2.4GHzラジコンの電波モニターの試作

2.4GHzまで対応のラジコン用検波器を試作してみる

今まで製作してきたRCチェッカーでは2.4GHzの電波がチェック出来ないので、新たに2.4GHzの電波を目に見える様にする簡単な検知器を作れないかと考えた。勿論、従来の周波数のチェックも出来なければ成らない。

そこで考えたのがゲルマニウムダイオードラジオの原理で降下電圧の低いダイオードを用いて電波を整流し、LEDを光らせるというものだ。

今まで製作したRCチェッカーと基本的な回路は同じで、倍電圧回路というものを利用している。コンデンサとダイオードを用いて半波整流に用いる回路で、コンデンサを充放電させ、コンデンサがポンプのように働くのでチャージポンプ等と呼ばれたりする。

　従来は整流した電流でいきなりLEDを光らせていたので、電波強度が低いと光らないので使い勝手が悪いものだった。多分、電波強度が低すぎて全然整流すらできない始末だったのであろう。

倍電圧回路による検波回路

この回路のコンデンサとダイオードの部分が倍電圧回路である。

どういう仕組みかと言うと

1、＋の電位が回路にかかった場合、図のようにLED近くのコンデンサに電荷が溜まる。

2、次にマイナスの電位が回路にかかった場合、図のダイオードの向きから初段のコンデンサに電荷が溜まる。

3、次に回路に再びプラスの電位がかかった時に初段のコンデンサに溜まった電荷とLED近くのコンデンサに溜まった電荷がプラスされて電荷は2倍になり出力されるという仕組みである。単純に電圧は2倍になる。ちなみにこれを多段に組んだものをコッククロフトウォルトン回路と言う。

この回路を使って２７ＭＨｚ～2.4GHzのラジコンから電波が出ているかをチェックできる検知器を製作する。

制作の実際

　2.4GHz帯の電波が出ているかどうかだけが判れば良い事として、まず考えたのは電波をアンテナでキャッチしてそれを整流してLEDを光らせる事です。下が全体の回路図である。

この回路図はまずアンテナから電波を取り入れ2つのコンデンサと2つのダイオードからなる回路を通してからオペアンプで増幅してLEDにつなげている。

ここで使用しているダイオードだが、VFの低い1SS108というダイオードを使用する事にした。(１SS１０８の入手先：サトー電気　http://www.maroon.dti.ne.jp/satodenki/　￥５０+消費税　１０ケ￥４００+消費税　日立　検波。ＳＷ　３０Ｖ１５ｍＡ)

このダイオードは通常のダイオードのVFの0.6Vと比べて遥かにVFが低く、0.1V〜0.2VのVFしか無いので微小な電流でもダイオードを通過できて検波できるという事になる。

VFとは順電圧 (Forward Voltage ) の事で、これに対し逆電圧がVR ( Reverse Voltage ) である。ショットキーダイオードは通常のダイオードに比べ、順方向の電圧降下が低く( 0.2～0.3V。通常のダイオードは0.6V程度 ) 逆回復時間が短いため、高周波の整流が可能である。

実際にブレッドボードに組んでみた。

　オペアンプは安い汎用のオペアンプであるLM358というオペアンプを利用した。(ＬＭ３５８Ｎ入手先：秋月電子（6個入）1パック￥100（税込）)

　LEDの前に電流制限抵抗(R4)を入れているが、無くても微弱の電波の検出する場合、それほど電流は流れ過ぎず、むしろ明るさが欲しいくらいなので抵抗は無くてもよいかも、実験的に調整してほしい。因みに、2.4GHzプロポの総出力は最大100mW。これで日本製も海外製も技術適合証明を受けている。おもちゃは技術適合証明の適用外の様なので更に低出力ではないだろうか。

　増幅率はオペアンプの2番につながっている(R2)1KΩと2番と1番につながっている(R3)1MΩの比率によってきまる。

　今回の回路での倍率は1＋1MΩ/1kΩでおおよそ1000倍である。

増幅率はR1の抵抗とRfの抵抗の比で決まる。厳密には1＋Rf/R1だ。覚えておこう。

wifiの2.4GHzも実験した、LEDは点滅を繰り返す。