?).