Сканер, «просматривающий» электромагнитное излучение в широкой полосе частот

Сканер, «просматривающий»  электромагнитное излучение  в широкой полосе частот 

     В последние годы подслушивание разговоров с помощью радиомикрофонов получило заметное распространение как в бизнесе, так и в быту. На радиорынках сегодня можно без труда приобрести различные «жучки» любой степени сложности. Обнаружить их можно с помощью приемников (сканеров), «просматривающих» электромагнитное излучение в широкой полосе частот — от килогерц до гигагерц.

     Такие приемники обычно весьма дороги. Но на определенном уровне эту проблему удается решить и с помощью  более простых устройств —  сигнализаторов и индикаторов наличия  высокочастотного поля.

     Этот  прибор для поиска микропередатчиков  представляет собой звуковой и световой сигнализатор наличия радиочастотных излучений. Он имеет высокую чувствительность в полосе частот до 1 ГГц. Например, «жучок»  с излучаемой мощностью 1,5 мВт (выходной каскад на одном маломощном транзисторе) можно обнаружить с расстояния около 10 см.

     Конструкция прибора проста и доступна для  повторения даже радиолюбителям с небольшим  опытом изготовления электронных устройств. В нем использованы доступные  компоненты. При этом потребительские  свойства этого сигнализатора весьма неплохие. Он имеет малые размеры  и массу, прост в эксплуатации: единственный орган управления —  выключатель питания.

     Принципиальная  схема сигнализатора показана на рис. 1. При приближении антенны WA1 к микропередатчику в ней наводится высокочастотное напряжение, которое через конденсатор С1 поступает на вход УРЧ (транзистор VT1). 

Рисунок 1. Звуковой и световой сигнализатор 

     Емкость конденсатора О определяет нижнюю границу принимаемого диапазона частот. Ее подбирают такой, чтобы индикатор не реагировал на бытовые низкочастотные помехи от электродвигателей, тиристорных регуляторов напряжения, ГСП магнитофонов и т. п.

     С выхода УРЧ сигнал поступает на диодный  детектор VD1. Через фильтр С4 L1 и резистор R6 постоянная составляющая продетектированного сигнала поступает на вход усилителя постоянного тока (транзисторы VT2, VT3).

     Резистор R6 несколько снижает чувствительность индикатора, но он необходим для  того, чтобы избежать резкого повышения  чувствительности прибора на частоте  резонанса контура С4 L1 (около 50 кГц).

     Усилитель постоянного тока управляет работой  мультивибратора на транзисторах VT4 и VT5. К коллекторным цепям транзисторов VT4, VT5 подключен пьезоизлучатель ZQ1, который преобразует электрические колебания, вырабатываемые мультивибратором, в звук. Такое включение излучателя повышает громкость его звучания. При работе мультивибратора, кроме того, светится и светодиод HL1.

     Чем больше мощность сигнала от «жучка», тем больше ток через транзистор VT3 и тем выше частота звукового  сигнала и его громкость, а  также интенсивность свечения светоди-ода HL1. Перемещая сигнализатор, ищут его положение, при котором максимальны громкость сигнала и яркость светоди-ода. Затем уже в «ближней зоне» проводят визуальный поиск местонахождения подслушивающего устройства.

     На  диод VD1 через резистор R4 поступает  напряжение смещения со стабилизатора напряжения R5, VD6, которое приоткрывает диод VD1 и транзистор VT2. Это повышает чувствительность детектора к малым уровням ВЧ сигналов. Резистор R4 подбирают так, чтобы светозвуковой сигнализатор находился на грани срабатывания сигнализатора. Как следствие, даже очень небольшая добавка напряжения, возникающая при детектировании исследуемого сигнала, открывает транзисторы VT2, VT3, запуская мультивибратор.

     Недостаток  такого решения — заметная термочувствительность сигнализатора. Ее можно устранить, подобрав R4 так, чтобы сигнализатор не срабатывал самопроизвольно в выбранном диапазоне температуры. Облегчит эту процедуру применение в качестве VT2 транзистора с очень малым обратным током.

     Диод VD1 можно заменить на КД503Б, КД509А, КД512А, КД407А или КД409А. Стабилитрон VD3 —  любой с напряжением стабилизации 5—7 В. Транзистор VT1 — КТ368 с любым  буквенным индексом в любом корпусе  либо другой высокочастотный, например, КТ3101А-2, КТ3120А, КТ3124. Транзистор VT2—  КТ3102 с индексами Г, Е. Заменять его  другими не стоит, так как он имеет  очень малый начальный ток  коллектор-эмиттер— менее 0,05 мкА. Транзистор VT3 можно заменить на КТ3107 с индексами К, Д.

Вместо  транзисторов VT4 и VT5 допускается использовать любые кремниевые маломощные соответствующей  структуры с подходящей цоколевкой. Лишь бы обратный ток коллектора был достаточно мал, чтобы мультивибратор не самовозбуждался. По этой причине нельзя применять германиевые транзисторы. Чем больше коэффициент передачи тока каждого транзистора, тем выше чувствительность всего устройства.

     В качестве пьезоэлемента использован пьезоизлуча-тель ZQ1, например, от электронных часов «Монтана», но здесь подойдут и любые другие. Дроссель L1 должен иметь индуктивность 1-2 мГн. Он содержит 180 витков провода ПЭЛШО-0,12 на кольце от импульсного трансформатора ТИ-18. Выключатель SA1 — ПД9-2. Антенна WA1 — телескопическая от импортной магнитолы общей длиной 32 см. Слишком длинную антенну использовать не следует.

     Наладку сигнализатора начинают с установки  напряжения смещения на диоде VD1. Для  этого конденсатор СЗ нужно временно отключить. Вместо резистора R4 временно устанавливают переменный сопротивлением 560 кОм. Вращая его движок, добиваются исчезновения звука.

     Если теперь поднести устройство к лампе накаливания  или вынести на солнечный свет, то сигнализатор начнет слабо пищать, набирая громкость с нагревом. Затем измеряют сопротивление переменного резистора и устанавливают резистор R4 с сопротивлением, в полтора раза большим. Это обеспечит работоспособность сигнализатора радиоизлучения в приемлемом диапазоне температуры. Усиление УРЧ регулируют подбором резистора R2.

     На  корпусе устройства снаружи укрепляют  полоску медной фольги и соединяют  ее с общим проводом. На начальном  этапе поиска «жучка» следует  касаться фольги большим пальцем  руки. В этом случае ваше тело играет роль противовеса, что повышает чувствительность прибора. При «ближнем» поиске можно  палец от фольги убрать. Это понизит  чувствительность прибора и повысит  точность определения местонахождения  «жучка». 
 

Детектор  поля со звуковой сигнализацией  и регулировкой чувствительности 

От предыдущего  данное устройство отличается более  высокой чупствительностью н возможностью регулировки чувствительности. Это устройство одновременно и сложнее вышеописанного. Принципнальная схема детектора приведена на рис. 2

Рисунок 2. Детектор поля со звуковой сигнализацией. 

     Сигнал, принимаемый антенной, усиливается  широкополосным трехкаскадным апериодическим усилителем высокой частоты на транзисторах VT1-VT3 типа КТ3101. Усиленный сигнал с  нагрузки транзистора VT3, резистора R10, через конденсатор С9 поступает на детектор, собранный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2. Положительное напряжение с регулятора чувствительности резистора R11 поступает на диоды VD1 и VD2 типа Д9Б. Протекание небольшого начального тока через эти диоды приводит к увеличению чувствительности детектора. Одновременно это напряжение поступает на базу транзистора VT4 типа КТ315 через диод VD3 типа Д9Б и резистор R14. Базовый ток приводит к открыванию транзистора VT4. На его коллекторе устанавливается потенциал логической единицы. При увеличении уровня сигнала на входе устройства постоянное напряжение на конденсаторе С10 уменьшается. Это ведет к закрыванию транзистора VT4. Уровень логической единицы, появляющийся на коллекторе транзистора VT4, разрешает работу генератора прямоугольных импульсов на элементах DD1.1, DD1.2, R17 и C11. Положительные импульсы частотой около 2 Гц разрешают работу генератора прямоугольных импульсов на элементах DD1.3, DD1.4, R18 и С12. С выхода этого генератора прямоугольные импульсы с частотой следования 1,5-2 кГц, промодулированные частотой 2 Гц, поступают на пьзокерамичсский преобразователь ZQ1 типа ЗП-1. Питание устройства ocуществляется от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD4 типа КС156 и резисторе R16.

     В устройстве использованы резисторы  типа МЛТ-0,125. Транзисторы VT1-VT3 можно  заменить на КТ3120, КТ3124 или КТ368. В  последнем случае уменьшается диапазон регистрируемых сигналов. Диоды VD1-VD3 могут  быть любые германиевые высокочастотные. Стабилитрон VD4 может быть любым  с напряжением стабилизации 5,6-7,0 В.

     Настройку детектора производят по вышеприведенной  методике. Верхний предел частоты  регистрируемых сигналов у этого  детектора может достигать 900-1000 МГц. Регулировка прибора заключается  в установлении такого уровня чувствительности детектора резистором R11, при котором  компенсируется фоновый уровень  радиоизлучения в данном помещении. При этом звуковой сигнализатор не должен работать. При приближении  детектора к источнику излучения (микропередатчику) уровень напряженности поля начинает превышать фоновый и звуковая сигнализация срабатывает. 
 

Простой малогабаритный детектор поля с индикацией на двух светодиодах. 

     От  описанных выше конструкций данная отличается малыми габаритами, малым количеством используемых деталой и, вместе с тем, достаточно высокой чувствительностью. В этом детекторе поля использовано новое схемное решение. Хорошо известно, что измерение ВЧ напряжений, меньших 0,5 В, затруднено тем, что уже при переменном напряжении менее 0,2-0,3 В все полупроводниковые диоды становятся неэффективными. Существует, однако, способ измерения малыхпеременных напряжений с использованием сбалансированного диодно-резистивного моста, позволяющий измерять напряжение менее 20 мВ при равномерной АХЧ до 900 МГц. Принципиальная схема устройства, использующего данный способ, приведена на рис. 3.

Рисунок 3. Простой детектор поля с индикацией на двух светодиодах. 

     Основу  данного устройства составляет микросхема DА1 типа КР1112ПП2. Эта микросхема включает в себя устройство, определения баланса  электрического моста с индикацией. Микросхема имеет встроенный источник опорного напряжения.

     Сигнал, наводимый в антенне, усиливается  широкополосным апериодическим усилителем высокой частоты на транзисторе VT1 типа KT3101. Усиленное переменное напряжение высокой частоты через конденсатор  СЗ поступает в диодно-резистивный  мост на диодах VD1- VD4 типа ГД507 и резисторах R3-R5. От источника опорного напряжения (вывод 3 микросхемы DA1) через резисторы R3-R5 и диоды VD1-VD4 протекает небольшой (примерно несколько микроампер) прямой ток, который улучшает условия детектирования и увеличивает чувствительность детектора. В выпрямлении измеряемого  переменного напряжения участвуют  только диоды VD1 и VD2, а два других - VD3, VD4 - образуют соседнее плечо моста, на котором создается начальное  напряжение, балансирующее мост, и  одновременно служат для его термокомпенсации. Все диоды подобраны с возможно более близкими вольт-амперными характеристиками. Конденсатор С4 отфильтровывает переменную составляющую выпрямленного напряжения. Резистор R4 служит для точной балансировки моста. При хорошей балансировке устройство будет реагировать только на напряжение, являющееся результатом выпрямления измеряемого сигнала. Выпрямленное напряжение и напряжение, балансирующее мост, через резисторы R7 и R8 поступают на входы усилителя постоянного тока, расположенного в микросхеме DA1. В зависимости от состояния баланса моста сигнал индикации поступает на один из светодиодов VD5 или VD6 - типа АЛЗО7. Таким образом, при балансе моста (отсутствие сигнала) включен светодиод VD5, а при наличии сигнала (нарушение баланса моста) - светодиод VD6.

     В качестве диодов VD1-VD4 можно использовать любые высокочастотные диоды. Светодиоды могут быть любого типа. В качестве источника питания используется источник постоянного тока напряжением 2,5-5 В. 
 
 
 
 

Детектор  поля с линейной шкалой из восьми светодиодов, регулировкой чувствительности и звуковой индикацией 

     Данное  устройство имеет некоторое сходство с описанным выше. Так, имеется усилитель ВЧ и детектор на сбалансированном резистивно-диодном мосте. Отличительной особенностью данного детектора поля является: фильтр высокой частоты на входе, усилитель постоянного тока на двух операционных усилителях, звуковой генератор, линейная светодиодная шкала и индикатор разряда батареи. Все это делает данное устройство несомненно более простым и удобным в эксплуатации. Принципиальная схема детектора поля приведена на рис. 4.

Рисунок 4. Детектор с линейной шкалой из 8 светодиодов

     Сигнал, принимаемый антенной, поступает  на фильтр высокой частоты на элементах  С2, L1, С3, L2, необходимый для подавления сигналов частотой менее 20 МГц. Это необходимо для уменьшения уровня низкочастотных сигналов, обычно составляющих фоновое радиоиз.чучение. С ФВЧ сигналы частотой более 20 МГц поступают на вход апериодического широкополосного усилителя высокой частоты, собранного на транзисторе VT1 типа КТ3101. С нагрузки усилителя pезистора R2 - напряжение высокой частоты через конденсатор С5 поступает на диоды VD1, VD2 типа ГД507, входящие в состав резистивно-диодного моста. Для балансировки моста используется резистор R4. Работа моста уже была подробно описана выше.

     Продетектированное низкочастотное напряжение, сглаженное конденсатором С6, поступает на усилитель постоянного тока, выполненный на двух операционных усилителях DA1.1 и DA1.2, входящих в состав микросхемы К1401УД1. С выхода элемента DA1.1 постоянное напряжение поступает на генератор звуковой частоты, выполненный на операционном усилителе DA1.3. Частота генератора зависит от уровня постоянного напряжения на неинвертирующем входе элемента DА1.3, которое, в свою очередь, зависит от уровня входного сигнала. Таким образом, чем больше уровень входного сигнала, тем выше частота генератора звуковой частоты. С выхода генератора звуковой сигнал поступает на базу транзистора VT4 типа, КТ315, в коллекторную цепь которого включен пьезокерамический преобразователь ZQ1 типа ЗП-1.

     Микросхемы DA2 и DA3 типа К1401УД1 составляют основу линейной шкалы. Операционные усилители, входящие в состав этих микросхем, включены по схеме компараторов напряжения. На неинвертирующие входы этих компараторов поступает опорное напряжение с линейки резисторов R14-R21. Другие входы компараторов соединены вместе, на них поступает постоянное напряжение с выхода усилителя постоянного тока DA1.2. При изменении этого напряжения от 0 до максимального значения происходит переключение компараторов, на выходе которых включены светодиоды VD5-VD14, образующие линейную светоизлучающую шкалу. Чем выше уровень сигнала на входе, тем больше светодиодов включено. Для уменьшения потребляемого светодиодной шкалой тока используется принцип динамической индикации. Для этого на базу транзистора VT2 типа КТ315 поступают импульсы с генератора звуковой частоты DA1.3, вызывая поочередное закрывание и открывание транзистора VT2. При закрывании транзистора VT2 положительное напряжение источника питания через резистор R32 поступает на катоды светодиодов VD5-VD14, что приводит к запиранию последних. Ток через светодиоды не течет и они гаснут. При открывании транзистора VT2 катоды светодиодов замыкаются на минус источника питания, и те светодиоды, на аноде которых присутствует положительное напряжение, загораются. Благодаря инерционным-свойствам человеческого глаза мигание светодиодов становится незаметным. Индикатор разряда батареи выполнен на элементе DА1.4 и светодиодах VD13, VD14. При снижении напряжения источника питания уменьшается ток, протекающий через стабилитрон VD15 и светодиод VD13 и, соответственно, напряжение на аноде VD13. Это вызывает включение светодиода VD14. Уровень срабатывания устанавливается подстроечным резистором R33 при настройке. Все устpoйство питается от стабилизатора, собранного на элементах VT3, VD15, VD13, R34, С8.

     В устройстве использованы резисторы  типа МЛТ-0,125. Светодиоды VD5-VD14 могут  быть любыми. Диоды VD1-VD4 - любые высокочастотные  германиевые. Катушки L1 и L2 бескаркасные, диаметром 8 мм, намотанные проводом ПЭВ 0,6 мм. Катушка L1 - 8 витков, катушка L2 - 6 витков. Резистор R4 - любой переменный резистор с линейной характеристикой. Транзисторы VT2-VT4 могут быть типа КТ3102. Стабилитрон VD15 можно заменить на КС147, КС168, КС170. Пьезокерамический преобразователь ZQ1 - любой. Можно также использовать динамическую головку сопротивлением более 50 Ом, резистор RЗ6 при этом можно  из схемы исключить.

Настройка схемы особенностей не имеет. Перед  началом работы необходимо настроить  детектор на максимальную чувствительность резистором R4. Вращением движка резистора R4 добиваются свечения 1-2 светодиодов  и выключения звуковой сигнализации. Прибор готов к работе. 
 

Детектор  поля с логарифмической  шкалой на 12 светодиодах  и звуковой индикацией 

     В состав детектора поля входят ФВЧ, усилитель  ВЧ, диодный детектор, усилитель  постоянного тока с логарифмической  зависимостью коэффициента усиления, звуковой генератор с изменяющейся частотой и светодиодная шкала из 12 светодиодов. Детектор способен регистрировать работающие радиомикрофоны в диапазоне частот 20-600 МГц. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 5.

Рисунок 5. Детектор с логарифмической шкалой на 12 светодиодах 

     Сигнал, наводимый в антенне, фильтруется  ФВЧ на элементах С2, L1, С3, L2 и поступает на широкополосный апериодический усилитель. Последний выполнен на высокочастотном транзисторе VT1 типа КТ3101. Нагрузкой усилителя служит эмиттерный повторитель на транзисторе VT2 типа КТЗ101. Сигнал, снимаемый с регулятора чувствительности - резистора R4, поступает через конденсатор С6 на диодный детектор, собранный на диоде VD1 типа Д9Б. Высокочастотные составляющие фильтруются RC-фильтрами R5, С7 и R6, С8. Низкочастотный сигнал поступает на усилитель на микросхеме DA1 типа КР140УД1208. Коэффициент усиления этого усилителя определяется значением резистора R9. При малом уровне входного сигнала усилитель на DA1 имеет большое усиление. По мере увеличения сигнала происходит открывание диода VD2 типа КД522, сопротивление которого изменяется по логарифмическому закону. Это приводит к изменению сопротивления обратной связи также по логарифмическому закону. С выхода усилителя на микросхеме DA1 сигнал поступает на светодиодный индикатор и звуковой генератор.

     Звуковой  генератор выполнен на транзисторе VT3 типа КТ315 и микросхеме DD1 типа К561ЛА7. Конденсатор С9 заряжается через резистор R11 до напряжения открывания транзистора VT3. Это приводит к смене уровня логической единицы на уровень логического нуля на коллекторе транзистора VT3. При этом катод диода VD3 типа КД522 оказывается подключенным через резистор R18 к минусу источника питания. Конденсатор С9 быстро разряжается через цепь VD3, К18, что ведет за собой закрывание транзистора VT3. Конденсатор С9 снова начинает заряжаться и весь процесс повторяется. Прямоугольные импульсы преобразуются пьезокерамическим преобразователем ZQ1 типа ЗП-22 в звуковые. При увеличении напряжения на выходе усилителя DA1 уменьшается время заряда конденсатора С9 до напряжения открывания транзистора VT3, а это, в свою очередь, приводит к увеличению частоты следования импульсов генератора. Таким образом, при увеличении уровня входного сигнала происходит повышение тональности звукового сигнала.

     Основой светодиодного индикатора, является микросхема DA2 типа КМ1003ПП2. Микросхема КМ1003ПП2 является специализированной и выполняет функцию управления светодиодной шкалой, обеспечивая высвечивание столбика на шкале из 12 светодиодов, которые загораются поочередно при  изменении входного напряжения от минимального до максимального значения. Яркость свечения светодиодов поддерживается постоянной. Входной сигнал, через делитель напряжения на резисторах R13, R16, поступает на вход микросхемы DA2 (вывод 17). На выводы 16 и 3 микросхемы DA2 подаются уровни опорного напряжения, определяющие, соответственно, минимальное (светодиоды не горят) и максимальное (горят все светодиоды) значения входного сигнала. Питается устройство от источника питания напряжением 5,6 В. Светодиод VD4 типа АЛЗО7 служит для индикации включения прибора.

Все используемые детали малогабаритные. Детали ФВЧ  описаны выше. Микросхема DA1 может  быть заменена на КР1407УД2 или любой  другой операционный усилитель со своими цепями коррекции. Вместо микросхемы GD1 можно применить К561ЛЕ5. При замене диода VD1 на ГД507 диапазон прибора может  быть увеличен до 900 МГц. Микросхема DA2 может быть заменена на A277D.

     Работа  с прибором аналогична вышеприведенному устройству. Чувствительность прибора  регулируется резистором R4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. Головин О.В.   Радио-приемные устройства: Москва, Высшая школа, 1987г.

2. Берг А.И., Белкин  Б.Г. и др. «Справочник радиолюбителя-конструктора»  М, «Энергия», 1978

3. Бокуняев А. А, Борисов Н. М., Варламов Р. Г. и др. “Справочная книга радиолюбителя - конструктора” М, «Радио и связь», 1990.

4. Большая Советская  Энциклопедия, т.8, изд.3, М, «Советская  энциклопедия», 1972

5. Борисов В.Г.  «Практикум начинающего радиолюбителя»  М, «Досааф СССР», 1983