Индикатор СВЧ излучения 8-12 Ггц

Прибор предназначен для поиска СВЧ излучении и обнаружения маломощ­ных СВЧ-передатчиков выполненных, например, на диодах Ганна. Он перекры­вает диапазон 8,..12 ГГц.
Рассмотрим принцип работы индикатора. Простейшим приемником, как из­вестно, является детекторный. И такие приемники диапазона СВЧ, состоящие из приемной антенны и диода, находят свое применение для измерения СВЧ мощности. Самым существенным недостатком является низкая чувствитель­ность таких приемников. Чтобы резко повысить чувствительность детектора, не  
  
   
   
 усложняя СВЧ головки, используется схема детекторного СВЧ приемника с модулируемой задней стенкой волновода (рис. 5.22).
СВЧ головка при этом почти не усложнилась, добавился только модулятор­ный диод VD2, a VD1 остался детекторным.
С некоторым приближением можно считать, что когда диод VD2 закрыт, он не влияет на процессы в волноводе, а когда открыт — полностью закорачивает волновод, т.е. играет роль короткозамкнутой задней стенки.
Рассмотрим процесс детектирования. СВЧ сигнал, принятый рупорной (или любой другой, и нашем случае — диэлектрической) антенной, поступает в вол­новод. Поскольку задняя стенка волновода короткозамкнута, в волноводе уста­навливается режим стоячих волн. Причем, если детекторный диод будет нахо­диться на расстоянии полуволны от задней стенки, он будет в узле (т.е. минимуме) поля, а если па расстоянии четверти волны — то в пучности (максимуме). То есть, если мы будем электрически передвигать заднюю стенку волновода на чет­верть полны (подавая модулирующее напряжение с частотой 3 кГц на VD2), то на VD1, вследствие перемещения его с частотой 3 кГц из узла в пучность СВЧ поля, выделится НЧ сигнал с частотой 3 кГц. который может быть усилен и выделен обычным усилителем НЧ.
Таким образом, если на VD2 подать прямоугольное модулирующее напряже­ние, то при попадании в СВЧ поле с VD1 будет снят продетектированныЙ сигнал той же частоты. Этот сигнал будет противофазен модулирующему (это свойство с успехом будет использовано в дальнейшем для выделения полезного сигнала из наводок) и иметь очень малую амплитуду.
То есть вся обработка сигнала будет производиться на НЧ. без дефицитных СВЧ деталей.  

  
 Схема обработки приведена на рис. 5.23. Питается схема от источника 12 В и потребляет ток около 10 мА.  
   

   
     
 Резистор R3 обеспечивает начальное смещение детекторного диода VD1. Принятый диодом VD1 сигнал усиливается трехкаскадным усилителем на тран­зисторах VT1 — VT3. Для исключения помех питание входных цепей осуществ­ляется через стабилизатор напряжения на транзисторе VT4.
На микросхеме DD2 собран генератор импульсов частотой 3 кГц, которыми через резистор R22 модулируется диод VD2. Модулирующее напряжение в прямой (вывод 8 DD2) и инверсной (вывод 9 DD2) фазах через R8 поступает на резистор R11 «Чувствительность». Этим резистором устанавливается такая фаза и амплитуда компенсирующего напряжения па движке R11, чтобы свести к пулю паводки на диод VD1. В самом деле, на VD1 так или иначе будет наведено (через паразитные связи) модулирующее напряжение 3 кГц (все-таки на VD2 почти 1 В, а полный сигнал снимается с VD1 и имеет амплитуду 1 мкВ и менее). Но вспомним, что полезный сигнал (от СВЧ ноля) с диода VD1 и модулирую­щее напряжение па диоде VD2 противофазны. Именно поэтому движок R11 можно установить в такое положение, при котором паводки будут подавлены. Подключите осциллограф к выходу ОУ DA2 и. вращая ползунок резистора R11, вы увидите, как происходит компенсация.
С выхода предварительного усилителя VT1—VT3 сигнал поступает на вы­ходной усилитель па микросхеме DA2. Обратите внимание па то, что между коллектором VT3 и входом DA2 стоит RC-цепочка R17C3 (или С4 в зависимо­сти от состояния ключей DD1) с полосой пропускания всего 20 Гц(!). Это так называемый цифровой корреляционный фильтр. Мы знаем, что должны при­нять прямоугольный сигнал частотой 3 кГц, в точности равной модулирующей, и в противофазе с модулирующим сигналом. Цифровой фильтр как раз и ис­пользует это знание — когда должен приниматься высокий уровень полезного сигнала, подключается конденсатор С3, а когда низкий — С4. Таким образом, на С3 и С4 за несколько периодов накапливаются верхнее и нижнее значения полезного сигнала, в то время как шумы со случайной фазой отфильтровывают­ся. Цифровой фильтр улучшает соотношение сигнал/шум в несколько раз, соответственно повышая и общую чувствительность детектора. Становится воз­можным уверенно обнаруживать сигналы, лежащие ниже уровня шума (это общее свойство корреляционного приема).
С выхода DA2 сигнал через еще один цифровой фильтр R5C6 (или С8 в зависимости от состояния ключей DD1) поступает па интегратор-компаратор DA1, напряжение на выходе которого при наличии полезного сигнала на вхо­де (VD1) становится равным примерно напряжению питания. Этим сигналом включается светодиод HL2 «Тревога» и головка ВА1. Прерывистое тональное звучание головки ВА1 и мигание светодиода HL2 обеспечивается работой двух мультивибраторов с частотами около 1 и 2 кГц, выполненными на микросхеме DD2, и транзистором VT5, шунтирующим базу VT6 с частотой работы мульти­вибраторов.
Конструктивно прибор состоит из СВЧ головки и платы обработки, которая может быть размещена как рядом с головкой, так и отдельно.