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名張市つつじが丘おもちゃ病院

三重県名張市つつじが丘でおもちゃの病院を開院しています。年中無休で修理は無料、部品代のみ実費です。おもちゃの修理依頼は tutuji@cb4.so-net.ne.jp へメールにてご連絡下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。このブログにはおもちゃ等の修理事例やツール製作などを載せていきます。故障診断や修理方法の改善等、ご意見をお寄せ下さい。

マイクロ波磁界検出器の調査

RFダイオード検波方式のRFチェッカーは周波数が高くなると感度が低下してくるため、2.4GHzのトイラジコンの診断には実用的ではない、と評価してきた。ところが、そのやり方で「マイクロ波磁界検出器」を製作した記事がRFワールドに載っていたので、改めて評価してみた。


1.RFダイオード検波方式RFチェッカー(RFワールド記事サンプルから)

マイクロ波磁界検出器サンプルPDF1
マイクロ波磁界検出器サンプルPDF2

巷で試作されていて、2.4GHzトイラジコンの電波を検知しない(し難い)と言われているものと比べると以下の違いがある。

・検波素子(1SS105)がマイクロ波用途のものである。

1SS105のデータシートはネット検索で見付からなかったが、その改善版である1SS105Aがあった。1SS105AはNEC(ルネサス)製のSHFミキサ用GaAsショットキーダイオードで帯域は12GHzとなっている。

マイクロ波磁界検出器1SS105A

・検波ダイオードにバイアスを加えている。

これは、GaAsはVfが大きいための対策とのことだ。

・温度補償を行っている。

・ESD対策を行っている。

上記の違いの内、感度に支配的なのは検波素子の違いだ。やはりデータシートに帯域が明記されているデバイスを使わないと実用になる感度を得ることはできないということだ。僕たちは既製のデバイスを使って機器を設計する立場なので、デバイスの諸元を超える機能と性能の機器は実現できないし、諸元内であれば必ずや実現できることだろう。

ネットで見つかった「マイクロ波磁界検出器」の製作記事はサンプルPDFなので2ページ分しか無く、製作後の性能評価の部分が切れている。それでRFワールドのバックナンバーを確認したところ、3ページ目に性能評価結果が載っていて、以下の内容であった。

・ノートPCの無線LAN(802.11g)のアンテナから10cm離れて、2Vp-pの波形が観測できた。

・5GHz(802.11a)も0.5Vp-pで波形が観測できた。

5GHzまで検知できるのはスゴイ。

・PHSがダイヤルしているときの波形が2Vp-pで観測できた。


2.RFダイオード検波方式RFチェッカー(つつじが丘おもちゃ病院での製作事例)

RFダイオードのHSMS-2822を使って、RFダイオード検波方式のRFチェッカーを作ってみた。
HSMS-2822は6GHzまでのミキサーに使えるとデータシートに書かれている。価格は@40円(2017年9月秋月)。
マイクロ波磁界検出器HSMS-2822抜粋

マイクロ波磁界検出器HSMS-2822事例

上記の回路で、2.4GHzトランシーバモジュールSE8R01のアンテナに密着させて数mVの検波出力が確認できた。
しかし、いつも評価に使っているラジコンロボットのバトロボーグの電波は検知できなかった。
RFダイオード検波方式では実用的な感度を得るのは難しそうだ。


3.RFパワーデテクタICを使ったRFチェッカー(つつじが丘おもちゃ病院での製作事例)
上記はディスクリート部品を使って製作した事例だが、これに対してつつじが丘おもちゃ病院ではRFパワーデテクタICを使ってRFチェッカーを製作している。
27MHz~2.4GHz対応のRFチェッカー(ラジコン電波検知器)の製作(LT5534)
27MHz~2.4GHz対応のRFチェッカー(ラジコン電波検知器)の製作(AD8314)

RFパワーデテクタIC(LT5534、AD8314など)は複数の検波器を並べた構造になっていて、そこはRFダイオード検波方式と同じだ。しかし、ダイ上に構築された検波器の高周波特性が優れているのとIC化されていることで実装の違いで性能差が出ない。RFワールドの製作記事では、2.4GHzの信号処理部分は2mm角の立体内に収めているそうだ。RFパワーデテクタICを使った場合はそれがICの寸法の一部分になり、殆ど0mmだ。つまり、素人が簡易に製作してもデータシート通りの性能が得られるということだ。また、RFパワーデテクタは廉価なことが魅力だ。AD8314は@43円(2017年9月時点)で入手できる。

おもちゃドクターとしてはRFチェッカーの研究には興味が無く、トイラジコンの電波チェックができる実用的なツールが欲しいだけだ。それなら、RFダイオード検波方式での試行錯誤はもうやめて、速やかにRFパワーデテクタに乗り換えるのが賢い選択だと思う。
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  1. 2017/09/13(水) 08:19:37|
  2. 2.4GHzラジコン
  3. | コメント:0
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大泉茂幸

Author:大泉茂幸
名張市つつじが丘おもちゃ病院
名張市つつじが丘南3番町129
tutuji@cb4.so-net.ne.jp
090-5534-6494
連絡は上記のメール、またはSMSでお願いします。

子どもの頃から趣味は電子工作一筋でやってきました。理科離れが進む中で科学技術に興味を持つ子どもが少しでも増えて行くことを願って、子ども達に電子工作の活動の場を提供しています。

1981年からおもちゃ病院の活動を始め、2014年に三重県名張市への移住を機に「つつじが丘おもちゃ病院」を開院しました。自分でおもちゃを設計し製作する【おもちゃ工房】と、マイコンを応用した電子工作を楽しむ【マイコンクラブ】も併設しています。新規参加メンバーを募集しています。

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