Привет!

Нужно сделать ВЧ генератор на частоту порядка 300Мгц, с частотозадающим элементом - коаксиальным кабелем, разомкнутым на конце.
Задача - подать на исследуемый образец ВЧ сигнал порядка 5 вольт амплитуды, образец на конце метрового коаксиала 50 ом.
300-500Мгц, на частоте собственного резонанса кабеля.

Подскажите пожалуйста схему по которой сделать девайс.
Возможно есть программа в которой можно рассчитать подобную штуку, типа микрокапа, выдающего готовую схему частотного фильтра.
(мечты, возможно несбыточные...)
И вообще интересно услышать любые мысли на этот счет.

Дмитрий.

1. Если на конце кабеля сидит потребитель, то кабель уже не разомкнут.
2. Сажать потребителя непосредственно на частотнозадающий элемент не есть правильно, обычно после ЗГ ставят развязку. ОСОБЕННО если важна стабильность частоты.
3. 5 В - крутовато для задающего генератора. Хотя все схемы, которые мы проектировали, питались от 5-6 В и выдавали на эмиттере транзистора 0,5...0,8 В действующего значения.
4. Вообще наличие потребителя на конце кабеля может нарушить условия самовозбуждения ЗГ, и он не выдаст вообще ничего, не говоря уже о 5 В

Да и метровый кусок коаксиала будет иметь первый резонанс куда ниже заявленных топикстартером 300 МГц. Откуда пошло требование качать именно на резонансе кабеля? Может это и не нужно совсем. Более подробное ТЗ не помешало бы...

Честно, говоря, Вы по-моему побили все рекорды по запутаности ТЗ. Полностью присоединяюсь к коллегам. Быстрей всего, это к делу не относится вот пару статеек по резонаторам (особенно многих может остудить добротность резонатора на кабеле на 4стр, хотя она как-то стремно посчитана) и генераторам на коаксиальных резонаторах. А теперь по сути. Я так понял, Вам надо обследовать некий образец, подав на него 5В в диапазоне 300-500МГц. Импеданс образца при этом неизвестен и может сильно отличаться от 50 Ом?
Ну и остальные вопросы. Вам нужна стабильная амплитуда на образце? Вам нужна перестройка частоты? Какая стабильность частоты Вас устраивает? (т.е. это может быть незафапированый ГУН с усилителем мощности где-то до 1Вт с аттенюатором (возможно, перестраиваемым) по выходу дБ на 6 для развязки и для возможной АРУ)

спасибо за правильные замечания, постараюсь прояснить ситуацию.

Это физический эксперимент.
Есть полупроводниковый образец, погруженный в жидкий гелий. Это фотоприемник. Исследуется изменение его фотопроводимости на постоянном токе, под воздействием ВЧ излучения. Сопротивление от нескольких мегом до десятков килоом. Под воздействием ВЧ обнаружен эффект увеличения его фоточувствительности, который надо исследовать.

Согласовать кабель около образца нельзя, т.к. согласующий резистор начнет греться и излучать инфракрасное излучение, засвечивая приемник и кипятя гелий (4.2К).
Поэтому сейчас я подаю сигнал от генератора R&S SLRD на несогласованный кабель. Нужный эффект вылезает на частоте (типа резонансного пика) в диапазоне 300-500Мгц. Я подозреваю что это как раз гармоника резонанса кабеля, при которой на конце кабеля пучность стоячей волны.
Эффект достаточно нестабилен т.к. генератор неоднозначно ведет себя без согласования.

Идея (хорошая или плохая - пока не знаю) в том, чтобы сделать на "теплом" конце кабеля генератор на 1-2 транзисторах, который просто будет генерить на резонансной гармонике кабеля. Идея именно в том, чтобы получить "пучность" стоячей волны на конце кабеля.
Соответственно стабильность частоты не важна.
Амплитуда колебаний для появления эффекта будет исследоваться. Думаю она будет лежать в диапазоне 0.1-5вольт.
Если гипотеза оправдается....



Стабильтность амплитуды не важна.

Перестройка по частоте - возможно потребуется попробовать генерить на 1 или 3 гармонике.
Я правильно понимаю что тут возможны только нечетные гармоники?

Стабильность частоты не важна.

Генерация импульсная - предполагаю около 0.1 миллисекунды генерить импульс, 1-5 миллисекунд меряем проводимость

Так под действием излучения или фотоприемник всё-таки подключен к кабелю, как Вы писали в первом посте?
Если первое, то коаксиал является не излучающей линией передачи (реально, конечно, есть излучение, но крайне незначительное).

Чтобы кабель выступал в роли резонатора, он еще и со стороны генератора не должен быть согласован.

В четвертьволновом резонаторе - да. Только Вы, по-моему, пытаетесь полуволновый там увидеть.

А тип генератора - что-то типа BN1004? Я бы пошел по другому пути - для начала поставил бы аттеюатор по выходу генератора дБ на 3, это хоть какую нибудь развязку дало. Потом бы просто прицепил усилитель к генератору, тоже с аттенюатором по выходу. Поищу сервис мануал на этот генератор, если это он, гляну что там по выходу.
Нашел сервис-мануал. Ого, 8 Ваттный лампадник. Дык ставите аттенюатор на 10 дБ - и все неоднозначности только от Вашей схемы считывания тока.

Образец подключен напрямую к кабелю в холодной зоне.

На другом - "теплом" конце кабеля стоит развязка - постоянный ток регистрируется через ФНЧ, ВЧ идет через конденсатор.
Все подключено к одному коаксиалу.

Генератор там R&S модель SLRD, старая надежная машина, около 30вт максимальной мощности.
Спасибо за идею с аттеньюатором, такая мысль не приходила мне в голову.

Кто куда подключен? Выражайтесь яснее! К генератору через конденсатор? Объект напрямую к кабелю в холодной зоне?

P. S. И вообще, что за кабель? Вы бы сначала прикинули резонансные частоты с учетом диэлектрика, а не так:

Может это резонанс Вашего устройства, а не кабеля?

В мануале в Вашем диапазоне 8Вт, на частотах повыше - больше. Если надо, могу куда-то выложить. Со схемой. На немецком.

Если я чего-то принципиального не пропустил, то схема довольно проста.
Генератор - тройник- 1-й выход тройника нагрузить на эквивалент 50 Ом; ко 2-му выходу тройника подключить полуволновый отрезок кабеля, нагруженный на ваш высокоомный девайс. Тогда на вашем девайсе будет приложено напряжение в.ч., равное напряжению на выходе генератора. При этом, расстройки генератора не будет.

Если я чего-то принципиального не пропустил (хотя, сегодня всё может: почему-то с утра настойчиво считал, что в PI 360 градусов и еще MWO упрекал в "глюках" ), то может Вы имели в виду не тройник, а циркулятор? Что-то не пойму я предназначения тройника (если только Вы не имеете в виду некоторой развязки за счет деления и потерь).

Тройник - только для согласования генератора с одновременной подачей в.ч. к испытуемому устройству. Там ведь, вроде, 5 В достаточно.

В принципе, назад к генератору вернется сигнал с уровнем, в идеальном случае, уменьшенным на 12 дБ (а на деле и еще меньше), развязка будет удовлетворительная. Но это так, лирическое отступление. Где же всё-таки резонатор то? Автор так и не прояснил ситуацию. Если просто повесить кабель на тройник, то тоже резонатора не получится. Если только кабель 75-тиомный поставить...

Я, конечно, мало что в Вашем эксперименте смыслю, но не похоже ли это на то, что за счет сопротивления потерь на ВЧ образец слегка разогревается и просто увеличивается ток утечки?

У меня тоже такая мысль была (или, если судить по фразе "под воздействием излучения", типа радиационного воздействия что-то получается). При этом, вообще говоря, может чувствительность к шумам увеличиться!

Вроде нет, при отключении источника ИК, сигнал с образца исчезает. Надеюсь что здесь все чисто.

Относительно идеи с тройником и совета Ledium поставить аттеньюатор после генератора - в обеих схемах есть нечто общее, я правильно понимаю?

И в обеих схемах кабель будет полуволновым резонатором с максимальной амплитудой напряжения на открытом конце кабеля, на котором образец? Т.е. чтобы знать напряжение на образце, мне нужно будет точно выставить частоту исходя из длины кабеля?

Правильно. В этом случае U на устройстве будет равно напряжению на выходе генератора.

Можете выставлять частоту по показаниям вольтметра (осциллографа) на входном конце кабеля, питаемого от несогласованного генератора.
На рисунке красная линия - напряжение на "Открытом конце" , с условной нагрузкой 2 кОм. Зеленая линия - на входе 50-омного кабеля при Rg=10 Ом

Ну так ВЧ (или нагрев за счет него) дает некоторый задел, но "запустить" датчик не может без дополнительного сигнала. Но доп. сигнал для "запуска" в этом случае потребуется несколько ниже.

В общем, да - развязка.

Так Вы так и не прояснили ситуацию каким образом у Вас будет образовываться резонатор. И опять какие-то непонятки - "открытый конец кабеля" и одновременно "на нем образец". Хотя, при указанном Вами сопротивлении образца, оно примерно так и есть. Но Вами указано сопротивление постоянному току, а каков импеданс образца на ВЧ? Правомерно ли считать конец кабеля разомкнутым?

P. S. И вообще, почему Вы "привязались" к резонатору? Если Вас интересует воздействие ВЧ сигнала, то при согласованном тракте на выходе кабеля и будет напряжение, соответствующее напряжению генератора (для идеализированного случая). А пучность напряжения стоячей волны имеет удвоенную амплитуду. Для режима смешанных волн, да еще с учетом реактивности нагрузки, будет что-то промежуточное.

И, так, совсем пальцем в потолок (т. к. особо ничего так и не понял), - Ваш датчик не похож на pin-диод по структуре и принципу воздействия на нее ВЧ - изменение проводимости. Или у Вас фото-ЭДС с него снимается?

Да и вообще неплохо было бы промодулировать импульсно и ИК, и ВЧ дабы отсечь (точнее дифференцировать, а не он ли это) тепловой нагрев, благодаря значительно бОльшей инерционности тепловых процессов. Ну и хорошо ли отфильтрован ВЧ - а то может иметь место какое-нибудь замешивание в усилителе тока, тем более, если выходной эффект на уровне торсионщиков.

Пикового детектора со стороны образца для этого вполне достаточно.

Можно поподробнее. Киньте пожалуйста вариант схемы.
PS: Со стороны образца 4.2Кельвина (-269градусов Цельсия)

Ерундой не занимайтесь. Отмерьте только поточней длину кабеля, кратную в пол-волны (с учетом укорчения в кабеля) , и автоматом получите напряжение, равное напряжению на другом конце.

Я набросал эскиз схемы, как говорится лучше 1 раз увидеть.
Пока все работает именно так, за исключением аттенюатора. Идея с аттенюатором очень хороша, я его поставлю.
Образец действительно на конце кабеля, но его сопротивление несколько килоом, т.е. с точки зрения резонанса кабеля его можно считать с открытым концом. Импеданс образца на ВЧ не ясен, это будет тема отдельного исследования.

Образец меняет сопротивление под воздействием ИК.
В эскизе не нарисован источник ИК, для простоты.

Правильно ли все сделано? С удовольствием выслушаю советы.



Да, я понял, так и сделаю.
Смущает только картинка, которую прислал Тау
На ней видно что когда на входе минимум, на выходе кабеля максимум
Отчего так?

Эти точки соответствуют частотам, на которых длина кабеля кратна нечетному числу (лямбда/4) в кабеле. Посередине между этими частотами напряжения равны, что соответствует частотам, на которых длина кабеля кратна четному числу (лямбда/4) в кабеле.

У меня есть предложение включить ваш датчик в разрыв коаксиальной линии: коаксиал с сигналом ушёл в камеру и вышел обратно. Учитывая большое сопротивление, падающая волна датчик не почувствует и пройдёт дальше по коаксиальному кабелю. Напряжение на датчике можно будет уже довольно точно оценить. Согласовать кабель на конце уже можно без проблем и сопротивление датчика тоже можно померить. Нужно только качественно реализовать переход с коаксиала на печатную плату и обратно. Учитывая диапазон частот, организовать это тоже не сложно.

Очень интересная идея, спасибо!!!
Печатной платы там нет, образец в маленькой оправке подключен прямо к коаксиалу
Т.е. получится что вниз идут 2 коаксиала, на конце я их зачищу и спаяю оплетками и жилами нм максимально коротком расстоянии.
А наверху "нагрузочный" коаксиал я вешаю на 50ом а другой конец 50 ом на конденсатор который крепится к корпусу резьбой. Не знаю как правильно называется.

И потеряете весь свой эффект . Возможно Вам действительно надо было резкое возрастание амплитуды на образце в условиях полного рассогласования.

Я вообще перестал понимать, что ,собственно, нужно топикстартеру.

Первоначальный вопрос был про то, как заменить существующую схему (как на картинке постом выше, но без атенюатора) на нечто менее громоздкое, например на генератор на 1-2 транзисторах, который в качестве резонатора использует сам коаксиальный кабель который идет к образцу.
Цели -
1. избавится от генератора SLRD весом в 40кг
2. получить схему, которая всегда выдает на нижнем конце коаксиала предсказуемую амплитуду и кабель всегда в полуволновом резонансе.



Обсуждение постепенно перешло на модернизацию существующего конструктива, что тоже важно.
Но вопрос с генератором (он отмечен зеленым на картинке ) остается актуальным.
Интересует схема такого генератора.



А при согласовании скорость нарастания генерации в резонаторе генератора больше?
(SLRD - как уже писалось однокаскадный ламповый генератор с перестраиваемым коаксиальным резонатором, в котором сигнал снимается прямо с петли внутри резонатора.)

Хотя в любом случае он нагружен на атенюатор....
Не понял Вашей мысли?

Использовать кабель в качестве резонатора не есть хорошо, когда вы лезете в него своим датчиком и цепью измерения сопротивления. Во-первых, мощность в резонаторе померить сложно будет, а в таком широком диапазоне частот как 300-500 МГц она ещё и гулять будет. И как вы собираетесь её ещё регулировать? Надеетесь, что генерация не сорвётся? Не надо фантазировать. Берите отдельный генератор с хорошей развязкой , чтобы частота не плыла и генерация не срывалась, калибруйте свою схему в нормальных условиях, а потом мерьте.

Схему можно сделать и на диодах, и на биполярных транзисторах и на полевых.
Проблема найти подходящий по устойчивости к низким температурам компонент.
Придется пробовать.

Входное сопротивление линии лямда/2 разомкнутой на конце равно бесконечности. Образец на ВЧ не обязательно будет обладать тем же импедансом что и на постоянном токе, даже можно сказать, что обязательно не будет. У любого полупроводника, имеющего контактные площадки будет еще и реактивная составляющая импеданса.
А без кабкля нельзя обойтись? какой-нибудь антенной на образец сигнал излучать? Делать генератор для неопытного человека это долго и мучительно (если хорошо делать)

Так и сделаю. Для начала. А потом все равно придется делать компактный генератор.
Видимо действительно, придется делать не частотозадающим кабелем, а с обычным контуром.






А как можно измерить импеданс образца на частотах 300-1000Мгц?
Это тоже важная задача для меня, ее стоит сделать.

Лучше купите. Например, V350ME19-LF фирмы Z-Comm управляется до 10 В. Придётся поставить усилитель и аттенюатор ступенчатый для регулировки мощности. Генератор стоит рублей 500-600. Правда, если хотите точно знать частоту, то придётся ФАПЧ городить...

Для этого нужен либо измеритель импеданса либо векторный анализатор цепей. Подключить образец к прибору кабелем известной длинны, а затем пересчитать полученные результаты с учетом длины кабеля.

Любопытно. А усилитель придется делать самому, или есть готовые?

А здесь сколько Вы готовы заплатить и какая мощность Вам нужна.
Если 0.25Вт, то $9 хватит http://www.chipfind.ru/search/?part=ECG003B&region=0
Если 1Вт, то минимум $25 http://www.chipfind.ru/search/?part=ah202&region=0 , плюс небольшой предусилитель за пару баксов. Узкополосные не предлагаю, ибо не знаю есть ли где Вам настроить, да и частота все-таки не известна.
Ну и плюс стоимость платки и питания. Не на весу же это все делать - работать не будет.

Прекрасно. Цены реально радуют. А на рассыпухе такие вещи давно не делают? Я просто несколько не в курсе.
(ватта мне за глаза должно хватить)

Делали на BLT80 http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BLT80.pdf и BLT81 http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BLT81.pdf , но без опыта работы не советовал бы, тем более, надо делать два широкополосных каскада усиления. Времени и денег потратите гораздо больше, а результат будет сомнительный.

Если нужно амплитуду 5 В на нагрузку 50 Ом, то хватит и четверти Ватта. На рассыпухе делают: rfmd.com посмотрите.