Strömsnål AM-mottagare

Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

E Kafeman skrev:Största skillnaden mellan din och min beräkning är att jag räknar mottagar-dipolens längd tilll 15 cm men du sätter full storlek för bägge antennerna. 1,5 meter dipol ser lite klumpigt ut på en borttappad mobiltelefon? Fast det kan underlätta letandet att ha något så stort hängandes på telefonen.
:D
Sändareffekt över på flera Watt vid 100 MHz, finns risk att någon misstycker. Slarvigt bygge med utstrålning över 120 MHz och du riskerar störa flygtrafik då de kan ha direkt optisk sikt till din antenn, som kan vara betydligt närmre än den antenn de tänkt sej lyssna på.
Värt att tänka på.
Dock, en 1/4-vågsantenn över "oändligt" jordpan borde i sig ge +3dBi. Jag har dock satt dom till 0dBi för att vara snäll ;)
En detalj men fel enheter kan ställa till beräkningar om man inte gör rätt, dB och dBi är skilda saker, dBi är ett absolut värde. Jämför en AC spänningsförstärkare, man inte ange att den har förstärkning typ att den är +3 Volt om man nu inte menar att den adderar den spänningen ovanpå inkommande signal.
1/4 monopol=+3dBi, eller?

Lär mig gärna dB. Jag är lite vilsen :)
Jämför två polariserad glasögon, vrids de 90 grader i förhållande till varandra så blir det i stort sett svart. Nu blir det troligen ingen total utsläckning då verklig polarisation inte blir ideal.
Taget.
Gain-vinsten för två dipoler förloras om du inte kan orientera bägge antennerna lika polariserat, vilket du inte kan om den ena antennen är i storlek som en mobiltelefon. Kan vara knepigt att att förstå men en punktformig strålare kan inte ges någon utpräglad polarisation och ju kortare antenn, ju mer punktformig, sett på avstånd.
Dina snällhets-värden är redan dessa betydligt över vad som är realistiskt. Nu spelar några dB ingen större roll, då största förlusten är sträckförlusten som blir två-siffrig i dB räknat och ingen hänsyn har heller tagits till att det inte är fri rymd eller hur Fresnel-zonen ser ut.
Troligen förstått.
Om mottagarantennens längd är 10% av full dipols längd, 15 cm. innebär i runda slängar att man tappar 20db effektivitet jämfört med halvvågs-dipol.
Intressant.
En dipol som är betydligt kortare än lambda/2 kallas för Hertzian dipol. Hur man räknar en sådan antenns effektivitet finns beskrivet här.
Tack!
Friis ekvation är någorlunda allmängilltig i fjärrfältet. I närfältet gäller andra regler där antennens magnetiska egenskaper blir viktigare med sjunkande avstånd. Närfält är en succeiv övergång från fjärrfältet, för att ge en hint om närfält, avstånd under 3 lambda spelar närfältet en stor roll.
Mycket intressant information.
Väl byggt ser jag det som möjligt att nå 10 meters räckvidd batterilöst.
Det var som f-n, du om nån tror det är möjligt? :)
Med batteri för att driva signal-givare av något slag kan man nå längre men framförallt kan selektiviteten kan öka, dvs mindre störkänsligt.
Längre är ointressant för mig
En selektivitets-faktor man rätt lätt kan räkna på är, för en antagen minsta signal in till detektortrissan för att utlösa signal av något slag, hur mycket signal kan du lägga in på antennen från din mobiltelefons sändare vid 900 MHz utan att aktivera larmet.
Det talar om för dej hur stort Q-värde som behövs för den belastade resonanskretsen.
Resultatet är beroende på placering av din antenn, evt skärmning mm, men antag att telefonen sänder med +30dBm vid GSM900, och sträckdämpningen är 15 dB, hur mycket undertrycks den signalen i din LC-krets? Risken finns att så fort du pratar i mobilen så tjuter även en piezo-summmer intill örat. Kan lösas med strömbrytare, men då är den säkert avslagen den gång man behöver leta efter telefonen.
Ett problem :)
Spänning och ström kan utbytas mot varandra så länge effekten är konstant. Enklast gör man det med en transformator. Men det sker aldrig helt utan förluster, och ju större förändring man försöker åstadkomma, ju större är förlusterna.
Det finns gränser när det kommer till det praktiska genomförandet och i detta fallet hänger det ihop med Q-värdet.
Att åstadkomma högt Q-värde är långt från enkelt. Mycket hänger på material-val i kärna och typ av tråd för induktansen såväl som val av kondensator-typ och hur RF-mässigt uppbyggnaden är.
Olämplig lastning av resonanskretsen, dels med antennen, dels med detektor-sidan, drar ned Q-värdet.
Val av slutligt Q-värde är en kompromiss, för att inte reflektera ut signalen som man tar emot med antennen måste man se till att impedans-matcha väl men det kostar på Q-värdet. Huvudanledningen att använda resonans-krets alls är för att skära bort frekvenser med störningar och begränsa termiska bruset.
Mycket intressant och lärorikt!
Även på detektor-sidan bör man optimera effektöverföringen för att få in så stor effekt som möjligt i transistorn.
Mitt förslag ger mer effekt in i transistorn. Avsikten är att skapa symmetrisk impedans-last förr bägge halvperioderna. Att det uppstår en spänningsdubbling är inte väsentligt, det är totala effekten som transistorn kan tillgodogöra sej som räknas.
I aktivt buffrade steg för enkla AM-mottagare har det mindre betydelse men om du ska ta till vara på så mycket av signalen som möjligt bör det finnas symmetri. Symmetrin är inte för resonanskretsen utan för antenn-effektiviteten. Se denna länken som visar ett alternativ för bättre symmetri när man inte vill slarva bort effekt. Ett högt Q-värde motverkar dålig symmetri, men det kräver både erfarenhet och instrument för att få detta ens medium bra utan buffertförstärkning.
Också mycket intressant!

Jag tackar som ödmjukast för all information du så mödosamt knappat ner. Mycket intressant!

Jag har mycket att lära mig vad gäller radiokonstruktion men de mest relevanta för ovan är:

1) Optimala antenner med dito impedanser
2) Q-värde hos LC
3) Effektiv ingångsnivå

När det gäller 1) har jag fått för mig att 1/4-våg monopol innebär 75 Ohm (och vikt 1/2-våg dipol 300 Ohm)

När det gäller 2) tror jag som följer:

A) Q=RpwC där Rp är den belastande/införda parallella resistansen

Jag tror också att Q-värdet för spolen dvs wL/Rs där Rs är spolens "skin-effekt"-resistans bör vara mycket högre för att A) skall gälla.

Bandbredden hos LC är sedan B=fo/Q, där fo=1/(2pi*sqrt(LC)).

Dock har jag ingen susning om hur, som du säger, Q-värdet passivt kan förstärka signalen spänningsmässigt. Måste undersöka det noggrannare.

När det gäller 3) kan jag teoretiskt förstå att om L tappas lågt relativt jord så fås en spänningsförstärkning på varvtalsförhållandet, n. Men detta fungerar ju bara om antennen samtidigt är impedansanpassad. Kontentan blir att man måste jiddra med "Rp" samtidigt som man jiddrar med n för att få spänningen att öka.

Bifogar en galen skiss jag gjorde igår :D

MVH/Roger
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Just for fun:
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
YD1150
Inlägg: 1944
Blev medlem: 29 oktober 2010, 22:41:10

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av YD1150 »

Som kuriosa kan jag nämna att jag kunde ladda upp en 100uF elektrolytkondensator
och få en grön lysdiod och blinka till efter några sekunders uppladdningstid.
Gjorde experimenten typ åren 1989-1990, 1991 stängdes Motala/Orlunda långvåg av för gott.
Som mottagare användes en kristallmottagare bestående av en resonanskrets + 20m lång uppspänd tråd utomhus +
Germaniumdiod som detektor, med långvågssändaren i Orlunda utanför Vadstena som energikälla.
Var typ 20-25km avstånd till sändaren.
Kommer ihåg att jag fick 8Vp-p (2,82Vrms) 189kHz över resonanskretsen, tyckte att det var "högspänning"
för att komma från en antenn. :)

Hade man haft vita högeffektiva lysdioder då så....... :P
MiaM
Inlägg: 9964
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av MiaM »

Klart man ska ha 1,5 meter antenn på mobilen! :D


YD1150: Brottsling där, det är ju förbjudet att använda radioenergi till annat än att driva örsnäckan i kristallradio :wink:
Användarvisningsbild
YD1150
Inlägg: 1944
Blev medlem: 29 oktober 2010, 22:41:10

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av YD1150 »

Kallas för Energy harvesting :wink:
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Bara för att briljera med det lilla jag tror mig kunna:

\(Zo=\frac{1}{1/jwL+jwC+1/Rp}\)

förlänger med jwRpL

\(Zo=\frac{jwRpL}{Rp(1-w^2LC)+jwL}\)

där realdelen går bort vid resonans dvs

\(Zo=Rp\)

VSV :D

Det är annars lätt att se på saken som sådan att vid resonans är strömmarna genom spolen respektive kondensatorn 180grader ur fas dvs fullständigt avbrott.

Min fåniga poäng är dock att utspänningen, Uo, blir direkt proportionerlig mot Rp och då Q är proportionerligt mot Rp enligt tidigare så blir Uo också proportionerlig mot Q (även om Q även tycks vara proportionerlig mot både resonansfrekvens och kapacitans).
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

YD1150 skrev: Kommer ihåg att jag fick 8Vp-p (2,82Vrms) 189kHz över resonanskretsen, tyckte att det var "högspänning"
för att komma från en antenn. :)
Mycket intressant!

Frågan är mycket hur långt ifrån lambda/4 man kan gå utan att det blir olagligt vad gäller sändareffekt.

Lärde mig f.ö en praktisk applikation för RFID idag.

Min radiointresserade kollega sa att plastkorten som används av Västtrafik nyttjar just RFID.

"Enda" skilnaden mellan min applikation och den är att kortet inte kan pipa :D

Tanken jag när nu är "batterilös" MOS-styrning av Piezo-summer.

Just MOS innebär ju noll styr-effekt.

Det "enda" man behöver göra är att få upp nivån.

Och när du säger 8Vpp direkt över resonanskretsen så inger det hopp.

Även om antennens längd inte blir optimal (mer lambda/40 dvs 7,5cm@100MHz).

På detta finns också det problemet som E Kaufman beskrivit dvs att LC måste vara extremt smalbandigt för att inte triggas av mobilen självt (1W@900MHz, tydligen).

MVH/Roger
Användarvisningsbild
grym
EF Sponsor
Inlägg: 16768
Blev medlem: 16 november 2003, 12:22:57
Ort: i det mörka småland

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av grym »

fundering

för en helt annan sak så kollade jag på en 26.9Mhz personsökare
den hadde en liten ferritantenn

om man gör en så pass stor som möjlig sådan ferritantenn så kanske man kan få upp verkningsgraden lite på halvlåga frekvenser?

för min del så skulle jag vilja ha en som är så pass bra som möjligt vid ungefär dom frekvenserna och i storlek som en mobil, men aktiv då
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Det här blir intressantare och intressantare.

Jag nämnde tidigt loop-antenn som alternativ till 1/4-våg. Tyckte bara att man borde kunna fånga upp H-fältet istället för E-fältet och att utsignal borde kunna göras proportionerlig mot varvantalet (dvs duga även för små H-fält).

Min välfungerandes rörradio har t.ex "ingen" antenn. Har alltid trott loop-antenn internt men du grym får mig nu att tro att det kanske är en ferrit-antenn istället?

Idag har jag studerat bilantenners längd och utformning. Jag såg allt från 2cm till 75cm. Dessutom såg jag "hajfenor" vars storlek inte var mer än typ 5X10cm.

Detta alltså för FM-bandet (dvs typ 100MHz för att vara övertydlig).

Om man speciellt tittar på hajfenor så verkar det uppenbart att man kan göra riktigt små antenner tämligen effektiva för annars skulle inte Volvo (som jag tror jag mest såg dom på) använda dom.

Frågan är nu vad som krävs av detektor-elektroniken (AM).

Fördelen med AM, har jag fått lära mig, är att det är den modulationstypen som kräver minst SNR för att kunna detekteras. Ju mer komplicerade modulationssätt desto mer SNR krävs (eller starkare signal, helt enkelt).

Vem minns inte "myrornas krig" :D

Så vi har en liten fördel här med vår AM (samtidigt som den är mer störkänslig, dock).

Återstår att se om det går att helt passivt driva en Piezo-summer enligt våra premisser.

MVH/Roger
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

Nu mina damer och herrar ska ni få höra :)

Piezo-element testet gick som följer (ljudnivå satt till hörbart@10m):

\(2kHz: 3V_{pp}@1mA_{pp}\)
\(5kHz: 50mV_{pp}@100\mu A_{pp}\)

Dvs nödvändig driveffekt:

\(P(2kHz)<3mW\)
\(P(5kHz)<5\mu W\) :D

Jag hittade nämligen en resonans i elementet efter att jag mätt vid den mer korrekta frekvensen på 2kHz.

Ett litet problem med detta är att frekvensen är såpass hög att den är något mer "svårlokaliserbar". Men det är inget stort bekymmer.

Fatta alltså att ynka 5 mickrowatt är allt som behövs!

Så vad tror ni nu?

Är "min" passiva mobil-hittare möjlig?

MVH/Roger
Senast redigerad av Spisblinkaren 7 november 2014, 20:22:55, redigerad totalt 1 gång.
E Kafeman
Inlägg: 3259
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av E Kafeman »

Hajfenorna hade inte behövt inte vara så stora om de bara innehållit FM-antenn. De innehåller som till en regel även antenner för GPS/900/1800 MHz.
För att få proportion, jag designade förmodligen världens minsta antenn med dugliga prestanda för ett antal år sedan när det var modernt med FM-radio i mobiltelefonen. Den är 4*4*10 mm stor.
Länk till antennen Effektivitet ca -6 dB, vilket är bättre än de flesta FM-antennerna som sitter i hajfenorna.
Duglig antenn-funktion för FM är beroende på vilka krav man ställer. Det duger rätt bra med ett gem som antenn om man är nöjd med att lyssna på lokal reklam-radio. Har du en gammal transistor-radio hemma, en sådan med teleskop-antenn, så är det ju rätt enkelt att testa vad längden betyder. Kort antenn och svaga radio-stationer blir enbart brus, men starkare stationer kan fortsatt fungera utan hörbar skillnad i ljudkvalitet.

Vanligaste typen av ferrit-antenner ÄR per definition loop-antenner.
Ferrit-loop är mindre effektiv än luftlindad spole, men blir också motsvarande mindre i formatet.
Ferrit-antennen är enkel att använda då man vill göra regenerativt radio-steg, vilket bidrar till att öka selektiviteten.

För ett radio-steg, SNR är nyttosignalens nivå relativt bruset. Har utsänd signal stor bandbredd krävs att radions filter ska släppa igenom hela bandbredden, vilket även släpper igenom motsvarande ökad mängd brus.
Vanlig musik med 10 kHz bandbredd kräver 20 kHz bandbredd vid AM. Är modulationssättet t.ex. 256QAM kan samma musik skickas som MP3 på en betydligt mindre bandbredd, dvs bättre SNR eller så kan man sänka sändareffekten med en faktor 10 eller mer och ändå ha oförändrat SNR. Som exempel kunde man sänka sändareffekterna på TV-sändarna och ändå få bättre SNR när man gick från en form av AM till QAM (DVB-T).

Din krets behöver bara detektera bärvåg och det är dugligt även om det är en sekunds fördröjning i detekteringskretsen. Alltså så klarar du dej med bandbredd 2 Hz. Kan du bara designa en resonans-krets med passande Q-värde, så är räckvidden kilometrar.
Så vad tror ni nu?
Är "min" passiva mobil-hittare är möjlig?
Om det varit en bil du skulle bygga, efter veckor har du nu fått liv i tutan. Resten av bilen är obyggd, inget försök har gjorts, och du undrar vilken räckvidd bilen får? Tutan får anses som dekoration i sammanhanget, och rådet har du fått tidigare, skit i tutan och häng dit ett vridspole-instrument så kan du göra vettiga jämförelser på hur olika detektorer matchningar eller antenner fungerar.
Med din nuvarande framfart på omsorg om dimensionering osv så vet jag inte ens hur mottagar-antennen, är det en gärdsgårds-stör eller är 100 meter hög, frekvens?, sändareffekt?, Q-krav? detektortyp? med eller utan batteri.
Om du är skicklig och erfaren med RF-kretsar, antenner och jordplan är i sej en faktor 10, vad gäller fungerande räckvidden.

Baserat på det underlaget så frågar du om räckvidden? Baserat på underlaget tror jag att ena änden på ett kort måttband räcker.
Användarvisningsbild
grym
EF Sponsor
Inlägg: 16768
Blev medlem: 16 november 2003, 12:22:57
Ort: i det mörka småland

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av grym »

rogerk8 skrev: Fatta alltså att ynka 5 mickrowatt är allt som behövs!
:tumupp: :wink:

japp, jag tror det finns en rimlig möjlighet till att göra det, frågan är hur långt det räcker

man skulle kunna prova med enklast möjliga, en avstämd ferritantenn , schotkydiod och piezoelement med liten restistor över sig och sända i piezoelementets resonansfrekvens
Användarvisningsbild
grym
EF Sponsor
Inlägg: 16768
Blev medlem: 16 november 2003, 12:22:57
Ort: i det mörka småland

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av grym »

självklart ändrar jag mig

över piezoelementet så kopplar man naturligtvis en induktans

först mäter man upp den akustiska resonansfrekvensen, sedan kapacitansen och tar en induktans som gör att man får elektrisk resonans vid den akustiska resonansen, borde bli max effektivitet då
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av Spisblinkaren »

E Kaufman, det är mycket roligt och intressant att läsa det du skriver. Du är en bra lärare. Tack!

Jag finner din länk mycket intressant. Bra jobbat :)

Slutklämmen var dock mindre intressant :D

Grym, funderar på hur den kan gå i resonans överhuvudtaget. Dess beskaffenhet är ju typ en "ren" kapacitans, väl?

Jag gissar på att mina till- och återledare på 1m*2+1m*2 (inklusive 1m 75 Ohm koax) ger en induktans som skapar den här lågfrekventa resonansen. För vad är det annars för induktivt som kan finnas i det här platta elementet?

Tror jag ska bygga mig en Wien-brygga av en OP och driva elementet en gång till (med korta kablar) för att vara säker på att det är en intern resonans.

Jag tackar dig f.ö för dina råd om hur jag bör gå vidare.

MVH/Roger
Användarvisningsbild
grym
EF Sponsor
Inlägg: 16768
Blev medlem: 16 november 2003, 12:22:57
Ort: i det mörka småland

Re: Strömsnål AM-mottagare

Inlägg av grym »

den du har nu är mekanisk resonans, bry dig inte om den nu

du hadde ju det rätt vid 5khz, mät kapacitansen och räkna ut en induktans som passar för den frekvensen
Skriv svar