Jour : 25 juillet 2024

Trouver votre meilleure «diode DX» Crystal Radio

24/07/2024

Au cours des dernières semaines, j’ai eu le temps d’examiner des dizaines de diodes, principalement en germanium, dans ma collection de diodes pour radios à cristal. Beaucoup d’entre
elles ont été retirées d’équipements construits dans les années 50 et 60 (anciens tableaux de matrices de diodes), certaines sont des 1N34A vintage NIB tandis que d’autres sont des diodes modernes de type SMD Schottky.

Il existe de nombreux excellents sites Web tels que celui de Dick Kleijer ou le site de SV3ORA  …
décrivant tous des façons élaborées de déterminer quelle diode est ‘la meilleure’ (la diode du Graal !) pour le travail de radio à cristal. La plupart des méthodes utilisent une procédure
de test rigoureuse et quelque peu complexe, ainsi qu’une grande quantité de mathématiques, la plupart étant bien au-delà de mes capacités, pour tenter de révéler les caractéristiques
inhérentes de chaque diode … comme les sites référencés ci-dessus l’illustrent, l’apparence simple d’une diode à cristal cache sa complexité et déterminer les comportements des diodes
peut être plus difficile qu’on ne le pense.

Mes procédures de test étaient beaucoup plus basiques, et à la fin, pourraient espérer révéler la meilleure diode de ma collection. Je pense qu’il faut entreprendre cela avec la
compréhension qu’il n’y a vraiment pas de ‘meilleure’ diode de radio à cristal globale mais plutôt, seulement une diode qui est la meilleure pour votre système particulier et ce
qui fonctionne le mieux dans mon système peut ne pas être nécessairement la meilleure dans le vôtre.

Mon plan était de mesurer quelques comportements de diodes, de réduire la liste des candidats, puis de les comparer les unes aux autres dans le
circuit résonant haute-Q de mon système.

Ma première étape a été de mesurer Vf ou la tension directe nécessaire pour ‘activer la diode’. Cela peut généralement être déterminé avec une précision raisonnable en utilisant
la fonction de test de diode sur la plupart des multimètres numériques. J’ai toujours supposé que la diode avec le seuil d’activation Vf le plus bas serait probablement la plus sensible,
mais est-ce le seul facteur ? J’espère que mes tests indiqueront si quelque chose d’autre entre en jeu.

La tâche suivante était de déterminer le niveau de signal minimum d’un signal modulé à 1000 Hz sur 1400 kHz qui pouvait être détecté par chaque diode candidate. Une sonde RF a
été utilisée pour mesurer le niveau du signal couplé capacitivement dans le stade de réglage de l’antenne de ma radio à cristal, qui était ensuite légèrement couplé dans le stade de
détection, en utilisant la diode en cours de test. Aucune importance n’a été accordée au niveau de base réel de ce signal, autre que de noter le niveau auquel il pouvait être détecté pour
la première fois à l’oreille (en utilisant des écouteurs à alimentation sonore) et en s’assurant que la distance de couplage entre les étapes restait la même pour toutes les diodes
testées. Cela m’a permis de comparer la ‘sensibilité’ des diodes à faible signal au point d’activation précédemment mesuré de la diode ou à la valeur Vf. La diode avec le Vf le plus bas
serait-elle également la plus sensible lorsqu’elle est utilisée dans un circuit de détection composé de valeurs d’impédance complexe, de résistance, de réactance et de capacitance que la
diode de test examinerait ?

Le couplage du signal RF a été ajusté de sorte que le porteur injecté puisse varier entre 0 et 10mV tel que mesuré sur la sonde RF. Pour chaque diode, le niveau de signal a été
lentement augmenté à partir de ‘0’ jusqu’à ce que le signal AM modulé en tonalité à 1400kHz puisse être détecté pour la première fois.

Le plus bas niveau de signal ‘détecté pour la première fois’ était de 0,6mV tandis que le niveau le plus élevé requis était de 3,4mV, représentant une gamme assez large
de comportements des diodes. Il y avait 49 diodes différentes dans le pool de test.

Quatre des 49 diodes ont détecté le signal à 0,6mV, six ont détecté le signal à 0,7mV, et neuf ont détecté le signal pour la première fois à 0,8mV. Les autres ont nécessité un niveau de signal injecté encore plus élevé. Le niveau moyen de première détection était de 1,2 mV.

Parmi les quatre ‘meilleurs détecteurs’ à 0,6mV, leurs valeurs de seuil d’activation Vf variaient de 0,15V à 0,38V tandis que les détecteurs à 0,7mV et 0,8mV avaient un Vf compris entre 0,181V et 0,40V !

Il semblait, sans surprise, que généralement plus le seuil d’activation Vf était élevé, plus le niveau de signal d’injection nécessaire pour la première détection était grand … mais apparemment, utiliser uniquement la valeur Vf pour déterminer la ‘meilleure diode’ n’était pas l’axiome dur que j’avais toujours supposé !

Étant donné qu’un faible Vf n’était pas nécessairement requis pour une bonne sensibilité, y aurait-il d’autres tests qui pourraient indiquer de meilleures performances ?

L’essai suivant consistait à mesurer les courants réels des diodes dans mon détecteur haute-Q tout en recevant un signal d’entrée de niveau constant (1400kHz) couplé légèrement pour voir comment cette valeur était liée à Vf. Les courants mesurés des diodes (Id) variaient de 9uA à 14uA pour le même niveau de signal d’entrée, la diode ayant le Vf le plus bas produisant également le niveau de courant le plus bas … hhhm ! Il y avait plus que ce que je m’attendais, mais généralement, les diodes à Vf plus faible avaient tendance à produire le plus de courant et, par conséquent, le signal de casque le plus fort … mais pas toujours ! Certaines diodes avec un Vf aussi élevé que 0,46V produisaient des courants élevés !

Cela posait maintenant la question : “La diode à courant plus élevé avec un seuil d’activation (Vf) plus élevé s’avère-t-elle être une meilleure performante globale que la diode qui s’active tôt mais produit un signal plus faible ?” Quelle est la relation entre le courant de la diode et la détection de signaux faibles ?

L’étape suivante consistait à exprimer la relation mathématiquement en calculant le ratio entre le Vf de la diode et le niveau de courant de la diode (Id) mesuré dans le test précédent (Id / Vf). Chaque diode pouvait alors se voir attribuer un nombre (Vdx) qui pourrait éventuellement indiquer son véritable potentiel de performance dans mon propre système.

Les diodes avec les valeurs Vdx les plus élevées seraient ensuite testées en conditions réelles de réception pour voir si un (ou juste un !) gagnant particulier émergeait … et si Vf était aussi critique que je le croyais initialement.

Les valeurs Vdx se sont révélées les plus intéressantes et semblaient expliquer certaines des anomalies notées dans les mesures précédentes, avec certaines des valeurs Vdx les plus élevées provenant de diodes qui n’avaient pas nécessairement un Vf faible. J’espère que ce concept de tri prend correctement en compte à la fois le niveau d’activation (Vf) et le niveau de courant (Id), puisque un niveau plus élevé dans l’un des deux chiffres compensera un niveau plus bas dans l’autre. Les valeurs Vdx variaient de 23 à 66, avec sept diodes dans la plage plus élevée de 53 à 66.

Tous les paramètres de test des 49 diodes ont été placés dans une feuille de calcul et listés en ordre de leur valeur Vdx.

Cliquez sur l’image pour voir les données de la feuille de calcul des diodes

La valeur Vdx la plus élevée de 66 a été attribuée à ma diode de mixage micro-ondes JHS Sylvania 1N3655A qui a passé 40 ans dans ma boîte à déchets. Il
sera intéressant de voir si elle est réellement la meilleure du lot ! Bien qu’elle n’ait pas produit le signal le plus fort (Id) par rapport aux autres, son seuil d’activation Vf était
impressionnant à 0,181V et son niveau de détection de signal faible était bon, bien que non le plus bas. Quelques-unes des diodes UHF ont présenté le comportement intéressant de
capter les ‘clics’ du flux de données UHF provenant de mon amplificateur wifi à proximité. La 1N3655A était l’une d’elles.

1N3655A Vf = 0,181V Id = 12uA Vdx = 66

La diode n°2, avec un Vdx de 62, est une diode mystérieuse avec un très faible Vf de 0,197V. Elle était légèrement plus forte et, curieusement, a détecté légèrement plus profondément que la 1N3655A, qui avait un Vf légèrement inférieur. Bien que je ne me souvienne pas spécifiquement, je soupçonne que cette diode pourrait avoir été retirée d’un circuit de préamplificateur VCR il y a plusieurs années.

Diode mystérieuse Vf = 0,197V Id = 12,2uA Vdx = 62

Diode n°3 avec un Vdx de 61 est une diode détectrice micro-ondes moderne SMS7630 Schottky en boîtier SMD. Bien qu’elle n’ait pas produit un niveau compétitif de bruit (Id) dans le test de courant des diodes, son seuil d’activation Vf incroyablement bas de 0,147V et son seuil de détection de signal faible étaient les meilleurs parmi toutes les diodes testées. Avant les tests, toutes les diodes SMD ont été montées sur de petits circuits imprimés afin d’y fixer des fils.

SMS7630 Schottky Vf = 0,147V Id = 9uA Vdx = 61

La diode n°4 (Vdx de 60) est une ISS98, une autre diode Schottky moderne détectrice micro-ondes. Je me souviens avoir vu cette diode recommandée pour de bonnes performances dans un détecteur de radio à cristal FM. Son niveau de sensibilité était excellent.

ISS98 Schottky Vf = 0,211V Id = 12,5uA Vdx = 60

La diode n°5 (également avec un Vdx de 60) semble être un germanium normal de type inconnu. Je soupçonne qu’elle a été utilisée comme mélangeur RF, car elle a été trouvée sur un petit circuit imprimé avec trois autres, connectées dans une configuration de bague de diodes typiquement vue dans les mélangeurs RF équilibrés. Elle a produit un courant élevé ainsi qu’une bonne capacité de détection de signaux faibles.

Diode mystérieuse Vf = 0,22  Id = 13,2uA Vdx = 60

La diode n°6 (Vdx de 55) semble également être un germanium de type inconnu avec une bande de couleur gris-blanc-vert-gris. Si la dernière bande est ignorée, il pourrait s’agir d’une 1N895, une diode germanium UHF. Elle présente le type de jonction interne à « whisker » souvent vu sur les germaniums 1N34.

Diode mystérieuse Vf = 0,238V  Id = 13uA Vdx = 55

La diode n°7, avec un Vdx de 53, est marquée ‘95481’ sur un boîtier vert. Elle avait une excellente sensibilité et produisait un signal fort (Id), la propulsant au sommet des diodes à examiner de plus près.

‘95481’  Vf = 0,246V  Id = 13uA Vdx = 53

La diode n°8, un autre germanium mystérieux, a obtenu un Vdx de 49 en raison de son niveau Id assez élevé.

Noir T. Vf = 0,258V  Id = 12,5uA  Vdx = 49

La diode n°9, dont l’apparence plutôt abîmée porte ce qui semble être des numéros de maison, ‘1846’ et ‘6628’, a probablement été tirée d’une vieille radio portable dans la section FM il y a de nombreuses années. Fait intéressant, comme certaines des diodes de mélangeur UHF, ‘1846 / 6628’ détecte les clics de mon flux de données haute vitesse. De plus, cet échantillon torturé a produit le niveau de signal le plus élevé parmi les 49 diodes, avec un Id de 14uA.

Vf = 0,294V  Vdx = 48  Vdx = 14 (Schottky?)

La diode n°10 semble être la sœur de la diode n°8 avec un Vdx de 48. Bien qu’elle ait un point de conduction plus bas et ait été un meilleur détecteur de signaux faibles, elle n’a pas produit autant de Id que sa sœur, la plaçant donc un cran plus bas dans le classement. Comme sa sœur, elle porte également le mystérieux marquage ‘T‘. Les deux sont probablement des 1N34A non marquées.

Vf = 0,252V  Id = 12  Vdx = 48

De plus, trois autres diodes ont attiré mon attention. Bien qu’elles aient été classées plus bas que ce que j’attendais, toutes avaient précédemment été trouvées comme de bons détecteurs dans mon système. Leur classement plus bas pourrait indiquer que mon système de notation n’est peut-être pas une méthode valide pour déterminer la meilleure performance. Les trois seront examinées plus attentivement lors des prochains tests d’élimination.

La première est la germanium FO-215. Souvent vantée comme le ‘saint graal’ des diodes pour radio à cristal, je ne l’ai jamais trouvée particulièrement remarquable. Peut-être que mon système a un Q plus bas que nécessaire pour montrer ses qualités. Cette diode est présentée sur le graphique à barres comme n°11. Pendant les tests, elle a montré une capacité beaucoup moins importante à détecter les signaux faibles que la plupart des autres, mais son faible Vf et son Id élevé ont élevé son classement général.

Vf = 0,272V  Id = 13uA  Vdx = 48

La deuxième diode est la D18 de l’ère soviétique, une diode en germanium de qualité militaire dans un boîtier en verre de style années 50. Je l’ai précédemment trouvée comme un très bon détecteur, mais son niveau de conduction élevé a abaissé son classement. La D18 apparaît sur le graphique à barres comme n°12.

Vf = 0,366V  Id = 12,2uA  Vdx = 33

Elle apparaît sur le graphique à barres comme n°13.

Vf = 0,335V  Id = 13uA  Vdx = 39

Comme mentionné précédemment, on peut mesurer et calculer une grande quantité de données pour les diodes à cristal pendant qu’elles sont passivement sur le banc, mais elles doivent vraiment être montées, testées et comparées dans le système réel dans lequel elles seront utilisées. Comparer les diodes en style ‘A-B’ en temps réel avec des signaux faibles peut être mieux que toutes les mesures effectuées sur une diode testée sur le banc.

Un nouveau ‘saint graal’ émergera-t-il de ce lot ? Ce type de test nécessite beaucoup d’écoute attentive, donc le temps nous le dira.

Les tests se poursuivront pendant les mois d’été / d’automne… restez à l’écoute pour les résultats finaux, espérons-le à temps pour la saison des DX d’automne !

Steve McDonald, VE7SL, est un contributeur régulier à AmateurRadio.com et écrit depuis la Colombie-Britannique, Canada. Contactez-le à ve7sl@shaw.ca.

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