5毛钱搞一个2.4GHz射频信号探测器
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2021-11-27 09:05
射频电子领域神秘而又朦胧，今天我们通过一个小小的射频检波电路来体验一下射频世界的魅力。
实验目的
制作一个 2.4 GHz 射频信号探测器，电路简单总成本不到 5 毛钱。该电路在靠近 2.4 GHz 无线信号时 LED 灯会闪烁。
这是我用制作好的 2.4 GHz 射频信号靠近我家的无线路由器的情况：
可以看到靠近 Wi-Fi 天线的某个部位后，LED 开始闪烁。
实验器材
任意颜色的发光二极管一只，某宝上 0.055 元每只。
1N34A 锗二极管一只，某宝上 0.29 元每只。
1N34A 检波二极管应该可以用 1SS86 替代，我没试过，应该可以。
实验原理
导体中电流强弱的改变会产生无线电波，反过来，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。特定长度的导体会形成谐振电路，从而对特定频率的信号特别敏感。
单极子天线（Monopole Antenna）的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。此时该频率的接收信号最强。使用较短的天线，我们将有更多的电容。或者更长的天线，我们将有更多的电感。额外的容抗或感抗将导致天线性能下降。
偶极子天线（Dipole Antenna）与之类似，在特定长度时会对特定的频率特别敏感。
实验电路如下：
电路由一个 LED 和检波二极管构成。这是一个偶极子天线，最常见的偶极子天线是半波天线，它的总长度近似为工作波长的一半。
2.4 GHz 信号的波长如下：
2.4 GHz 信号的四分之一波长 = 0.125米/4 = 31.23毫米。
对 2.4 GHz 信号来说，我们应该使用四分之一波长，即 31.23 毫米的天线，但考虑到实际制作时我们是把天线焊接到 LED 引脚上的，而 LED 引脚内部还有一小段导线，因此我们需要适当减小线的长度，各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 |
对于本电路来说，天线长度是指从 LED 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：焊上并行的检波二极管
检波二极管的正极接 LED 的负极。
把 探测器靠近 Wi-Fi 路由器，可以看到 LED 开始闪烁：
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