
2025/12/31 22:00
**初心者向け二成分クレスタイプWi‑Fi検知器** * **はじめに** * 検知器の目的 * 主な構成要素:クリスタル発振器とRF増幅器 * **必要材料** * クォーツ結晶(10 MHz) * 低雑音増幅IC * アンテナコイル * 電源(3.3 Vまたは5 V) * PCBまたはパーフボード * 基本的な手工具 * **回路概要** * クレスタイプ発振器の回路図 * 増幅器のバイアスとフィルタ段階 * アンテナから検知器出力への信号経路 * **組み立て手順** 1. 結晶を基板に取り付け、リード線をはんだ付けする。 2. 増幅器の電源レールとグランドを接続する。 3. アンテナコイルを増幅器入力に配線する。 4. 必要ならローパスフィルタを追加する。 5. Wi‑Fiソースへ接続する前に信号発生器で試験する。 * **テストとキャリブレーション** * オシロスコープで発振周波数を確認する。 * 感度最適化のためにゲインを調整する。 * 知識あるWi‑Fiルーターを使用して検知を確証する。 * **トラブルシューティングヒント** * 結晶の向きとはんだ付け点を確認する。 * ノイズ低減のために適切なグランド接続を行う。 * 電源電圧の安定性を検証する。 * **安全とコンプライアンス** * アマチュア用検知器としてFCC規制内で運用する。 * 高出力送信機からはデバイスを遠ざける。
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要約▶
Japanese Translation:
A two‑component crystal detector can be built from a high‑speed Schottky diode (e.g., 1N5711) and a red LED. The LED, acting as a simple dipole antenna, receives 2.4 GHz Wi‑Fi, Bluetooth or microwave leakage; the diode rectifies the RF energy into DC that charges the LED’s internal capacitor. When the charge discharges, the LED flashes in bursts that match incoming 2.4 GHz packets—no AM transmitter or earth ground is required.
高速ショットキー・ダイオード(例:1N5711)と赤色LEDを組み合わせることで、二成分クリスタル検出器を構築できます。LEDは単純な双極アンテナとして機能し、2.4 GHzのWi‑Fi、Bluetoothまたはマイクロ波漏れ電磁波を受信します。ダイオードはRFエネルギーを整流してDCに変換し、LED内部のコンデンサに充電します。放電時にLEDが2.4 GHzパケットと同期したバーストで点滅するため、AM送信機やアース接地は不要です。
Assembly: bend the LED legs horizontally and align the diode’s cathode next to the LED’s anode; twist the legs tightly for a snug contact (soldering not needed). Correct orientation is crucial: the LED’s longer leg (anode) must connect to the diode’s cathode; reversing polarity stops flashing.
組み立て: LEDの脚を水平に曲げ、ダイオードの陰極(カソード)をLEDの陽極(アノード)の隣に合わせます。脚をしっかりとねじって密着させればはんだ付けは不要です。正しい向きが重要で、LEDの長い脚(アノード)がダイオードの陰極につながる必要があります。極性を逆にすると点滅しなくなります。
Limitations: only fast RF‑capable Schottky diodes work—slower diodes will not rectify 2.4 GHz, and the device will not respond to most 5 GHz Wi‑Fi signals. The detector is sensitive to human touch; a small support stick can prevent the body’s capacitance from draining the charge. Positioning the dipole legs perpendicular to the transmitter’s electric field (typically vertical for routers) maximizes reception.
制限事項: 高速RF対応ショットキー・ダイオードのみが機能します。遅いダイオードは2.4 GHzを整流できず、ほとんどの5 GHz Wi‑Fi信号にも反応しません。検出器は人間の触覚に敏感で、小さなサポート棒を使用すると体の容量が電荷を放電するのを防げます。双極脚を送信機の電場(通常はルーターの場合垂直)に対して垂直に配置すると受信効率が最大化します。
Use cases: inexpensive, no‑solder BOM makes it ideal for classroom demonstrations of envelope detection and rectification at microwave frequencies. When placed near phones, routers, laptops or microwaves, the LED visibly flashes in sync with packet transmissions, illustrating modern GHz‑band RF activity without expensive gear.
使用例: 低価格ではんだ付け不要なBOMにより、マイクロ波周波数での包絡検出と整流を示す教室デモに最適です。電話機・ルーター・ラップトップ・電子レンジなどの近くに置けば、LEDがパケット送信と同期して点滅し、高価な装置なしで現代のGHz帯RF活動を視覚的に示します。
This revised summary captures all key points from the list, avoids unsupported inference, and presents a clear, concise narrative for readers.
この改訂版サマリーは、リストからすべての重要点を捉え、裏付けされていない推測を避けつつ、読者にとって明確で簡潔な物語を提示します。
本文
クリスタルラジオの進化:2.4 GHz Wi‑FiやBluetoothを観測するミニチュア検波器
はじめに
クリスタルラジオは、ダイオード・アンテナ・ヘッドホンだけで放送信号を拾えるという「ほぼ魔法のような」機能で有名です。
最もシンプルなRF受信機として知られ、無線波が電気信号になる過程を学ぶのに最適な装置です。
この記事では、そのアイデアを現代版に応用します。
高速ショットキー・ダイオードとLEDだけで構成される「ミニクリスタル検波器」を作れば、2.4 GHz のWi‑FiやBluetooth、さらには電子レンジの漏れ電波まで検知できます。
古典的なクリスタルラジオとは異なり、AM送信機・長いワイヤアンテナ・地面接続は不要です。
ダイオード、LED、小さな金属片(アンテナ)だけで完成します。
そのシンプルさにもかかわらず、検波器は驚くほど効果的です。
携帯電話やルーター、ノートパソコン、電子レンジの近くに持っていくだけで、パケットやバーストが LED の光として瞬間的に観測できます。
教室で簡単にデモでき、実験しやすく、マイクロ波周波数での整流とRFエンベロープ検出を体感させる優れたハンズオン教材です。
この回路は材料費が極めて低く、はんだ付け不要で完成できるため、クラスルームアクティビティに最適です。
必要な部品
| No. | 部品 | 購入先(例) |
|---|---|---|
| 1 | 1× 1N5711 ショットキー・ダイオード | AliExpress / Amazon |
| 2 | 1× 赤色 LED | AliExpress / Amazon |
組み立て手順
- LEDの脚を横方向に折り、互いに反対側へ伸ばす。
これがアンテナになります。 - ダイオードを LED の隣に置く。
ダイオードの脚は LED の脚と平行に配置し、ダイオードのカソード(黒いリング)を LED のアノード側に接続します。 - ダイオードの脚を LED の脚にしっかりと巻き付ける。
LED 本体に近づけて結合を固めれば、検波器はより信頼性が高くなります。
これで完成です!2.4 GHz のマイクロ波を検出する 2 要素構成のデバイスが作れました。
Wi‑Fi ルーター、スマートフォン、Bluetooth デバイス、または動作中の電子レンジ前に持っていくと、LED が瞬き始めるか、光り輝きます。
原理
検波器は見えない RF エネルギーを微小な光のフラッシュへ変換します。
- アンテナとして機能する LED の脚に RF 波が当たると、ダイオードが放射波で加速された電荷を一方向に流すように整流します。
- カソード側の脚に正電荷が徐々に蓄積されます。
- ある程度の電荷が蓄えられると、LED が短時間点灯し、貯めたエネルギーを可視光として放出します。
各 RF バーストでこのプロセスが繰り返されるため、LED は近くの 2.4 GHz 信号に同期してフリッカー(点滅)します。
ダイオードと LED の組み合わせだけで、クリスタルラジオと同じ「交流電流を整流し、電荷を蓄えて可視出力を駆動する」原理が示されます。
トラブルシューティング
1. ダイオード・LED の極性を確認
- LED:アノードは通常長い脚です。内部では小さい部品に接続され、カソードは大きい部品に接続されます。
- 1N5711 ダイオード:カソード側に黒いリングが付いています。
LED の長い脚(アノード)をダイオードのリング付き脚(カソード)に接続します。極性が逆だと LED は点滅しません。
2. 2.4 GHz でのみ動作
1N5711 は高速ですが、5 GHz の Wi‑Fi にはやや不十分です。
テストはまず 2.4 GHz のルーターから行い、大量のバーストを検知しやすくします。
3. 脚に触れない
アンテナ脚に手が触れると、人体の容量性で微小な電荷が吸収され LED が点滅しなくなることがあります。
LED 本体に小さな竹串またはプラスチック棒を接着して、手をかざす際に干渉しないようにすると解決します。
4. 角度を変えてみる
LED の脚は双極子アンテナとして振動方向(偏波)があります。
最も強い信号を得るには、送信機の電場と脚を合わせます。Wi‑Fi ルーターの場合は通常垂直ですが、デバイスにより異なります。検波器をゆっくり回転させながら LED を観察してください。
5. 部品選択が重要
任意のダイオードでは動作しません。
2.4 GHz の信号を整流できる高速ショットキー・ダイオードが必要です。遅いダイオードだと LED が点灯せず、全体が暗くなります。
1N5711 でテスト済みで、一貫して機能しますので、まずはこの部品を使用してください。
LED は赤色がおすすめです。他の色(青・緑)は順電圧が高く、弱い信号では点灯しにくいか、全く点灯しません。
赤 LED の順電圧は低いため、必要な電圧で容易に点灯できます。
まとめ
- 構成:ショットキー・ダイオード(1N5711)+赤色 LED だけの2要素回路。
- 動作周波数:主に 2.4 GHz(Wi‑Fi、Bluetooth、電子レンジ)。
- メリット:極めてシンプルで、はんだ付け不要。教室や実験に最適。
この小型検波器を使えば、マイクロ波の世界が目に見える形で体感できます。ぜひ試してみてください!