Защита приемника. Я вам врал

 Защита входа приемника. Я вам брехав. Ну чи майже брехав.

Лемма. Давно відомо, що найкращим способом захисту є використання PIN діодів з керуванням напругою. Критикив прошу мене ногами не штовхати, я про це теж знаю. Але ціна питання надто висока і для аматорського сайту ця тема сумна.

    Вчора вночі над нами (Чернігівська область) була сильна гроза. Сліпучі блискавки, гуркіт як стукіт по барабанній перетинці і злива стіною. Ну злива то таке, а ось блискавки для мого великого радіогосподарства біда. Тільки вчора скаржився вам на пробій газорозрядної трубки. ("Ремонт"). Із фотографією БУ-шного девайса. Відреагував друг: висловив побоювання, що однієї пари діодів у схемі захисту входу приймача може бути мало. Наприклад, коли один з них вигорить. Одночасно видав дві тези, з якими я згоден. Перша, це те, що діоди можуть генерувати "гребінець" або інший шум. Тому їх краще замінити на високошвидкiстний аналог Зеннер діодa - TVS, який без перенапруги як би відсутній у схемі зовсім. У загальному вигляді стабілітрон, а в нашому випадку двосторонній супресор. Друга теза по тексту була про те, чому не можна використовувати супрессор звичайний захисний. Я перевірив :-) Перший же супресор, який видав для покупки інтернет, мав ємність 5200 pF. Для радіосигналу це перемичка на землю. І крім цього запропонована мною раніше схема через її простоту не є досконалою. З урахуванням вчорашньої грози та попередніх сумнівів, вирішив дослідити проблему глибше. Хоча б до рівня пристрою в якому не потрібно буде раз на тиждень перепаювати лампочку розжарювання :-)

По-перше, схему доведеться робити як мінімум двоступінчасту. Насправді і попередня була двоступінчастою, але вона не має потрібної швидкодії. Наша лампочка розжарювання використовуеться як баретер. Головні плюси такого захисту: 

• iдеальна лінійність для слабких сигналів. На відміну від захисних діодів холодна лампа не вносить інтермодуляційних спотворень і не створює перешкод приймачеві; 
• мізерно мала ємність. На відміну від напівпровідників, лампа практично не має власної ємності, що критично важливо для роботи на високих частотах (ВЧ/ВВЧ)

  А головний мінус – реакція протягом частки секунди. Такий захист (за потужністю сигналу, що вражає) можна ставити тільки другим ешелоном захисту. То що тоді поставити на початку? Так. Саме він – двонаправлений (Bidirectional) TVS-діод із низькою ємністю на 3.3 вольта. Супрессор. Наприклад, CDSOD323-T03C за ціною 25 центів або близький аналог, наприклад ESD9L3.3ST5G по пiв доллара  Струм замикання (на землю) 20 А та ємність всього 3 пФ. Але оскільки він по суті стабілітрон, то має діапазон зміни напруги на собі залежно від струму. Точніше від потужності вражаючого імпульсу. І це іноді може бути бiльш нiж 10 вольт. Знову нестача.  

  Хорошим рішенням був би обмежуючий діод (сдвоений) BAV99 – всього 0.7 вольта. Це точно не більше. Далі він руйнується. Але якщо встановити першою лінією оборони супресор, який візьме на себе більшу частину енергії імпульсу за дуже короткий час, але на ньому може бути бiльше  10 вольт, то для того, щоб включити другу лінію у вигляді BAV99 - 0.7 вольта - потрібен резистор, на якому впаде різниця напруг. Ставити звичайний резистор не можна тому що він послідовно з сигналом, тому добрим рішенням буде невелика індуктивність. Цю ідею запропонував штучний інтелект.   Ха, скажете ви - так дросель послідовно із сигналом це той самий резистор. І ось тут і криється секрет. Імпульс - це фронт, що швидко наростає. Тобто висока частота.  Тут доречно оцінити інші підходи. Дуже цікаву ідею пропонує Ігор Гончаренко DL2KQ, він пропонує боротися з імпульсами перевантаження за допомогою фільтрів. Ідея хороша, але працює від 4 мегагерц та вище, нам не підходить.

   Дросель індуктивністю від 0.5 до 1 мкгн на частоті 30 МГц має імпеданс 20-30 Ом, а на частоті вище резонансу (а це приблизно 100-150 МГц) - вже 3 кілооми. Отримуємо функцію змінного опору у якої аргумент - частота. Потрібно пам'ятати, що індуктивність повинна витримувати досить великий струм - до 1 А. Наприклад LQH32CN1R0M33L.  Таким чином, ми можемо з'єднати обидві лінії захисту від імпульсного навантаження швидко знижуючи енергію імпульсу. Залишається небезпека того, що iмпульс хоч і буде з швидким фронтом, але ще й матиме достатню тривалість. Для надійності залишимо послідовно з сигналом нашу лампочку розжарювання 12 вольт 125 mA, а в якості ланцюга стоку струму ще один обмежувач BAV99 або два (а чотири надійніше ніж два:-) дiода N4148. У цій частині схеми довжина виводів дiодiв вже не критична. 

У деяких виникає питання: а навіщо газорозрядна трубка якщо паралельно вмикається TVS? Адже мінімальна напруга, при якій газ у ній починає проводити близько 70 вольт. Відповідь: а це рятувальний круг, що висить на палубі пароплава. Поки що все на плаву, він скромно вселяє впевненість своєю присутністю. Коли ж аварія – він відіграє не останню роль. Супресор може вижити при напрузі 70 вольт, тому що газорозрядна трубка миттєво візьме на себе більшу частину енергії імпульсу. Тож вона зовсім не зайва деталь. Тільки обов'язково на мінімальну напругу при якому газ перетворюється на провідну плазму. 

   Напрошується думка супресор перенести за індуктивність (по ходу руху сигналу). Але наш супресор має 3 пікофаради ємності і індуктивність з малою ємністю на виході буде поганим "фільтром, що згладжує", загороджувальним елементом для імпульсу. Задній фронт може бути ще досить великим по амплітуді, тому я залишу супресор до індуктивності, а пару діодів з більшою ємністю - після.   

      Такі складні радіотехнічні рішення можуть вносити достатнє ослаблення корисного сигналу, тому вимагають перевірки втрат. Для цього зібрав діючу модель (швидше за все вона так і працюватиме далі:-) і переглянув її аналізатором.

    Конструкція трансформатора Тr1 описана тут. Трансформатор Tr2 є модифікацією основної схеми з розподілом сигналів "захищеної" антени на два приймачі і описана тут. Лампа розжарювання як завжди з ялинкової гірлянди. Всі мої пристрої захищені старою схемою залишилися живі. Нова концепція за рахунок своєї ешелонованості захищає разом із самим пристроєм, що захищається, і другий ешелон, тобто і лампочку розжарювання, що, сподіваюся, дозволить її рідше змінювати:-)  Нова схема складніша і дорожча, але сподіваюся на практиці буде і надійніше і не так часто вимагатиме втручання ремонтника.

P.S. 13.10.26 22:30

   Лайфхак від Юрія, AC6A. Те, що не TVS діод (мається на увазі що звичайний) починає відкриватися набагато раніше ніж 0.7 вольта. Тобто спектр сигналу на вході починає перемножуватися на сигнал який відкриває діод. Якщо ставити не один діод, а два послідовно, то ми підвищуємо порог відкривання тепер уже ланцюжка діодів. Для розряду блискавки чи статики від руки це майже нічого, а від нелінійного прийому ще огого чого. Тому кожен із 4-х діодів N4148 можна доповнити ще одним послідовно. Вийде 4-ре ланцюжки по два. Так само можна включати послідовно два BAV99 замість одного. Поріг спрацьовування буде більшим, а надійність, за рахунок числа діодів, менша. Але вибирати вам :-)

P.S. 14.10.26 10:17
Порада від Олексія, UT0RM. Індуктивність в 1 мкГн невелика і її можна виконати і без феритового оточення. Нам не потрібні зайві IMD.

Autumn

There were grapes; there will wine.

9T0md QRT

 Слышу 9T0MD на двадцатке и зову. Потому что FT4. Такой моды тут еще не отработал :-)  И читаю на сайте что они работают до темноты на последнем диапазоне 20 метров.   Только успел подумать: успеть бы, темно уже (!)   как сигнал прервался как обрезали. Ну типа выключили. 80-ки у меня так и не будет ? Я слышал последние посылки из Конго ?  

Ремонт

    Чим більше обладнання ти запускаєш у своєму шеку, тим частіше тобі доводиться ремонтувати його. Помітив ослаблення прийому скіммером і одним із моїх WEBSDR. І синя ізолента :-) трохи прогоріла (розплавилася) поверх газорозрядної трубки у захисті входу приймача. Але ж це газорозрядна трубка! Хіба вона може вийти з ладу? Задаю питання ШІ. І відповідь позитивна. 

Вірою та правдою служила 4 роки і здохла :-( при зовнішньому огляді точно видно, що перегрівалася. Швидше за все, розгерметизація. А може, й прогорання. Коли це сталося – не знаю, але міняти треба. 

Після того як змінив DGT-70 на нову, про всяк випадок перевірив девайс векторним аналізатором на втрати. Ніби нічого. КСВ трохи лізе в гору після 30 мегагерц, але на прийом це не так важливо, як захист.

 Слава науці та графікам. Все можна подивитися очима :-) Та й цифірки подивитися. Tl це якби на NanoVNA S21. Нормальний прийом начебто повернувся. І відразу обидва WEBSDR приймачі виявилися зайняті :-) Значить запрацювало. Поїхали далі.

Менталитет

Сьогодні заходив до Нової Пошти. Поруч із кавопоїлкою стоїть ящик із грушами. І напис: "Пригощайтеся" :-) І частуються.  :-)     Світ не без добрих людей.

Три Pixie

 To Александр US5RK:   

Привет Саша. Моё обещание распаять третий трансивер было ошибочным :-)   Мартышка к старости слаба глазами стала.... Это уже работа не для меня :-)  Полдня паял платку на которую в былые времена уходил час, полтора. 

Ну и после завершения платы остался один резистор. Полчаса искал на плате место где он должен стоять, пока не сообразил что сборщица на конвейере ошиблась и бросила два резистора по 47 килоом вместо одного. Самое смешное, что все детали в куче, маркировка цветная( и хреновая, кстати). Каждую деталь приходилось измерять, искать  на схеме, смотреть где она стоит на плате и только потом ставить.  Первый резистор 47 килоом я нашел и поставил без проблем, а через три резистора попался второй 47 килоом. Полдня таращился в схему: не могу найти где второй резистор по 47 килоом :-)

 И, кстати, трансивер сразу не заработал. Пришлось попутно чинить.  Не знаю, то ли китайпром изначально положил дохлую микросхему УНЧ, то ли я ее спалил, короче под замену. Заработали все три.

Ниже видосик - демонстрация того что все три работают.  Незаменимая штука в процессе обучения телеграфу и правилам радиообмена.  Надеюсь вам понравится.

  

P.S.   Отправил Новой Почтой в 17:20

Суботня кармель

 Гарного дня

9T0MD via Qatar Oscar 100

      Мені до повного щастя не вистачає Конго на 80 і для Satellite через Qatar-Oscar-100. Прийшов із роботи – 5 годин вечора. Для 80 метрів рано, а для супутника якраз: за кластером видно що у них на КВ нічого не чути. Значить, зараз прийдуть на супутник. Він геостаціонарний, завжди там висить:-)  Вчора я вже кричав його там, але народу було так багато, що я зі своїми 3 ватами був в ауті. В лог я потрапив, тільки під позивним UY2LA:-(  Тому мені важливо бути першiм коли вони там з'являться. Пiсля прийдуть БігГани – затопчуть.

   Тут є проблеми. Для того, щоб стежити де він слухає, чути того, кого він чує, та ще контролювати свій сигнал щоб вчасно втекти, коли хтось із майстрів сяде на голову потрібно один передавач і як мінімум два приймачі на цю ж ділянку. У мене на УКХ зазвичай Kenwood TS2000, але тут інший випадок. Тут тільки SDR Console у парі з Adalm Pluto як трансівер із трьома і більше приймачами: скільки хочеш роби. Але у мене ух лише два, тому й приймача два. А там уже гетеродином передавача вибирай, на який тобі приймач треба передавати. Це із вчорашнього досвіду. Три вільні кілогерці якщо можна знайти, то вже не 5 вище як просить DX, а 20 або далі. Незручно. Тому на передачу 2.5 кГц і тоді "дірочку" у стіні зовучих можна знайти. На фото дисплея передавач синхронізований із "червоним" приймачем, а радio 9T0MD на "зеленому".  Ну i себе ж на красному чую.

Так виходить реально працююча система дуплексного радіозв'язку через супутник при pileUP. Мікрофон, що висить на моніторі, зовсім не звичайний. По-перше легкий і довгий, можна повісити у будь-якому зручному місці. У мене місця на столі замало, одних мікрофонів три, тому зручно виявилося на монітор: і не заважає і до рота близько. Але насправді має чудо-характеристику. З двох десятків мікрофонів у нього виявилися реальні 2500 герц і при цьому дзвінке природне звучання. Одна біда – посилення ніяке. Тому довелося зробити для нього спеціальний підсилювач із власним акумулятором і так як місця мало вимикач на роз'єм з боку мікрофона. Вставив мікрофон – підключилася земля, харчування подано. Вийняв мікрофон і розірвав ланцюг живлення. Коротше сиджу, чекаю. Поки гортаю кластер. У ньому – нічого. Але я чую Конго. Лише 10 хвилин і він з'явився. Я – третій серед кличучих. Успіх із другого разу.

Тепер на Satellite цю країну закрито.  Буду чекати вечора. 40 и 80. Можливо ще i CW :-)