[speleoastronom 0]

Добрый день.

Мы тут школьников учим.  Я, например, рассказываю про цифровую электронику.

Сколько-то лет назад у нас была лабораторка про СВЧ излучение. Школьники паяли детекторы на двух диодах и микроамперметре

по схеме из "Радио" 1990-х, и эта штука "видела" сотовые телефоны, раздолбанную микроволновку и т.п. На этом можно было делать

какие-то выводы, плохо, но оно работало. Теперь не работает, мощность передатчиков сотовых телефонов снизилась в разы, и детектор

"видит" только  сигнал при вызове или при соединении с сотой. Хочется чего-то большего.

В сети есть куча схем под названием "детектор СВЧ поля", все они, похоже, придуманы 30 лет назад, и пробовать их по очереди не хочется.

На алике есть куча измерителей на AD8317, AD8318 итп.

В общем, вопрос такой: нужен измеритель СВЧ поля со следующими свойствами:

1. Крайне желательно, чтобы школьники могли собрать устройство сами. Пусть из готовых блоков, пусть антенну из консервной банки, но своими руками.

2. Хорошо бы, чтобы оно что-нибудь измеряло, а не просто показывало наличие излучения

3. Надо, чтобы оно надежно видело сотовые телефоны во время разговора. Wi-Fi - тоже хорошо, но тут можно обойтись обычными средствами

4. Систематическая ошибка измерений не так важна, а вот относительную и повторяемость результатов хорошо бы получше.

5. Наглядно. То, от чего мы хотим по возможности уйти это "некий черный ящик, мы нажали кнопку, оно показало, мы записали и по методичке получили результат"

Посоветуйте, что тут можно сделать. Сейчас у меня есть время заняться.

[yurik82 18]

45 минут назад, speleoastronom сказал:

Теперь не работает, мощность передатчиков сотовых телефонов снизилась в разы

Дело не только в мощности, скорее всего мобилки во время разговора работают в стандарте UMTS-2100, а ваш детектор хорошо работает только с 900 МГц

 

  

45 минут назад, speleoastronom сказал:

относительную и повторяемость результатов хорошо бы получше.

в UMTS-2100 в условиях помещения невозможно добиться стабильной выходной мощности телефона, она спонтанно изменяется в очень широких пределах от долей мВт до 600 мВт

Изменено 15 июня, 2020 пользователем yurik82

[speleoastronom 0]

46 minutes ago, yurik82 said:

в UMTS-2100 в условиях помещения невозможно добиться стабильной выходной мощности телефона, она спонтанно изменяется в очень широких пределах от долей мВт до 600 мВт

 

Понятно. А что тогда делать? Пытаться измерять Wi-Fi, микроволновки и датчики движения? Или делать свои микромощные излучатели?

Интереснее, конечно, что-то узнавать о существующих приборах.

 

[yurik82 18]

10 минут назад, speleoastronom сказал:

Понятно. А что тогда делать? Пытаться измерять Wi-Fi,

Измерять то что есть, в ожидании неповторяемости - учить что всё динамическое, а давайте измерим сколько сейчас он излучает. А если передвинем на метр в сторону - вот уже другая мощность. Можно ещё вызвать на табло силу сигнала (RSSI, RSSP) и измерять связь измеренной мощности с RSSI чтобы наглядно продемонстрировать детям как хороший RSSI помогает снижать мощность излучения (что будет если вместо сжигания базовой станции построить в своем районе близкую БС)

[yurik82 18]

Сделайте логопериодическую антенну для своего измерителя и эталонный передатчик. Сделайте что-то на ADI и по эталонному передатчику (набору передатчиков на разные частоты - 900, 1800, 2100, 2450 МГц - откалибруйте свой измерительный комплекс в пересчете на плотность потока или на напряженность поля).

Процедуру калибровки и пересчета повторяйте с детьми.

- вот ставим передатчик с известной мощностью 1 мВт и антенной диполь 2 dBi

- вот ставим измерительную антенну с КНД 7 dBi на расстоянии 3 метра и измеряем уровень

- выключаем передатчик и включаем телефон, снова измеряем и пересчитываем сколько у него было мощности

 

Заодно поупражняетесь с формулами Фрииса, перевода плотности в напряженность и наоборот

 

Сам эталонный передатчик с раздельным гнездом (SMA или другое) - чтобы можно было напрямую соединить с вашим измерителем и показать что там 1 мВт, а не верить на слово. 

 

1) эталонный передатчик соединили кабелем в измеритель, получили например 1 мВт (0 dBm)

2) передатчик соединили с эталонной антенной (диполи на каждый диапазон), измерительную антенну (диполь или логопёр чтобы одной обойтись) установили на расстоянии 3 метра - снова измерили. Получили например -24 dBm на частоте 1800 МГц. По формуле Фрииса высчитали что передатчик имел мощность 1 мВт

3) включили телефон, совершили звонок (допустим в GSM-1800), с помощью netmonitor зафиксировали в каком стандарте происходила связь, измерили и получили например -14 dBm. Делаем вывод что телефон имел такое EIRP как 1 мВт передатчик на диполь 2 dBi

Изменено 15 июня, 2020 пользователем yurik82

[speleoastronom 0]

36 minutes ago, yurik82 said:

Измерять то что есть, в ожидании неповторяемости - учить что всё динамическое, а давайте измерим сколько сейчас он излучает. А если передвинем на метр в сторону - вот уже другая мощность. Можно ещё вызвать на табло силу сигнала (RSSI, RSSP) и измерять связь измеренной мощности с RSSI чтобы наглядно продемонстрировать детям как хороший RSSI помогает снижать мощность излучения (что будет если вместо сжигания базовой станции построить в своем районе близкую БС)

У нас была задача измерения интенсивности сигнала Wi-Fi от известной AP. Школьники ходили по этажам школы с планшетом и отмечали на плане школы, где какой сигнал. Потом можно сделать (трехмерную) картинку в псевдоцветах. Это интересно.

[speleoastronom 0]

1 hour ago, yurik82 said:

Сделайте логопериодическую антенну для своего измерителя и эталонный передатчик. Сделайте что-то на ADI и по эталонному передатчику (набору передатчиков на разные частоты - 900, 1800, 2100, 2450 МГц - откалибруйте свой измерительный комплекс в пересчете на плотность потока или на напряженность поля).

Процедуру калибровки и пересчета повторяйте с детьми.

- вот ставим передатчик с известной мощностью 1 мВт и антенной диполь 2 dBi

- вот ставим измерительную антенну с КНД 7 dBi на расстоянии 3 метра и измеряем уровень

- выключаем передатчик и включаем телефон, снова измеряем и пересчитываем сколько у него было мощности

 

Заодно поупражняетесь с формулами Фрииса, перевода плотности в напряженность и наоборот

 

Сам эталонный передатчик с раздельным гнездом (SMA или другое) - чтобы можно было напрямую соединить с вашим измерителем и показать что там 1 мВт, а не верить на слово. 

 

1) эталонный передатчик соединили кабелем в измеритель, получили например 1 мВт (0 dBm)

2) передатчик соединили с эталонной антенной (диполи на каждый диапазон), измерительную антенну (диполь или логопёр чтобы одной обойтись) установили на расстоянии 3 метра - снова измерили. Получили например -24 dBm на частоте 1800 МГц. По формуле Фрииса высчитали что передатчик имел мощность 1 мВт

3) включили телефон, совершили звонок (допустим в GSM-1800), с помощью netmonitor зафиксировали в каком стандарте происходила связь, измерили и получили например -14 dBm. Делаем вывод что телефон имел такое EIRP как 1 мВт передатчик на диполь 2 dBi

 

Вот что-то такое как раз и хочется сделать. Однако, я сам разработать передатчики или приемники не смогу - опыта в СВЧ нет. Где можно посмотреть какие-то готовые решения?

[yurik82 18]

1 час назад, speleoastronom сказал:

У нас была задача измерения интенсивности сигнала Wi-Fi от известной AP.

здесь просто - потому что есть готовое решение, излучение "базовой станции" измеряет сам клиент, и в WiFi и в GSM/UMTS/LTE в приемник встроена функция измерения (S-метр).

Измерить же излучение "абонента" (мобилки, клиента ВиФи) тяжелее. В случае с WiFi это просто сделать - в многих ТД можно видеть силу сигнала соединенных клиентов (в Микротиках например). Для GSM/UMTS/LTE надо доступ к БС оператора. Или паять свой измеритель

 

Измерять сигнал ВиФи тоже непросто.

Школьники измеряли не интенсивность сигнала, а только интенсивность пилот-маяка (beacon). Если точка не передает данных - уровень излучения почти равен нулю, лишь короткие сигналы маяка периодически пикают. Их силу и показывает WiFi Analyzer / inSSIDer.

Реальную загрузку эфира она не показывает. Её можно увидеть спектроанализатором. Для WiFi за $20...25 можно купить спектроанализатор Ubiquity Loco M2, он показывает водопад, но каких-то статистических утилит позволяющих количественно оценивать плотность потока в заданной полосе частот - у него нет

 

При измерении сигнала клиентов (аплинк) вторая сложность - энергосбережение. Современные чипсеты для носимых устройств (и в последнее время и для тонких ноутбуков) имеют очень агрессивные схемы энергосбережения. Даже в пару метрах от точки доступа клиент может опускаться в MCS-0/MCS-1 снижая мощность ТХ до долей мВт. Хотя при нужде он может накочегарить свои паспортные 20 или 40 мВт

 

Создать тестовую загрузку канала (поставить что-то крупное на аплинк) тоже непросто. Надо всех клиентов отключить, т.к. при активности нескольких абонентов они делят между собой эфирное время, если абонент имел доступ на 50% эфирного времени то и излучал 50% от своей пиковой мощности.

 

С стандартами UMTS/HSPA и LTE та же "беда". На среднюю мощность за 1 секунду влияет не только бюджет энергетического линка к базовой станции, а и количество информации которую надо передать (в режиме разговора это будет битрейт разговора). Апллинк не окупируется на 100%, а только чтобы обеспечит требуемую скорость. В равных условиях если по трассе не было никаких замираний - при удвоении битрейта удвоится и средняя мощность за 1 секунду

Изменено 15 июня, 2020 пользователем yurik82

[spirit_1 5]

Некоторое время назад собрал быстренько детектор поля со стрелочным индикатором  на ad8313/.  Он работал но быстро выявилось то что хотелось бы улучшить.

1. При точности АД лучше децибела и таком большом ДД увидеть что-то точно на шкале невозможно.

2.Т.к показывал среднюю мощность то зависело то модуляции итд. Меня же интересовала пиковая мощность.

В конце концов выделив пару дней сделал то что надо.   

1. Добавлен пиковый детектор на ОУ, теперь более менее видно пиковую мощность при минимальной зависимость от сигнал

2. так же привинтил  STM32F051 с дисплеем. Теперь я вижу все красиво, разрядность десятая децибела, возможность регулировки скорости накопления. Память последней выборки и  вычисление разности с текущим показанием

 

Что касаеться вашего случая то  можете взять готовый измеритель мощности с индикатором и баттарей( есть такие на Али)

Вскрыть прибор и прямо на в вход ад8313 припаять так называемую антенну бабочка в виде двух треугольников. Это довольно широкополорсная простоя симетричная антенна.

разорвать выход с детектора на АЦП котроллера и вставить туда пиковый детектор , при этом уменьшив постоянные времени на выходе логарифмического детектора до минимума а в пиковом детекторе сделать исходя из необходимости, например 2-3с.

Чем больше постоянная тем точнее будет детектировать при больших интервалах но в то же время будет некоторая задержка, мерять надо не спеша

[uve 2]

Speleoastronom, почитайте вот эту тему, в ней всё своими руками по Вашим вопросам: https://www.lan23.ru/forum/node/67

[speleoastronom 0]

16 hours ago, yurik82 said:

Реальную загрузку эфира она не показывает. Её можно увидеть спектроанализатором. Для WiFi за $20...25 можно купить спектроанализатор Ubiquity Loco M2, он показывает водопад, но каких-то статистических утилит позволяющих количественно оценивать плотность потока в заданной полосе частот - у него нет

 

 

 

Спектроанализатор, как ни странно, у нас есть. Но прежде, чем делать с ним какую-то практическую работу, нужно предмет "руками потрогать". Иначе получается, что вот есть одна железка, есть другая железка, есть инструкция как нажимать на кнопочки,

и школьники очень быстро формируют свою - по подгонке результатов. Поэтому прежде, чем давать им в руки спектроанализатор (а тут еще надо придумать тему работы), надо что-то попроще. Детекторный приемник в этом смысле был хорош - припаяли

два диода, конденсатор и микроамперметр - и все, оно работает и что-то видно.

[speleoastronom 0]

7 hours ago, uve said:

Speleoastronom, почитайте вот эту тему, в ней всё своими руками по Вашим вопросам: https://www.lan23.ru/forum/node/67

Спасибо, по крайней мере там живые люди и не слишком давнее обсуждение.

То есть, как я понял, они делают детектор, почти как у нас (у нас сразу антенна и диоды, а у них 50 ом и разъем), а потом ставят усилитель

и пиковый детектор, и все у них получается?

16 hours ago, spirit_1 said:

Что касаеться вашего случая то  можете взять готовый измеритель мощности с индикатором и баттарей( есть такие на Али)
 

Я нашел такое:

AD8313

https://aliexpress.ru/item/32782513750.html

AD8318 (вроде бы частота повыше)

https://aliexpress.ru/item/32669929229.html

Антенна

https://aliexpress.ru/item/4000863876231.html

еще антенна (их там миллион)

https://aliexpress.ru/item/4000863861023.html

Измеритель на ардуине или STM32 мы можем собрать, так что это тоже вариант.

Осталось выбрать наиболее годный измеритель.

И остается вопрос - на чем и как сделать генератор. Можно взять СВЧ датчик движения,

но у него частота и амплитуда будут зависеть от малейшего движения рядом.

[spirit_1 5]

45 minutes ago, speleoastronom said:

Спасибо, по крайней мере там живые люди и не слишком давнее обсуждение.

То есть, как я понял, они делают детектор, почти как у нас (у нас сразу антенна и диоды, а у них 50 ом и разъем), а потом ставят усилитель

и пиковый детектор, и все у них получается?

Я нашел такое:

AD8313

https://aliexpress.ru/item/32782513750.html

AD8318 (вроде бы частота повыше)

https://aliexpress.ru/item/32669929229.html

Антенна

https://aliexpress.ru/item/4000863876231.html

еще антенна (их там миллион)

https://aliexpress.ru/item/4000863861023.html

Измеритель на ардуине или STM32 мы можем собрать, так что это тоже вариант.

Осталось выбрать наиболее годный измеритель.

И остается вопрос - на чем и как сделать генератор. Можно взять СВЧ датчик движения,

но у него частота и амплитуда будут зависеть от малейшего движения рядом.

можете взять и до 8ггц, но  как по мне это излишне. 

Антена не подходит, если я вас правильно понимаю  , вам надо мерять от сотен мегагерц. Повторюсь, делаете бабочку . Это самый простой и реально работающий вариант широкополосной антенны https://www.google.ru/search?ie=UTF-8&hl=ru&q=bow tie antenna

размер только должен быть исходя из минимальной частоты.

Если вы можете паять то зачем вам покупать это коробку с ад8313? Там микросхема , пару резисторов и конденсаторов и все

 

Купите 8313 и сделайте одну плату с пиковым детектором,  микроконтроллером , дисплеем , дс-дс для питания от баттареи(например ар3012), зарядкой

и будет вам счастье 

 

Что с генератором я не понял? зачем вам генератор?

[uve 2]

Да, как можно заметить по нику я один из участников. В начале 2000-х ещё не было дешёвых китайских поделок по этой теме, но появились на рынке биполярные транзисторы с граничной частотой 25- 50 ГГц. Я на них делал простые одночастотные генераторы на нужные частоты( 1800, 2450 и пр. МГц) На выходе устанавливал ферритовый вентиль, направленный ответвитель и с помощью этой конструкции и индикатора поля на диодах Ка201, Д603, HSMSxx настраивал Wi-Fi антенны своей разработки.

[speleoastronom 0]

25 minutes ago, spirit_1 said:

Если вы можете паять то зачем вам покупать это коробку с ад8313? Там микросхема , пару резисторов и конденсаторов и все

Что с генератором я не понял? зачем вам генератор?

В Terraelectronica AD8313 стоит 416 рублей.  Разъем SMA - 60 рублей. 

У китайцев готовая плата 840 руб.

Генератор (см. выше) это идея yurik82 что можно сделать генератор с антенной на известную частоту и не зависеть от особенностей Wi-Fi

и других протоколов, а просто измерять уровень на столе. Тут можно посмотреть отражение волн, дифракцию, поглощение, итп.