กำจัดไฟหลักจากความถี่ RF LC ออสซิลเลเตอร์

ฉันกำลังพยายามสร้าง LC oscillator แบบมอดูเลตความถี่ แต่วงจรทั้งหมดที่ฉันพยายามมีครวญครางหลักน่ากลัวหลังจาก demodultaion

ออสซิลเลเตอร์ถูกปรับแต่งโดยเซ็นเซอร์ capacitive แต่ฉันใช้ตัวเก็บประจุคงที่แทนจนกระทั่งฉันแก้ปัญหานี้ ฉันลองใช้โทโพโลยีที่แตกต่างกัน: Franklin, Clapp, Vackář, Hartley ที่ความถี่ต่าง ๆ ตั้งแต่ 60 ถึง 500 MHz แต่ไม่มีความแตกต่างระหว่างพวกเขาในแง่ของฮัมไฟหลัก ฉันใช้ตัวรับ SDR สำหรับ demodulation มันใช้งานได้ดีและไม่สามารถเป็นที่มาของเสียงฮัม การใช้แบตเตอรี่แทนการจ่ายไฟ AC ไม่ได้ช่วยอะไร ฉันกำลังใช้ตัวเก็บประจุ 10 µF และ 10 nF สำหรับการแยกตัว การใช้ตัวเหนี่ยวนำขนาดเล็กทางกายภาพช่วยได้เล็กน้อย แต่เสียงยังไม่เป็นที่ยอมรับ

ตามที่แนะนำในความคิดเห็นฉันได้ทดสอบโหนดวงจรทั้งหมดโดยมีและไม่มีกำลังไฟวงจรและส่วนประกอบ 50 Hz จะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตเสา

นี่คือภาพวาด PCB บางส่วนอาจมีข้อผิดพลาดในการกำหนดเส้นทางหรือไม่

รูปที่ 1: โครงสร้างโทโพโลยี, ทรานซิสเตอร์คือ BF545C

รูปที่ 2: แฟรงคลินทอพอโลยีทรานซิสเตอร์ทั้งสองคือ ATF-38143

[UPD:]

อัปโหลดการตั้งค่าและแผนงานของฉันตามที่ร้องขอ การตั้งค่าเป็นเพียงเครื่องรับ SDR และออสซิลเลเตอร์ที่มีชิ้นส่วนของสายที่เอาท์พุทเป็นเสาอากาศชั่วคราว เซ็นเซอร์ capacitive C _varขาดหายไปเนื่องจากฉันใช้ตัวเก็บประจุแบบคงที่ C ₄แทน

รูปที่ 3a:

รูปที่ 3b:

รูปที่ 3c:

[UPD2:]

SNR ที่ 50 Hz คือ 4.3 dB ค่าเบี่ยงเบนความถี่สูงสุดสำหรับ Franklin oscillator คือ 290 kHz, กำลังขับ 7.8 dBm, ระดับสัญญาณที่ได้รับคือ –26 dBFS การต่อสายดินของแล็ปท็อปไม่แตกต่างกัน

[UPD3:]

ฉันได้สร้างบอร์ดใหม่พร้อมระนาบกราวน์และเกราะ EMI เงินนิกเกิล ฉันได้เพิ่ม 1.8V LD1117 regulator และ 100pF และ 390pF NP0 ตัวเก็บประจุแยกส่วน - และยังไม่มีโชค ไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในประสิทธิภาพของเสียงรบกวน น่าเสียดายที่ฉันไม่สามารถหากล่องเหล็กใส่วงจรทั้งหมดได้ แต่ฉันเกือบจะแน่ใจว่ามีเทคนิคที่ชาญฉลาดในการออกแบบวงจรและ PCB ที่ไม่ต้องการการป้องกันด้วยแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่นฉันได้ทดสอบตัวรับ SDR บนเครื่องส่ง FM แบบไม่มีการป้องกัน: ไม่มีเสียงเลยแม้แต่กับระดับเสียงสูงสุดดังนั้นผู้กระทำผิดจึงเป็นวงจรและการออกแบบ PCB

นี่คือภาพบางส่วนของบอร์ด (ขออภัยสำหรับฟลักซ์ฉันพยายามลบออก แต่ล้มเหลว)

รูปที่ 4a:

รูปที่ 4b:

รูปที่ 4c:

นอกจากนี้ตามที่แนะนำในคำตอบด้านล่างนี้ฉันได้บันทึก IF จากตัวรับสัญญาณ SDR ของฉันและสร้างคลื่นความถี่ที่ความถี่ต่ำ

รูปที่ 5a: หากไม่มีตัวป้องกัน EMI

รูปที่ 5b: ด้วยตัวป้องกัน EMI

[UPD4:]

ตอนนี้มันน่าสนใจ

การเพิ่ม C ₄ (ดูรูปที่ 3c) จะช่วยลดเสียงรบกวนอย่างมีนัยสำคัญ ดูสเปกตรัมสัญญาณ demodulated (ส่วนประกอบ 440 Hz เป็นสัญญาณทดสอบที่บันทึกจากเซ็นเซอร์สำหรับการวัด SNR):

รูปที่ 6a: C ₄ = 1.5 pF

รูปที่ 6b: C ₄ = 2.7 pF

น่าเสียดายที่ฉันไม่มีตัวเก็บประจุอื่นอยู่ในช่วงระหว่าง 1 ถึง 10 pF เพื่อทำการทดสอบเพิ่มเติม (oscillator จะไม่เริ่มต้นด้วย C ₄ ≥ 10 pF) ฉันเดาว่าสัญญาณรบกวนสาย AC ที่เลือกโดยการติดตาม PCB และ L ₂เปลี่ยนความจุเกตของ J ₁และการเพิ่มค่าของ C ₄จะช่วยลดอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงความถี่เหล่านั้น สิ่งนี้ได้รับการยืนยันด้วยการเพิ่มแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนที่รุนแรงเช่นโทรศัพท์มือถือที่โทรออก คุณสามารถเห็นเดือยขนาดใหญ่ในรูปที่ 6c และความถี่เพิ่มขึ้นจริงเมื่อฉันเพิ่มแหล่งกำเนิดเสียงซึ่งหมายความว่าความจุเกตของ J ₁นั้นแปรผกผันกับแรงดันไฟฟ้า ทำให้รู้สึกถึงฉัน ดูเหมือนว่าฉันต้องการลดการแต่งงานระหว่าง J ₁ และถัง LC หรือเพิ่มตัวกรอง high-pass ระหว่างกัน แต่ฉันไม่แน่ใจว่าวิธีที่ดีที่สุดในการทำคืออะไร

รูปที่ 6c:

Gomunkul (ในความคิดเห็น) & @ user287001 อาจตอกย้ำปัญหาส่วนใหญ่:

อาจเป็นโพรบหรือเสาอากาศของคุณที่จับฮัมจากอากาศเพราะตัวเก็บประจุเป็นวงจรเปิด 50Hz

C6 อาจเป็นตัวเก็บประจุคุณภาพต่ำที่แตกต่างกันความจุกับแรงดันไฟฟ้า:

• ใช้ตัวเก็บประจุ C0G ที่ดีที่นี่ (100 pf น่าจะมากเกินไป) หรือระดับหนึ่งสำหรับไมโครเวฟ

• ยุติเสาอากาศด้วยตัวต้านทานต่อพื้นดินเพื่อลดสนามไฟฟ้าทั่ว C6 ที่เกิดจากไฟ 50 Hz ที่อยู่ใกล้เคียง

• เพิ่มสเตจบัฟเฟอร์ด้วย S12 ที่ต่ำระหว่างออสซิลเลเตอร์และเสาอากาศ

มีกลไกครวญเพลงที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งค่อนข้างจะเป็นไปได้น้อย ...
ออสซิลเลเตอร์ที่มีเสาอากาศนี้สามารถพิจารณาว่าเป็นเครื่องรับโดยตรงจากการแปลงดิบ: ออสซิลเลชันของมันทำหน้าที่เป็น ด้วยแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง DC ต่ำเช่นนี้การแยกอุปกรณ์ที่ใช้งานของออสซิลเลเตอร์นี้อาจมีความจุที่แตกต่างกันอย่างมากเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า ในกรณีที่ทางแยกเห็นทั้งสัญญาณที่ส่ง (แรง) และสัญญาณที่ได้รับ (อ่อน) แรงดันไบอัสสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างสัญญาณทั้งสอง

ไกลออกไปทางแยกไดโอดอาจได้รับสัญญาณที่ส่งมาจากออสซิลเลเตอร์ของคุณ เมื่อมีการเปิดและปิดทางแยกเหล่านี้ในขณะที่แก้ไขแหล่งจ่ายไฟหลัก 50 Hz พวกเขาจะส่งสัญญาณ 50 Hz อีกครั้ง สัญญาณมอดูเลตกลับไปที่ออสซิลเลเตอร์ผ่านสายไฟหรือร่องรอย ที่ UHF แม้กระทั่งสายสั้น ๆ ก็กลายเป็นองค์ประกอบเสาอากาศคู่ในระบบ 2 องค์ประกอบนี้ ไดโอดมอดูเลตที่ปรับ 50 เฮิร์ตอาจฉีดกลับเฟสที่ออสซิลเลเตอร์ มันเป็นลักษณะที่เต็มไปด้วยฮาร์โมนิคเนื่องจากไดโอดมอดูเลตที่ปรับค่า 50 Hz เปลี่ยนจากการเปิด - ปิด - ปิดอย่างรวดเร็ว เสียงประสาน 50 Hz สเปกตรัมของคุณดูแข็งแกร่งมาก
แหล่งจ่ายไฟ DC แก้ไขไดโอดมักจะเป็นแหล่งที่มา
วงจรไฟ LED อาจเป็นแหล่งอื่น
ความถี่การขยับโทรศัพท์มือถือของคุณยังสนับสนุนทฤษฎีนี้

คุณอาจทดสอบปรากฏการณ์นี้ด้วยวงจร (ไม่สมบูรณ์) ต่อไปนี้:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ไดโพลครึ่งคลื่นถูกตัดสำหรับความถี่ UHF ของออสซิลเลเตอร์ภายใต้การทดสอบ ไดโอดมันเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบคลื่น 1/4 แต่ละ เครื่องกำเนิดฟังก์ชั่น 1kHz สามารถใช้เพื่อเปิดและปิดไดโอดมากกว่า 555 1 kHz oscillator เมื่อวงจร "ยุง" นี้จับคู่กับเสาอากาศของเครื่องส่งสัญญาณผู้รับการตรวจสอบ (AM PM หรือ FM) อาจตรวจจับสัญญาณ 1kHz การย้ายวงจร "ยุง" นี้ออกไปจาก oscillator-under-test ควรลดเอาต์พุตเสียงที่ได้ยินของผู้รับการตรวจสอบ

ข้อควรระวัง: กลไกการมีเพศสัมพันธ์แบบเดียวกันนี้บางครั้งมีอยู่ในเรดาร์โดปเลอร์และสัญญาณเตือนการโจรกรรมตรวจจับการเคลื่อนไหว ในกรณีนี้เฟสจะเปลี่ยนไปตามระยะทางของสัญญาณสะท้อนที่แตกต่างกันไปจากสัญญาณออสซิลเลเตอร์สัญญาณ UHF
คุณอาจได้รับข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นโดย googling "ฮัมเพลงที่สามารถปรับได้" หรือฮัมที่ปรับได้

แผนผังคุณไม่ถูกต้องในแบบจำลองทางกายภาพจริงดังนั้นมันจะไม่ทำงานตามที่คาดไว้ในแผนผังของคุณ

ตัวอย่างเช่นฝา decoupling 0.1uF ของคุณอยู่ที่ประมาณ 20nH ใน 2 ขาของความหนา 2 ซม. และ 1 มม. (ประมาณ) และความยาวแทร็ก 1 ซม. ในขณะที่ resonator ของคุณใช้ 33nH ดังนั้นอุปทานของคุณจึงมีความต้านทานต่ำและตามที่คนอื่น ๆ แนะนำให้ใช้ 100pF ในฝาครอบ SMD ขนาดเล็ก เลย์เอาต์โดยรวมใหญ่เกินไปโดยไม่มีระนาบกราวด์ดังนั้นจึงมีพื้นที่เสาอากาศห่วงขนาดใหญ่สำหรับแผ่และรับสนามไฟฟ้าจรจัด

ฉันเห็นด้วยกับเสียงส่วนใหญ่ของคุณเนื่องจากเลย์เอาต์ขนาดใหญ่> 5% ของความยาวคลื่นสำหรับเสบียงภาคพื้นดินและเส้นทางลูปวงจร สิ่งนี้ทำให้มีแนวโน้มที่จะเปล่งเสียงรบกวนและดำเนินการเสียงพื้นดิน การใช้ RF CM balun หรือ RF CM โช้กเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟ DC ของคุณเพื่อแยกออกจากพื้นที่ AC นอกเหนือจากฝา RF โดยควรเลือกฝา 100pF NPO สำหรับ ESR ต่ำสุด

หากไม่มีแถบความถี่ Spectrum Analyzer (<100Hz) ที่แคบมากในการตรวจสอบ AM กับ FM คุณจะไม่สามารถบอกได้ว่าเสียงดังรบกวนใน SDR ของคุณมากน้อยแค่ไหนและมีค่าเท่าใดใน Tx แต่ด้วยวิธีใดก็ตามครวญเพลงส่วนใหญ่จะอยู่ในการออกแบบ LCO ของคุณและเส้นทาง DC กลับ / พลังงาน หากคุณมีหมายเลขห้องปฏิบัติการ RF จากนั้นคุณสามารถตรวจสอบ SDR ของคุณและ RF SA ที่ดีเพื่อตรวจสอบแหล่งกำเนิดเสียงของคุณ

เมื่อเราสร้าง VCO's ในช่วงกลาง 90's สำหรับวง ISM 928 MHz สำหรับเราทำลูกผสมเซรามิกที่กำหนดเองพร้อมฝาโลหะแบบกำหนดเองที่ตะเข็บเหนือบัดกรีไฮบริดบัดกรีกับวัสดุ GETEK FR4 กับพื้นระนาบอื่น> 60 dB CNR เสียงรบกวนสำหรับแบนด์วิดธ์ 6kHz Tx ที่ใช้สำหรับการอ่านค่าแบบ 2 ทางอัตโนมัติ

• ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกค่าสูญเสียแทนเจนต์และความจุโล่มีบทบาทในการออกแบบและฉันจำได้ในเวลา 603 ขนาด 47pF NPO พร้อม 2 เวที RC LPF ถูกนำมาใช้เพื่อลดเสียงรบกวนอุปทานลงไป 10 โอห์มจากนั้นใช้การออกแบบที่มีอุปทานต่ำ ความไวกับแหล่งปัจจุบันไม่เหมือนอันนี้ ตอนนี้ Murata ใช้แคปเจอร์ ESL ต่ำเพียง 100pF หรือมากกว่าเพื่อครอบคลุมสเปกตรัมนี้ที่กว้างกว่ายาว

บทเรียนที่จะเรียนรู้

• วิธีการคำนวณและวัดการเหนี่ยวนำ ESL และ ESR ของสายแทร็กและส่วนประกอบแบบพาสซีฟ
• วิธีการตรวจสอบ RF กับ SA เพื่อแยกสาเหตุของเสียงรบกวน
• วิธีค้นหาเค้าโครงที่สำคัญพร้อมตัวเลือกสำหรับระนาบกราวด์, stripline, microstrip และ shields cover เพื่อลดการรบกวนโดยใช้ทฤษฎี waveguide, impedances ที่ควบคุม, crosstalk และความไวของเสาอากาศ - วิธีการวัดเทคนิคการวัดการสูญเสียย้อนกลับ และ decoupling การจัดหา Q ต่ำด้วยการปฏิเสธ CM
• นี่เป็นเพียงการเริ่มต้นและความเชี่ยวชาญคือสิ่งที่ทำให้วิศวกรออกแบบ RF ที่ดีมีค่ามากกว่าผู้อื่น (ฉันไม่ได้พิจารณาตัวเอง แต่ฉันได้เรียนรู้จากสิ่งที่ดีที่สุดที่จะรู้)

คำพูดสุดท้าย

หากคุณเชี่ยวชาญกฎหมาย Ohms สำหรับ RF โดยใช้เครื่องคิดเลขสำหรับความต้านทานของแทร็ก, สายไฟและความจุของข้อต่อระหว่าง Stripline คุณสามารถเข้าใจได้ดีขึ้นว่าจะใช้ Balun เพื่อเพิ่มอิมพิแดนซ์ CM ได้อย่างไร สิ่งนี้ใช้กับเครือข่าย 1GHz PHY เช่นเดียวกับการออกแบบ Oscillator ของคุณเพื่อให้คุณสามารถสังเกตการออกแบบที่คล้ายกันเพื่อดูคุณสมบัติเหล่านี้และใช้อัตราส่วนความต้านทานและ Q ของ resonator เพื่อควบคุม SNR ที่เกิดขึ้น มันอยู่ในอัตราส่วนอิมพิแดนซ์ที่ซับซ้อนเช่นกฎของโอห์ม 2 มิติที่มีอิมพิแดนซ์แบบรีแอกทีฟจากนั้นจะเริ่มดูเรียบง่ายขึ้นด้วยเอฟเฟกต์รูรับแสงเสาอากาศ (เสาอากาศวนรอบทิศทาง)

ถ้าขดลวดขนาดเล็กช่วยได้วงจรของคุณอาจจับสนามแม่เหล็ก พวกมันค่อนข้างแข็งแกร่งใกล้กับหม้อแปลงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์

เซ็นเซอร์ของคุณไม่สามารถอยู่ที่อื่นนอกเหนือจากในแผงวงจรของคุณที่ 500MHz ฉันคิดว่ามันรับรู้ถึงความเร่งความชื้นความชื้นก๊าซหรือแรงดัน คุณอาจใส่วงจรของคุณลงในกล่องเหล็กอ่อนหนาซึ่งลัดวงจรแม่เหล็กภายนอกได้แม้ว่าจะมีช่องสำหรับเชื่อมต่อกับอากาศที่ต้องการ คุณต้องมีตัวปรับแรงดันไฟฟ้าในตัวเครื่องเพื่อป้องกันไม่ให้ช่อง AC ออกจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน 2VDC

ซิงค์ขอบเขตของคุณกับไฟ AC และดูเป็นครวญเพลงมั่นคงในหน้าจอขอบเขต ถ้าไม่ใช่วงจรของคุณก็จะสั่นไหวที่ประมาณ 50Hz

ทดสอบยังเป็นวงจรของคุณ microphonic กลไก ฉันได้สร้างตัวส่งสัญญาณซึ่งมีการสั่นสะเทือนค่อนข้างอ่อน

คุณเขียนว่า "50Hz AC มีอยู่ที่เสาอากาศเอาท์พุท" อาจเป็นไปได้ว่าโพรบหรือเสาอากาศของคุณนั้นสามารถดักจับเสียงจากอากาศเพราะตัวเก็บประจุเป็นวงจรเปิดที่ 50Hz

หลักฮัม + ฮาร์โมนิกส์สามารถกรองออกจากสัญญาณ demodulated โดยซอฟต์แวร์การกรอง การกรองเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทดสอบสมองหรือหัวใจและการทำความสะอาดสัญญาณเสียง

ทดสอบเครื่องรับของคุณด้วยเครื่องส่งสัญญาณอื่น เป็นตัวรับสัญญาณที่ไร้เสียงฮัม

ฉันเข้าใจว่าออสซิลโลสโคปมีราคาแพง (เว้นแต่คุณจะอาศัยอยู่ในสหรัฐอเมริกาฉันเห็นขอบเขตราคาถูกจำนวนมากถึง 500 MHz หรืออีเบย์) คุณควรได้รับเครื่องกำเนิดสัญญาณและ milivoltmeter สำหรับความถี่เหล่านั้น (คุณอาจตกลงกับ SDR สำหรับ milivolmeter ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณมี) จากภาพที่คุณแนบฉันสงสัยว่าออสซิลเลเตอร์ไม่ทำงานเลย นั่นไม่ใช่สิ่งที่ดูเหมือนว่าจะเป็นไซน์อยด์ (ไม่ว่าจะเป็น 400MHz หรือ 50Hz แต่เป็นไซนัสก็คือไซนัส) ไม่ว่าคุณจะมีรูปร่างแบบไหนก็น่าเกลียดคุณไม่สามารถตั้งชื่อมันได้ ลองวิเคราะห์ในสองขั้นตอน: ขั้นตอนแรกตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณสามารถขยายสัญญาณในช่วงนั้นได้ ขั้นตอนที่สอง: ตรวจสอบความคิดเห็นที่คุณได้รับซึ่งปรับแต่งไว้ในช่วงนั้น ใช่คุณต้องมีเครื่องกำเนิดสัญญาณ คุณอาจใช้ SDR เป็น milivoltmeter / scope แต่คุณต้องการตัวกำเนิดสัญญาณ ถ้าคุณมีฮัม