RF network analyzer

balmer

Пока еще смотрю что, да как. Тестирую работу микросхем. Потому как не все по даташитам можно сделать. Уже сейчас понятно, что суперточности не будет. Скорее всего +-5% и это в случае, если смогу найти, где измерить тестовые четырехполюсники. Частоту планирую 100 КГц - 100 МГц.

Пока надо сделать генератор на AD9958.
Потом можно будет уже делать разные конфигурации тестовых платок на AD8302 и смотреть на линейность получаемых данных.

Реклама

pixar

http://www.wetterlin.org/sam/PhaseShift_AD8302.pdf
http://www.wetterlin.org/sam/AD8330_AD8 ... _26_07.doc
http://www.wetterlin.org/sam/

Реклама

balmer

А меж тем, немного промежуточных результатов.

Синий график - фаза.
Красный график - амплитуда.
По оси X отложена частота в логарифмическом виде от 10 КГц до 35 МГц.
По оси Y отложена амплитуда от 0 до 1.8 Вольт.
Фаза изменяется от 180 градусов (при нулевом напряжении) до 0 градусов при 1.8 Воль напряжении.
Амплитуда измеряется в децибелах, но масштаб фиг знает какой.

Внешне вид устройства такой:

"empty_no_connector" - это просто открытый RCA вход, к которому ничего не подключено.
"empty_with_connector" - это с зеленым набалдашником на RCA вход, к которому ничего не подключено.

Не очень понимаю, почему так сильно отличается "empty_no_connector" и "empty_with_connector", и почему в "short" варианте фаза очень ровнехонько на 90 градусов сдвинута. Причем это не ошибка, это стабильный эффект, который плавно меняется при увеличении активного или реактивного сопротивления. Если понять, что к чему, можно очень сильно упростить схему

Супер фазовращатель на 90 градусов, который стабильно вращает в таком широком диапазоне частот - это мегокруто.

Причем - все измерения для графика (там по 100 точек на графике) проходят меньше чем за 3 секунды. И большего времени не надо - точнее не будет. При этом мы успеваем по 1000 отсчетов сделать для каждой точки и паузу на 10 мсек после установки частоты для того, чтобы RC цепочка успела отрелаксировать.

pixar

Амплитуда КЗ больше амлитуды 1 Ом.
Что скажете ?
btw коннектор называется TNC

Реклама

balmer

pixar писал(а):Амплитуда КЗ больше амлитуды 1 Ом.

Один из косяков, который точно показывают эти измерения - надо еще уменьшить амплитуду опорного сигнала. Сейчас это 100 мВ. А надо, чтобы сигнал был на 30 dB меньше, чем максимально возможный сигнал с тестового входа. То есть это нужен 3-10 мВ сигнал. Тогда возможно хватит динамического диапазона.

pixar писал(а):btw коннектор называется TNC

Угу BNC.

Реклама

pixar

http://sp3swj.com/
схема
https://sites.google.com/site/sp3swj/vnamax4byswj-nth
https://sites.google.com/site/sp3swj/VN ... l-full.jpg
направленный ответвитель
http://www.sp2swj.sp-qrp.pl/IW3HEV/VNA3 ... posoby.pdf

Реклама

balmer

Уменьшил амплитуду опорного сигнала в 5 раз. Увеличил амплитуду сигнала, подаваемого на измеряемую деталь в 2 раза. Теперь графики амплитуды логичные.

Поведение графиков после 10 МГц объяснается тем, что там достаточно быстро уменьшается амплитуда сигнала с выхода DDS. А вот почему с уменьшением сопротивления изменяется фаза - не понимаю

pixar

balmer писал(а): А вот почему с уменьшением сопротивления изменяется фаза - не понимаю :(

При кз на входе сигнал должен быть никакой , фаза должна определяться только по шуму и быть шумом. На деле всегда есть паразитная связь от опоры в канал измерения. Поэтому суммарный сигнал на входе А - это то, что ты думаешь и плюс паразит.
Сигнал с 9851 наверняка же нефильтрованый :) . А приёмник сверхширокополосный - от нуля до 2.5 ГГц . Может показывать всё, что угодно, в том числе - ловить 180 МГц клок DDS и его гармоники.
Чтобы это стало измерительным прибором - нужно во-первых , выделить только одну компоненту в спектре и с ней работать. Для начала - поставить нормальный фильтр на выход DDS . В идеале - сделать гетеродинный приемник , 8302 использовать на ПЧ , скажем 465 кГц , чтоб попроще с фильтрами было. А там , глядишь, и вообще 8302 выкинуть - ST303 на сотне килогерц и так сам себе векторный анализатор.
Во-вторых - нужно полностью исключить влияние нагрузки на опорный сигнал. Для этого, как минимум, подавать сигнал от источника в канал измерения и в опору через разные повторители.

Как полумеру - можно поставить последовательно с Zx резистор 5 Ом и брать канал А с него , чтобы не было нуля на входе. Потом из результата вычесть калькулятором .

balmer

Сигнал фильтрованный немного, вот схема модуля. Там вполне стандартный фильтр стоит.

Дело в том, что фаза падает пропорционально сопротивлению. То есть 22 Ом показывают фазу совсем другую, чем empty. То есть уровень сигнала более чем достаточный, а фаза уже существенно другая. Так что объяснение про короткое замыкание и недостаточный уровень сигнала не проходит.

Кстати, где можно почитать теорию про измерение фазы после ПЧ ? Потому как на частоте 465 кГц я при помощи ADC могу фазу/амплитуду измерять, причем очень точно.

barby67

balmer писал(а):Там вполне стандартный фильтр стоит.

Видел бы ты АЧХ того фильтра... Китайцы в место RF катушек ставят туда EMI фильтры подходящей индуктивности, к тому же фильтр рассчитан на 100 Омную нагрузку.

Леонид Иванович

АЧХ не такая и плохая (без учета паразитных параметров и разброса элементов, конечно). Фильтр имеет 200 Ом вход и выход, нагрузочный резистор на схеме уже есть, считается, что внешняя нагрузка будет иметь высокий импеданс.

barby67

Леонид Иванович писал(а):Фильтр имеет 200 Ом вход и выход

Да, про 100 Ом я сморозил.. Снимал как то АЧХ фильтра со своего экземпляра платы, ужаснулся...

balmer

У меня графики начинаются с частоты 10 КГц. Возьмем к примеру частоту 100 КГц. Так этой частоте AD9850 ведет себя просто идеально. Влияние разделительных конденсаторов сведено к минимуму. Высокочастотных эффектов еще нет никаких. А однакож фаза между сигналами, для резистора 22 Ом очень странная. Подозреваю что чего-то в даташите не дочитал.

pixar

balmer писал(а): Кстати, где можно почитать теорию про измерение фазы после ПЧ

При переносе гетеродином сдвиг фазы не изменяется. Понадобятся два DDS с синхронной перестройкой и смесители типа sa602. Есть готовый проект французов с разными вариантами DDS.

balmer

Да надо будет подумать.
Кстати вопрос - почему в схемах измерения АЧХ используется SA602/SA612, а в радиолюбительских приемниках смесители на 74AC4053 или других Analog Switch. Разный частотный диапазон?

Правда чувствую не скоро это будет. Пришли детальки для генератора на AD9958. Да и модуль для вывона на LCD надо таки сделать.

barby67

balmer писал(а):почему в схемах измерения АЧХ используется SA602/SA612, а в радиолюбительских приемниках смесители на 74AC4053

На ключах делают для получения большого динамического диапазона, а на SAxxx широкий частотный диапазон и посредственная динамика.

balmer

Кстати да, зря не подумал про схему с преобразованием частоты. Глянул "классику" Полякова Приемники Прямого Преобразования. Все значительно проще чем думал раньше.

Спасибо pixar за разьяснения. Недостающий кусочек пазла такой - зеркальный канал давить не надо!

Тогда схема получается очень простая. Есть AD9958 который выдает два сигнала с определенной разностью частот. Так как он питается от одного тактового генератора, то проблемы с постоянством фаз сигнала не будет. Потом смеситель на SA602. А потом небольшой фильтр, чтобы высокие частоты давить и STM32F303 в качестве ADC. Причем ПЧ (разность частоты между сигналом на тестовый элемент и смеситель) можно брать совсем низкую, порядка 10-50 КГц. Совсем низкую ПЧ брать как понимаю нежелательно, ибо DDS шумит в некотором диапазоне вокруг несущей частоты и этот шум будет проникать через зеркальный канал.

Теперь таки понял как этот вариант Network Analyzer работает. Причем у него линейность и устойчивость к помехам будет сильно выше, чем у AD8302. Всетаки знания - сила!

khach

Так SARK110 именно так и устроен http://ea4frb.blogspot.com/2012/10/preo ... tenna.html даже схема где-то пробегала. Хуже с софтом- чтобы разобраться с тригонометрией при измерении фазы а потом ее правильно нарисовать- атмеги маловато, надо под АРМ писать. А софта то в открытом виде и нет.
Вот только с нижней границей по частоте будет проблема- то, что покупные ответвители работают до сотен килогерц- не всегда правда. По амплитуде может и работают, а вот фазу крутят, да еще и неодинаково от экземпляру к экземпляру. Проще свои собственные намотать самодельные.

balmer

Посмотрим, что получится. Скорее всего получится железка на куче плат.
STM32L152 + Display для интерфейса и кнопок.
STM32F303 как ADC и обработка сигнала.
DDS синтезатор.
Входные смесители.

Потому как отлаживать легче, да и модули такие есть шанс использовать потом в других конструкциях. Причем когда говорю "использовать в других конструкциях", это не вытащить из одного места и вставить в другое, а сделать еще один экземпляр. Потому как сделать платку и припаять все - это такая халява по сравнению с программированием софта и разводкой платы. По этому же критерию выбираем запчасти. Что такое три-четыре тысячи рублей по сравнению с полугодом геммороя по вечерам?

Пока сижу, развожу "STM32L152CBT6 + Display" чтобы он потом пригодился не только в этой конструкции, но и в других железках.

khach

Двухпроцессорная система вряд ли оптимальна. 152 не потянет тригонометрии для дисплея, а 303 избыточна по качеству АЦП для нетворканалайзера. Вот для анализатора спектра с фурье 303 была бы в самый раз, если бы не отсутствие математики. рекомендовал бы взять обычную евборду STM32F4 DISCOVERY - там почти все нужное есть и была бы совместимость и повторяемость. 429 не рекомендую- дисплей есть, но на аналоговые нужды не осталось достаточно свободных ножек.
Тоже конструирую подобный прибор, но несколько другой частотный диапазон - до 18 ГГц. Две MAX2870 закрывают диапазон 25 Мгц- 6 ГГЦ и с утроителями до 18 ГГц. Разница частот на величину ПЧ. ПЧ или 10.7 МГц как в Обзоре 103 или ультразвуковая 128 Кгц как в Р4-36. В первом случае будет еще одно преобразование до АЦП, во втором- прямая оцифровка АЦП STM32. ДДС тоже будет для мелкого шага.
Можно было бы скооперироваться по софту. Как пример достаточной функциональности предлагаю рассматривать тот же SARK110- в его инструкции описаны все необходимые и режимы измерений. Можно только чуть интерефейс улучшить, но тут даже у STM32F4 перестает хватать внутренней памяти для обработки графики типа диаграммы Смита с курсорами- уже наступил на эти грабли при выборе большого дисплея.