Zmínil jsem se, že jsem opět začal sem tam vysílat na pásmu občanských radiostanic zvaných CB pásmo. Zmínil jsem se též, že jsem toto zneužil jako příležitost ke koupi nové - leč náhražkové antény "magnetky" na kterou právě koukám jak si stojí na parapetu za oknem. Jelikož jsem se dlouho nezabýval opravdovou analogovou elektronikou mám poněkud hlad, a proto ženě, dvěma psům a dítěti navzody začal jsem tak zlehka bastlit.
Tedy : Koupíte anténu a aby se do ní dalo vysílat je třeba ji "naladit" - tedy přinutit alespoň přibližně reznovat na vysílací frekvenci. Jelikož většina mého CB vybavení pochází z dob kdy můj plat činil 5158 kč mesíčně a cena ( laciné leč dobré ) radiostanice byla přátelských 4999 kč, i vybavení pro ladění antén je této kategorie a je to ubožácký PSV-metr už před lety ve slevě za 399.
Nebudu teď zabředávat do teorie co je to PSV alias poměr stojatých vln a jestli to je správný parametr podle kterého se orientovat. Aby bylo vůbec co ladit je třeba nejprve zjistit kde anténa vlastně rezonuje - což se činí tak že vyberete nějakou frekvenci PSV metr přepnete do režimu REFERENCE - zavysíláte a potenciometrem nastavíte ručku měřidla na 100%, pak přepnete do režiimu MĚŘENÍ a zavysíláte znovu aby vám ručka ukázala PSV na dané frekvenci. Pak zjitíte, že na této frekvenci anténa nerezonuje, takže přeladit o pár kHZ vedle a znovu a znovu a znovu.... Po půl hodině máte pocit, že vám upadne prst, PSV metru přepínací čudlík a navíc že přijede odposlechová služba Gestapa - nyní zmáma jako Český Telekomunikační Úřad, neb vás někdo udal pro zbytečné "klíčování na pásmu".
Je tedy třeba na to jít jinak - je třeba koupit "anténní analyzátor", který připojíte k anténě a on vám bude všechny křívky frekvenčních průběhů antény kreslit sám. Jenomže zase paní Kubáčové sdělit, že utratíte pár tisíc ( do 10 000 ) za přístroj na jedno ladění antény za pár let a zbytek doby bude "geret" ležet v krabici ? Ergo jsem vymyslel něco jiného a to celkem 2 varianty :
- Tzv "šumový můstek" tedy generátor širokopásmového šumu, který se připojí k anténě a odražený signál se přijme přijímačem a udělá se na něm FFT - neboli fourierova transformace, neboli se získá spektrum, které má maxima a minima podle rezonančních vlastností antény.
- Generátor nanosekundových pulsů který zaplní celé pásmo až do několika GHz rušením - vaše anténa bude toto rušení přijímat nejlépe na své rezonanční frekvenci. takže místo přepínání čudlíku pustíte při zapnutém generátoru jenom scan pásma a sledujete kde je vámi generované rušení největší.
Jelikož varianta 2 vyžaduje vyrobit měnič na 100 voltů, což samo o sobě je dosti "sexy" a navíc se nanosekundový generátor dá použít k rušení všeho možného jako jsou mobily WiFi radiové klíče k autům atd. - je jasné, která varianta vyhrála. Úkol č. 2- postavit "avalanche generator" neboli "lavinový generátor".
Zde tedy celé zapojení "patřičně vidlácky udělané" dle mého oblíbence Jima Williamse. Přesněji řečeno až po R5 je to můj samokmitající "vidlácký spínaný zdroj". Tedy Tlumivkou L1 protéká postupně se zvětšující proud přes tranzistor Q1 do země. Zároveň napětí přiváděné na bázi Q2 přes odpory R2 a R4 otevírá tranzistor Q2, který v určitém okamžiku zkratuje bázi Q1. Ten se zavře a kolabující magnetické pole v tlumivce se jako proud začne tlačit přes diodu D1 do zásobního kondenzátoru C2. Odpor R3 má celkem 3 úlohy - brání saturaci tranzistoru Q1, který se díky tomu uzavře pěkně rychle a napěťová špička na tlumivce je proto patřičně vysoká. Navíc omezuje proud tlumivkou a ještě poskytuje část napětí do báze Q2 k rychlému uzavření Q1. Pokud se ptáte proč jsem použil obyč. usměrňovací diodu 1N4007, kterou je ve spínaných zdrojích téměř zakázáno používat - pak je to proto, že jinou, která by v závěrném směru snesla přes 100V jsem v šuplíku neměl.
Při napájecím napětí kolem 15V bere toto zapojení 18mA a na kondenzátoru C2 je až 140V. Pak nastává filtrace přes R5 a C3 a pak se přes veliký R8 nabíjí kondenzátor C4 až na napětí někde kolem 100V kdy dojde k lavinovému průrazu VF tranzistoru Q3, tím se náboj C4 prudce vybije do odporu R6 tím vznikne puls, který má vzestupnou hranu v trvání jen pár desítek piko-sekund. Tranzistor se tak malým nábojem nezničí a C4 se začne nabíjet znovu a znovu k dalším a dalším pulsům. Celkově tedy signál vypadá tak, že několik stovek mikrosekund se neděje nic - a pak jehlový nanosekundový puls a zase nic. Místo svorky V_Out dáte pár centimetrů drátu, sloužícího jako ( záměrně ) neladěná anténka, aby jediný rezonující prvek byla zkoumaná anténa - a jede se.
Ba dokonce původní autor - Jim Williams doporučuje pomocí takto strmých pulsů měřit šířku pásma osciloskopů. Tedy můj osciloskop zpracoval puls tak, že se jeví, že jeho náběžná hrana je 4 nano-sekundy. Tedy šířka pásma analogových obvodů by měla být
BW = 0.35 / T
Což je v mém případě 87.5 MHz - patrně zcela v souladu se specifikacemi mého osciloskopu, který je do 60 MHz.
Pokud se ptáte proč na obrázku není "jeden puls a dost" - jak by to teoreticky mělo být. Pak je to proto, že práce se signály této rychlosti je věc na které profesóóři dělají profesůůry a docenti docentůůry, takže nechtějte po mně - vidlákovi - abych doma měl všechny vysokofrekvenční koaxy, bezindukční terminátory, SMA konektory, nízkoimpedanční sondy k osciloskopům v ceně uhlobaronské vily atd. Když vedete takový signál zvonkovým drátem s banánkem dochází k odrazům a zákmitům jako na obrázku. Protože nevyrábím radar, nebo "reflektometr" na kabely, ale rušítko na VF pásma - zákmity stejné nevadí.
Ergo - zapnete tento "pekelný stroj". Na mobilech a WiFinách v širokém okolí poklesne signál o dvě čárky a kdybyste na "V_out" přidali nějaké to zesílení, tak by bezdrátové komunikace zmizely docela. Pak vezmete stařičký skener Yaesu VR500 - připojíte na něj CB anténu, naladíte na 27.205 MHz což je "kanál 20" - střed pásma a zapnete funkci "Band Scan" - výsledek je na obrázku nahoře - "ďubka" dole uprostřed je centrální frekvence 27.205 MHz a kolem vidíte celkem 900 KHz nahoru i dolů a podle tvaru křivky vidíte, že moje anténa je naladěna "výše" - úmyslně jsem ji ladil někde na 27.4 MHz, protože tam mají radio-důchodci "kolečka", která občas poslouchám. Z měření však vyplývá, že ve skutečnosti rezonuje ještě výše někde kolem 27.7 MHz, což jsem v době montáže nezjistil - jsa zcela vyčerpám cvakáním čudlíkem na PSV-metru mezi REFERENCE a MĚŘENÍ.
OK tedy po jedné probdělé noci vše funguje jak má - teoreticky bych mohl doporučit "dělejte to jako já", ale pokud budu zcela upřímný musím napsat pravý opak. Pravděpodobnost, že dospějete k funkčnímu lavinovému generátoru je téměř nulová. Takže naopak NEDĚLEJTE TO JAKO JÁ. Důvody jsou cekem dva :
- Ani nemusím zmiňovat, že práce se signály se šířkou pásma v GHz v domácích podmínkách je plná černé magie nebo jak říkají bratři anglosassové "hidden schematic" - tedy to, co v elektrickém schematu není a přesto je to nutné respektovat je u těchto obvodů značně složité.
- Závažnější důvod je Čínský vztah k výrobě polovodičů, technologické kázni, pravdivosti katalogových listů atd. Tedy "lavinový průraz" tranzistoru je v učebnicích pro začátečníky popsán jako "nežádoucí jev" - ERGO mně se podařilo prorazit jen dva nejstarší tranzistory, které mám už přes 20 let v krabici s "pokroucenými součástkámi". Moderní verze BF199 ( kterou jsem kupoval před 5 lety ) ačkoliv má v katalogovém listu pořád stejné údaje - už se mi nepodařilo prorazit ani napětím 140V. Tedy pokud vy dojdete "do GESu" je pravděpodobné, že vlastnosti BF199 i jakéhokoliv jiného VF tranzistoru vyrobeného dnes - budou zcela jiné než v katalogovém listu a obecně - nepredikovatelné a k výrobě tohoto obvodu nevhodné !! Číňan, který svévolnou změnu technologie udělal si s funkčností vašich poněkud ezoteričtějších obvodů těžkou hlavu nedělá - toho zajímají prodané kontejnery ( pazgřivého ) tranzistoru.
Tedy můžete postavit zdroj na 300V nebo ještě více a nechat se pořádně kopnout. Lépe je si však zvyknout, že technologickou "štábní kulturu" elektrotechnického průmyslu dnes určují čínští manažeři polovodičové výroby, kteří v 50 letech věku, neumějí žádný cizí jazyk, a nevědí jediný důvod, proč by se jej měli učit. Jejich hlavní vzdělání je orání rýže vodním buvolem, od kterého utekli před 30 lety do otrocké fabriky v Shen-Zenu, ve které se vypracovali až na "experta". Výsledkem jsou "moderní" tranzistory BF199 nebo třeba celá produkce firem jako je BAOFENG, sestávající z 20 verzí stejné radiostanice zapojené dle katalogového listu centrálního DSP čipu.
Zcela obecně : Až budete něco konstruovat - raději se nepohybujte mimo "katalogová" zapojení, nepoužívejte exotické vlastnosti součástek, zejména ty o kterých se dá odhadnout, že je Číňan považuje za "škodlivé". Že to je značné omezení možností "technického řešení"? Sáhib si nějak poradí ! A navíc - každá trafika vám přece prodá "perly moderní technologie" - čínskou elektroniku nejasných parametrů s nedodělaným firmwarem, který vás sudé dny práská Applu a Googlu a liché dny UV-KSČíny. Ničeho jiného přece člověku netřeba že ?!