Добрый день, товарищи!
На днях собрал я простенькую конструкцию. Работает как часы. Руки, ноги - всё регистрирует. Вот собственно и она:
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла
Но...слаба она для моих целей.
Пользуясь элементарными логическими соображениями, засунул антенну во что-то наподобие рупора, и чувствительность заметно выросла. Но этого все равно оказалось недостаточно.
Цель - регистрация быстродвижущихся объектов малого размера. Точнее - добиться уверенной регистрации стандартных пуль от воздушки кал. 4.5мм на расстоянии до 10 м.
На данный момент происходит уверенная регистрация скорости пуль кал. 4.5мм, длиной от 8мм и выше, на расстоянии в 1 метр от излучателя.

Так вот, может кто посоветует, что нужно сделать для увеличения чувствительности прибора, а так же, для увеличения частоты генерации, до 27-30 ГГц.
Как переделать конструкцию излучателя?
Как крепить к нему транзистор?
Или вообще, подойти к задаче с другой стороны?

В СВЧ технике начал только разбираться, поэтому, все в новинку.
Заранее благодарен, товарищи!

Судя по схеме и размерам платы, это автодин в р-не единиц ГГц.
8 лет назад я экспериментировал с подобным решением на предмет датчика движения.
Удалось сделать более менее работоспособное ус-во на частоте 2,4 ГГц.
Схем не сохранил, помню что на одной плате фторопласта был полуволновой вибратор
и рефлектор. Между ними, по оси нулевых потенциалов, если можно так выразиться,
разместил собственно генератор-смеситель и транзистор УНЧ. Добавил ещё 3 директора.
Реально обнаруживал идущего человека на 20 метров, в секторе 30 градусов (с цифровой обработкой).
Лучших показателей выжать не удалось из-за нестабильности и шумности самой схемы по определению.
Если хотите мерить скорость, применяйте более "солидные" решения, чуда не произойдёт.

Посмотрите готовые конструкции, kак там реализовано. Часто это автодины на диодах Ганна, встроенные в резонатор и переход на волновод, а дальше рупор. Или решетки из патч-антенн с генератором, усилителем, смесителем. Ссылка, еще одна

Все очень просто
Чтобы увеличить дальность в 10 раз надо либо:
1. увеличить мощность в 10000 раз
2. увеличить чувствительность в 10000 раз
3. увеличить коэффициент усиления антенны в 100 раз
4. использоватькомбинацию из упомянутых выше методов.

Кроме того если ваши пульки летят перпендикулярно оси излучения антенны, то формально радиальная скорость будет равна 0 и соответственно допплеровское отклонение частоты тоже 0.
Датчики движения обычно рассчитаны на движущиеся объекты типа человек или машина, которые имеют эффективную отражающую поверхность значительно большую чем пулька, поэтому стандартным датчикам элементарно не хватит чувствительности.

Это только когда они нормаль пересекают допплер отсутствует. Пока пуля приближается и удаляется - допплер в наличии.

Есть ещё "поперечный эффект Допплера". Он, правда, имеет следующий порядок малости по V/C.

Ну походу для скорости пульки можно забыть Это ж релятивистский эффект, я правильно помню?

Так точно-с..

А с какого перепугу нужно увеличивать так мощность или чувствительность? Поясните ка.
У него же не анизотропник.

Это же стандартный локатор, у которого дальность действия пропорциональна 4 степени мощности или чувствительности или 2 степени усиления антенны (классическая формула если отбросить всякие подстилающие поверхности и.тд.).
Подобную Вашей задачу решали несколько лет назад. Диапазон 3 см. Антенна - тазик диаметром см 80. Мощность передатчика 1 Вт. К ш приемника 3 дБ. И никакого допплера поскольку дальность нужна была еще больше, а с учетом узкой диаграммы допплер никакой.

Непонял, что такое стандартный локатор? Их много разных, стандартных. Но это непричем. Ворос какая антенна? и вы хотите сказать что это не имеет значения? Тогда, крайний случай. Лазерный лучик (например от указки) тоже эл.м. волна. Почему там нет ...4 степени мощности?, а только 2-я.

.

Верится с трудом. Длина волны сопоставима с дальностью измерения и намного больше движущегося объекта.
Соответственно, присутствует непредсказуемая картина стоячих волн, которая пляшет от колебаний оружия,
движений стрелка, соседей за стеной, да мало ли от чего ещё.
Тут либо миллиметровый диапазон нужен с хорошей обработкой, либо тупой таймер, который померит скорость пролёта
снаряда между двумя датчиками.
У меня была оптопара, одетая на срез ствола и мишень - жестяная пластинка 50*150 мм, примагниченная вместо мембраны
к капсюлю от наушников. При попадании пульки в пластинку такой импульс выдаёт, что без ограничения по входу не обойтись.
Но это уже тема для другой ветки. Звиняйте за оф-топ...

Смотрю, здесь развелась целая дискуссия, что радует.

1. Пули летят параллельно излучателю.
2. Как увеличить мощность излучения - это один из моих вопросов. У меня, кроме установки более мощного транзистора, мыслей больше нет.
3. Усиление антенны на данный момент равно 1000. Всё заэкранировано и питается от аккумуляторов. Анализ спектра говорит, что от 50гц я избавился. Дальнейшее усиление бессмысленно, так как шумит сама схема.
4. У меня в лаборатории есть куча различных измерителей скорости. В отличие от различных оптических и контактных блокировок, использование радара дает возможность оценить падение скорости тела на траектории.
Пример съемки пули, стреляю в радар, защитив антенну паралоновым блоком:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Зашкаливание вызвано движением паралона из-за попадания пули. Триггеринг был по пролету пулей оптического датчика.

1000 в дециметровом диапазоне, надеюсь хоть не децибел? Даже если раз...каковы размеры антенны?

Не нашёл старых записей, помню для увеличения дальности делал такую штуку на фторопласте.
Рисовал по памяти на скорую руку, как там что по постоянному току сами додумайте, не взыщите.
Но работало точно лучше и стабильнее чем однотранзисторный вариант.

Наверное, мы имеем в виду разные вещи. Я, говоря по коэффициент усиления, имел в виду УНЧ, так как с антенны W1 через дроссель снимается НЧ сигнал доплеровского смещения. В этой схеме, как я понял, индуктивность антенн W1-W2, и емкость образуемая ими, играет основную роль. Поэтому, как мне кажется, в данной схемотехнической реализации УВЧ для антенны просто некуда ставить...либо я совсем запутался...
А насчет размеров антенн...я дал их в начале темы.

Сначала были предприняты попытки увеличить ток через транзистор, путем уменьшения сопротивления эмиттерного резистора, но это привело только к потере чувствительности схемы...
Может кто знает, как увеличить мощность, излучаемую схемой? Хотя бы предположения?

вот ход мыслей если мне нужно было бы самому сделать штучно один раз: находите генератор на нужную частоту и мощность с коаксильным выходом. К выходу припаиваем "вилку" - делитель Уилкинсона (нужно сделать самому), один выход подаёте на передающую антенну, второй - на смеситель (делать самому на диодах или найти готовый). На него же выход с приёмной антенны.

Честно скажу, не понимаю и не разбираюсь в том, как работает схема на вашем рисунке, ну и в свч особо не силён. W1 и W2 - это приёмная и передающая антенны? Выход берёте с среднего контакта справа, где конденсатор и подаёте куда потом? Вообще меня интересует такая схема, так как я тут недавно пытался отремонтировать генератор на десяток ГГц, но не смог подобрать биполярный транзистор на замену.

Если что, знающие в СВЧ люди меня поправят: может в вашу схему влепить диодный смеситель?

С точки зрения ЦОС: при обработке мелочи иногда бывает брать производную от сигнала.

p.s. А может слепить клон схемы, и получится два выхода, к которым можно применить Independent component analysis (ICA), ну это уж наверное совсем бред.

Все это здорово диодный смеситель, увеличить мощность, путем установки более мощного транзистора, можно еще МШУ поставить, увеличить антенну и.т.д.
В дециметровом диапазоне такая схема будет уверенно работать в составе датчика движения охранной сигнализации автомобиля, но там дальность максимум метр вокруг полно железа, которое сильно помогает.
Если найду в хламе, то пришлю фотографию этого чуда техники - делали лет 10 назад с китайского образца.
А 10 метров с пулькой такими методами - без шансов.

Если кошкку кормить насильно, тигр всё равно не получится. Это я об увеличении тока.
Люди парятся, разрабатывают сложные устройства, математика тсм всякая.
Чуда не произойдёт.
Я Вам предложил вариант самоделки с реверсивным каскадом, который работал немного лучше чем то,
что Вы сейчас используете.
Если хотите значительного увеличения дальности, разделяйте приёмник и передатчик.

Да, кстати, если нет опыта в СВЧ, можете расковырять какой нибудь микроволновый охранный датчик.
Например, различные "Агат-СП-6", 5, 5/2 (узконаправленный), и прочие трёхсантиметровые "Агаты", дороговато правда.
Подешевле "Сокол-2", там платка вроде 5 ГГц, есть варианты на 9 ГГц.
Вот кстати, плата от "Агата-6" У дальнобойных больше излучателей в антенне, схемотехника похожая.

Рупор наверное был маловат. Если хорошо организовать волновод, подачу СВЧ в рупор без утечек, то может произойти нечто вроде чуда. По-моему здесь вообще нужно два рупора, так как антенны разделены на приёмную и передающую, а так как рупоры выйдут большие, по пол метра может, то для разнесения в стороны один из них можно подключить через высокочастотный кабель.

Большой рупор - не вариант. И вообще, напрямую к антеннам ничего нельзя цеплять, так как емкость, образуемая ими, влияет на частоту генерации, а при подключении таких бандур, всё к чертям полетит.
Кстати, есть на руках промышленный образец радара на 10ГГц для моих целей. Там диод ганна со стабилизатором, рупорная антенна (малюсеникая), УНЧ и ВСЁ!
Впринципе, у меня валяется парочка таких диодов, да вот потребление у них как у слонов, и охлаждать надо. Вот поэтому меня и заинтересовала реализация на данного устройства на маломощном биполярнике.

Все-таки, буду думать насчет генератора и нормальной антенны с рупорным излучателем.

Вот вопрос меня интересует: Ну соберу я генератор с рупорной антенной, а зачем делать ещё и приемник с рупорной антенной, ведь логика подсказывает снять НЧ сигнал доплеровского смещения прямо с передающей антенны, вследствие интерференции излучаемой и принимаемой волны?

Кроме радиочастотных методов могу предложить оптический автодин на лазерном диоде "Self-Mixing Effect".
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...mp;#entry902571

может меня проглючило, я всё о диодном смесителе =)


Ещё могу предложить вам один интересный вариант: так как диаграмма направленности у вас широкая, можно мерять скорость сбоку вблизи от направления пролёта. Как это работает: объект приближается, растёт угол, скорость падает до нуля когда объект поравняется с измерителем, затем угол начинает уэе уменьшаться, а скорость расти. Вы получаете некую кривую зависимости скорости от времени, она падает в ноль, а потом зеркально обратно вырастает. Даже если при маленьких углах (а значит и больших расстояниях) сигнал весь в шумах, по форме оставшейся кривой вполне можно восстановить скорость. Для этого строится математическая модель - пара формул: в них фигурирует расстояние от места установки измерителя до оси пролёта объекта, скорость объекта, время. Затем перебирая все значения скорости проверяем какая из математических кривых наиболее схожа с практическим сигналом. Минус у этого метода такой: нужно очень хорошее разрешение по измерениям.

Это наверное работает при постоянной скорости объекта. Для пули это совсем не так и практическую ценность, как правило, представляет значение скорости, пересчитанное на срез ствола.

мда, не подумал об этом. Для переменной скорости не выйдет - там угол зависит от расстояния, а расстояние будет зависеть от скорости, если она меняется подбирать уже по такому методу наверное не имеет смысла.

Я думал над этим год назад, да вот сложно это всё отъюстировать. Кроме того, пуля очень хреново отражает, она маленькая, сигнал будет слабым. В придачу, если посчитать величину доплеровского отклонения частоты, то для скорости тела 100 м\с и длине волны 650нм, мы получим смещение около 130 МГц...где взять фотодиод с такой АЧХ? Да и АЦП я такой быстрый не достану. Притом, что 100 м\с это минимальная скорость для тестов. А тут 2 пластины взял, уже работает

Товарищи, а кто-нибудь делал свч генераторы на транзисторе? Хотелось бы простенький генератор собрать, ведь стабильность генерации тут не очень важна. Если не сложно подкиньте схемку. Я бы переделал её на нужную мне частоту. И ещё, интересно, можно ли с выхода такого генератора сигнал сразу дать на рупорную антенну?

Может, проще на ADF41020 + умножитель_частоты?

Забудте про эту схему.
Вам необходима более высокая частота,так как эффективная площадь рассеяния (ЭПР) при вашем размере обьекта-пуля слишком мала и нужно увелечение мощности не в 2-3 раза,а в ~1000 раз При резонансном рассеянии величина ЭПР резко зависит от длины волны и имеет максимум (это явление используют для создания эффективных помех работе РЛС посредством сбрасывания с самолётов металлизированных лент длиной, равной половине длины волны). В области рэлеевского рассеяния ЭПР объекта обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны, прямо пропорциональна квадрату объёма объекта и не зависит от его формы. Такая зависимость объясняет выгоды применения в Р. сравнительно коротких волн (например, волн СМ диапазона) для обнаружения мелких объектов (например, снарядов, капель дождя и пр.).Вам нужен как минимум диапазон 10 а где действительно будет работать так это 24ГГц.



Чё так круто, ТС лучше с простого диод ганнна и кусок волновода,в режиме автодинного преобразования.
На 10 ггц схема где то в журнале радио 88-92г в разделе спутниковое телевидение.

вот скачайте:
http://www.infineon.com/dgdl/AN002.pdf?fol...1142771e61c0770
там на биполярном транзисторе+резонатор, загагулины не так критичны - главное толщина и длина дорожек, растояние между ними где стоит резонатор. Знаю, что подобную схему можно сделать без резонатора, но как точно не знаю, может спецы подскажут..

Да. Частота генерации даже с самым крутым доставабельным транзистором не превысит 10ггц. Последую совету Verifi, поколупаюсь в журналах, и найду статью. Так как валяется парочка диодов Ганна, попробую соорудить конструкцию волновода и рупорной антенны, чтобы перевалить за частоту 20ГГц. Думаю, это самый разумный и простой путь.

Ну вообще-то на транзисторах из битых спутниковых головок до 15ГГц удавалось подыматься - на столько у меня были ДР. Их можно удвоить с помощью подходящей пары диодов. Во всяком случае 10ГГц спутниковой головки дак точно. Что касается диодов Ганна - обязательно проверьте тип их. Они обычно узкодиапазонные, за пределами ведут себя часто неадекватно. Релаксируют, гуляют по частоте, срываются.

Томичи (НИИПП) развлекались одно время автодинами на Ганнах. Посмотрите их работы, там конструктив можно почерпнуть. Модули волноводного исполнения на 55 ГГц довелось держать в руках. С виду ничего сложного. Заковыка в разваривании планарного диода на кварц. Есть вроде бы варианты с корпусированными диодиками.
Например

Возможно автору темы будет интересно, случайно набрёл на вот такую схемку ВЧ-генератора. В zip-пристёжке описание схемы генератора 10/24ГГц на транзисторе MRF901, а также даташит на транзистор. На картинке сама схема. Третья картинка - объёмный резонатор (не знаю, правильное ли название - может баночный?), весьма интересная штучка, но к основной схеме имеет опосредованное отношение.

Для измерения скорости пуль обычно используются баллистичекие методы измерения скорости .
Ну а из простых радаров СВЧ - есть самоделки на 2,4гГц в иностранных журналах часто попадаются .
Если нужно могу прислать . Там 40М будет . :-)