Strömsnål AM-mottagare

[Spisblinkaren]

Bara för att leka lite...

\(Z/Z_0=\frac{\frac{1}{1/Rp+j(wC-1/wL)}}{Rp}\)

där Z nu står för godtycklig impedans hos kretsen samtidigt som Zo=Rp gäller vid resonans.

Utvecklar vi detta vidare får vi

\(Z/Zo=\frac{1}{1+jRp(wC-1/wL)}\)

och så sätter jag

\(w_0^2=1/LC\)

vilket på ett klurigt sätt ger

\(Z/Z_0=\frac{1}{1+j\frac{Rp}{w_0L}(w/w_0-w_0/w)}\)

sen inför vi

\(Q=\frac{Rp}{w_0L}\)

och får då

\(Z/Z_0=\frac{1}{1+jQ(w/w_0-w_0/w)}\)

vilket beloppsmässigt blir

\(Z/Zo=\frac{1}{\sqrt{1+(Q(w/w_0-w_0/w))^2}}\)

Återstår att plotta funktionen

MVH/Roger
PS
Rätta mig gärna om jag har fel.

Om jag har rätt så är Q-värdet hos en parallell LC-krets inte alls vad jag trodde.

[Spisblinkaren]

Gör ett nytt försök på temat

Löser vi Q som funktion av zo och w/wo får vi

\(Q=\sqrt{\frac{1/z_0^2-1}{(w/w_0-w_0/w)^2}}\)

där

\(z_0=Z/Z_0\)

som alltså är den relativa dämpningen i "dB"

Vore kul om någon kunde plotta denna funktion för mig

Säg för 0,1<w/wo<10 och 0,001<zo<1.

MVH/Roger
PS
Test:
1) w/wo; zo= 2; 0,1=>Q=6,6
2) w/wo; zo= 0,1; 0,01=>Q=32
3) w/wo; zo= 0,1; 0,001=>Q=101

Godag yxskaft

[Spisblinkaren]

Nu är jag nog helt ute och snurrar (igen )

Bifogar en helt galen skiss

För det första inbillar jag mig att likt kohärer behöver inte mottagen signal ens likriktas.

För det andra kan envelopen lika gärna utgöras av "bärvågshack" dvs Morse.

För det tredje kan Piezo-elementets kapacitans utnyttjas för att stämma av LC-kretsen till bärvågsfrekvens (dvs hög frekvens).

För det fjärde borde bärvågsfrekvensens AM-modulation kunna generera ett pip i piezo när modulationsfrekvensen är 5kHz grundtonsmässigt.

Hur fel har jag?

MVH/Roger
PS
Börjar med sprötantenn då ferriter för lämplig frekvens dels verkar vara svåra att få tag i dels verkar ha tämligen snävt frekvensområde.

Mitt sätt att testa ovan är f.ö min amatörradio-intresserade kollega. Han tog med sig radion till vuxendagis igår och byggde sig en 30MHz kvartsvågsdipol (dock med kass SWR). Han visade mig att det inte gick att sända FM på radions FM-band. Dock gick <50MHz samt >140MHz. I morgon ska jag dels fråga honom om 100MHz AM är möjligt samt om tonen han skickade till en repeater kan ändras i frekvens. Annars får jag väl skapa en 5kHz-ton och låta hans radio sända den för AM klarar den ju definitivt av.

[Spisblinkaren]

Så, nu har jag korrigerat mina klåfingrigt härlädda ekvationer ovan.

Fick ta till kurslitteratur till slut

Nåväl, av kuriosaskäl nämner jag härmed ytterligare några matnyttiga ekvationer (som jag inte ids härleda dock):

I en serieresonanskrets definieras Q som:

\(Q_s=\frac{w_0L}{R_s}\)

Där Rs är seriereresistansen i spolen (som kan vara "avsevärd" vid höga frekvenser pga den så kallade skin-effekten).

Har man sedan en sådan "förslustspole" blir den begränsande även för parallellresonans.

Detta betyder alltså att Q<Qs omm Qs<Qp, antar jag.

Man kan visa att resonansfrekvensen vid en parallellresonans med en dylik spole blir (Rp påverkar ej).

\(w_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}\sqrt{1-\frac{R_s^2C}{L}}\)

Här ser man t.ex att resonansfrekvensen minskar med ökande Rs.

Man kan tom visa att om

\(R_s>\sqrt{L/C}\)

så kan resonans inte ens inträffa (REM karaktäristisk impedans).

Man kan även visa att impedansen pga dessa förluster vid parallellresonans då blir

\(Z_L=\frac{L}{R_sC}\)

där man åter kan anta att Zo<ZL omm ZL<Rp.

Nu kan alltså arbetet börja

MVH/Roger

[Spisblinkaren]

I förrgår fick jag mätt upp kapacitansen hos summern.

C=55nF (både mha kapacitansmätare och "oscilloskop"-mätning vid 20kHz dvs >>5kHz).

Idag har jag spånat vidare och skapat bifogad skiss.

Om man antar att summerns kapacitans (C2) är 55nF och vill få den att resonera vid 5kHz så krävs en relativt stor spole på 18mH.

Detta värde approximeras av standard 15mH + 3,3mH som finns att köpa hos ELFA.

L1 måste dock handlindas.

Tänker mig N1=5 & N2=15 vilket ger en impedanstransformering om (N2/N1)^2 dvs 9.

Impedansen från antennen vid c.a lambda/40 tänker jag mig sedan som c.a 50 Ohm/10 dvs 5 Ohm.

Belastningen (Rp) på resonanskretsen blir då i runda slängar 50 Ohm.

En solenoids induktans kan grovt fås mha

\(L=\mu_0\frac{N^2A}{l_m}\)

där lm är den magnetiska längden och A spolens tvärsnittsarea.

Om man lindar 20 varv silvertråd med 1mm's diameter runt ett 4mm borr får man ungefär:

\(l_m=20mm\)
\(A=20\mu m^2\)
\(L_1=0,5\mu H\)

och då

\(C_1=\frac{1}{w_0^2L_1}=2,6pF\)

vid 140MHz blir

\(Q=\frac{R_p}{w_0L_1}=0,1\)



MVH/Roger

[Spisblinkaren]

Varför behöver jag egentligen L2?

Summern är ju redan i "elektromekanisk" resonans vid 5kHz.

MVH/Roger

[Spisblinkaren]

Såhär vill jag ha det.

Enligt min kurslitteratur ska RC2 ha en tidskonstant mellan runt 1/10-1/5 av envelopsignalen (dvs meddelandet) för att meddelandet skall kunna extraheras.

Detta sägs dock vara beroende av modulationsgraden men i Morse-fallet blir den 100% så det räcker med fall och stigtider som är mycket snabbare än periodtiden för att approximera en "fyrkantsgrundton".

F.ö gjorde jag ett intressant tankeexperiment angående egen missuppfattning. AM-modulationen kan aldrig höras om den inte detekteras. Låter trivialt men jag tyckte att om man t.ex tar en tongenerator och styr dess nivå med en sinuston så borde man höra sinustonen (speciellt om bärvågen ligger inom det hörbara området). Men jag kom fram till att det kan man inte. Den måste alltså "detekteras" eller snarare approximeras mha en diod och en kondensator (samt lämpligt valt "urladdningsmotstånd"). Tänk att det var så svårt att förstå

5kHz är alltså vårt meddelande. 1/10 av dess periodtid blir 20us.

C2=55nF, 20us=>R=363 Ohm~390 Ohm

Nu tror jag att summer-biten är klar.

Q-värdet på 0,1 förbryllar dock.

Helt klart är i alla fall att jag inte kan gå mycket lägre i induktans samtidigt som kapacitansen ligger på gränsen för vad som är diskret möjligt att realisera.

Börjar kännas som om microstrip är den enda lösningen

MVH/Roger

[YD1150]

390ohm låter som en stor belastning på en kristallmottagare
Dioden kommer att belasta resonanskretsen, Q-värdet blir inte så högt då, genom att tappa spolen
på ett "lämpligt ställe" så blir selektiviteten bättre men utspänningen blir något lägre.
Fast det är ju ingen radio iform av en kristallmottagare du skulle bygga

[SeniorLemuren]

Har för mig att hörlurarna till kristallmottagarna jag byggde var på 2000 ohm.

[Spisblinkaren]

390ohm låter som en stor belastning på en kristallmottagare
Dioden kommer att belasta resonanskretsen, Q-värdet blir inte så högt då, genom att tappa spolen
på ett "lämpligt ställe" så blir selektiviteten bättre men utspänningen blir något lägre.
Fast det är ju ingen radio iform av en kristallmottagare du skulle bygga

Tack för din input. Mycket intressant!

MVH/Roger

[Spisblinkaren]

Har för mig att hörlurarna till kristallmottagarna jag byggde var på 2000 ohm.

Intressant att veta!

MVH/Roger

[metric]

Funkar den bra?
Mottagaren alltså.

[Spisblinkaren]

Jag vill börja med att korrigera värdet på L1 lite.

Spolen är ju hela 2cm lång och jag siktar på hela 140MHz samtidigt som C1 är nästan löjligt liten.

Om jag halverar spolens varvantal (N) och längd (lm) blir det nya värdet runt 0,25uH (då N^2 minskar med en faktor 4 samtidigt som 1/lm ökar med en faktor 2).

Detta ger sedan

C1=5,2pF (dvs passar "grön" vridkonding )
Q=0,2

Idag reflekterade jag sedan över nåt jag såg i förbifarten i min kurslitteratur. Strömmarna i en parallell resonanskrets är ju i motfas men det riktigt intressanta är att strömmarna är hela Q-värdet gånger drivströmmen!

Så även om jag har en "mekanisk" resonans vid 5kHz i min summer så kommer den kräva den strömmen för att kunna låta.

Om man, som grym ovan däremot så tacksamt föreslog, skapar en "elektrisk" resonanskrets "till" och då med ett schysst Q-värde så kanske man kan passivt förstärka den strömmen ytterligare.

Jag vet inte riktigt vad jag svamlar om men passiv förstärkning på detta viset känns möjlig speciellt pga att piezo-summern är kapacitiv i sin natur.

Jag spånade även om typ av meddelandesignal. Det behöver ju liksom inte vara en ren ton. Alltså kan man göra avbräck på detektorns kvalitet. Som jag ser det räcker det om det knäpper till i elementet. Detta kan alltså göras Morse-mässigt även om hackningen/grundtonen måste vara 5kHz.

Då YD1150 så tacksamt talat om att 390R lastar ner både ingångskretsen och utgångskretsen så behövde jag en annan lösning för att detektera signalen.

Bifogar en variant.

Tänk "Kohär-hammare"

MVH/Roger
PS
Låt oss säga att Rds(off) för T är 100k = Rp.

Då är Qmax:

\(Q_{max}=\frac{R_p}{w_0L_2}\)

där vi sätter in

Rp=100k
w0=31k
L2=18mH

dvs

Qmax=177.

samtidigt gäller eventuellt villkoret

\(R_s<\sqrt{L/C}\)

vilket i vårt fall innebär att

\(R_s<570\)

som alltså säger att 18mH-spolens resistans måste vara mindre än 570 Ohm för resonans.

Piece of cake

Kollar i ELFA för presumtiv spole (58-481-58)...

Rs<100 Ohm.

Alltså

\(Q_s=\frac{w_0L_2}{Rs}\)

dvs

\(Q_s>5\)

Vilket tycks innebära att Q-värdet inte kan bli högre än 5.

Hoppas jag har fel

Annars får jag väl ta till högtalardrosslar

[Spisblinkaren]

Funkar den bra?
Mottagaren alltså.

Njae, jag är bara på planeringsstadiet

MVH/Roger

[metric]

Om du gör en test och mäter hur mycket effekt du behöver för att få det ljud du vill ha i summern.
Så kan du sen göra en uppskattning på hur stor effekt du behöver i sändaren mha. alla tips i tråden.
Du kommer att bli förvånad.
Någon effektförstärkning kan du inte få hur du än gör utan batteri.