射频电子领域神秘朦胧。今天,我们通过一个小的射频检波电路来体验射频世界的魅力。
实验目的
制作一个 2.4 GHz 射频信号探测器的总成本不到 5 毛钱。电路靠近 2.4 GHz 无线信号时 LED 灯会闪烁。
这是我做的 2.4 GHz 射频信号靠近我的无线路由器:
可见附近 Wi-Fi 在天线的某一部分之后,LED 开始闪烁。
实验器材
一根任何颜色的发光二极管,一个宝藏 0.055 元每只。
1N34A 一根锗二极管,一个宝藏 0.29 元每只。
1N34A 应使用检波二极管 1SS86 替代,我没试过,应该可以。
实验原理
导体中电流强度的变化会产生无线电波,反过来,电波引起的电磁场变化会在导体中产生电流。特定长度的导体会形成谐振电路,对特定频率的信号特别敏感。
单极子天线(Monopole Antenna)有源元件的长度由无线电波的波长决定。谐振频率恰好是信号波长的四分之一,其中天线中的电感和电容相等并相互抵消。此时,频率接收信号最强。使用较短的天线,我们将有更多的电容器。或者更长的天线,我们会有更多的电感。额外的容抗或感应阻力会导致天线性能下降。
偶极子天线(Dipole Antenna)同样,在特定长度下对特定频率特别敏感。
实验电路如下:
电路由一个 LED 它由检波二极管组成。这是偶极子天线,最常见的偶极子天线是半波天线,其总长度接近工作波长的一半。
2.4 GHz 信号波长如下:
2.4 GHz 四分之一的信号波长 = 0.125米/4 = 31.23毫米。
对 2.4 GHz 就信号而言,我们应该使用四分之一波长,即 31.23 毫米天线,但考虑到我们在实际生产中焊接天线 LED 在引脚上,而 LED 引脚内还有一小段导线,所以我们需要适当降低线的长度,每个频率的天线长度如下。
谐振频率(Resonant Frequency) | 天线长度 |
---|---|
5.3 GHz | 13.4 毫米 |
2.4 GHz | 29.7 毫米 |
902 MHz | 80 毫米 |
462.5875 MHz | 152 毫米 |
146.52 MHz | 482.6 毫米 |
对于本电路,天线长度是指 LED 从中心到天线末端的长度。
实验步骤
制作探测器
第一步:将 LED 引脚折弯:
第二步:两个LED 引脚各焊接上一小段导线,使其长度等于 29.7 毫米:
第三步:并行焊接检波二极管
检波二极管正极连接 LED 的负极。
把 探测器靠近 Wi-Fi 可以看到路由器 LED 开始闪烁:
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