RF network analyzer

[balmer]

Да, конечно залью. В вышеприведенной pdf не заливал, чтобы виднее было что и где. А насчет уровня помех - думал ставить ли фильтр на аналоговое питание, и не стал. Это плата исключительно для кнопок/USB/LCD и остального цифрового общения.

[khach]

Этим транзистором они преобразуют два противофазных сигнала с выходов DDS в один сигнал с подавленой синфазной компонентой ( шум из цепей питания), что дает более чистый спектр в результате. Ты эту операцию делаешь трансформатором за $15.

С трансформатором -правильно, будет меньше четных гармоник. Неправильно, что за 15 баксов. Необходимые для самодельного трансформатора сердечники-бинокли выдираются из модулятора любого древнего видака со свалки. До 1ГГц работают прекрасно. Кстати, и для широкополосных направленных ответвителей они тоже подходят. Только нужен тонкий коаксиальный кабель, чтобы пролазил в эти бинокли. Выпаивался из древних NMT-шных телефонов, у которых антенный сигнал выходил на разъем для автомобильной приставки.
ЗЫ .- еще один источник СВЧ трансформаторов- головки спутниковых приемников Samsung 9500 и 9400 - там на входе в микросхему стоял микро трансформатор, до 2 ГГц работает.

[Леонид Иванович]

думал ставить ли фильтр

Скорее, фильтры потребуются на все цифровые сигналы, которые пойдут от процессора на ВЧ-тракт. Хотя бы в виде небольших RC. Но это со стороны аналога. Со стороны процессора можно во все порты врезать резисторы (или резисторные сборки).

[balmer]

Мне кажется что не нужно особой фильтрации. Пока данные не передаются - шума очень мало.

Конечно на SPI1 который будет к другому процессору вести, поставлю резисторы. В случае радиоприемника там будет передаваться панорама, а это уже приличный объем получается, порядка 50 Kbit/s

На DDS поведу видимо софтварный SPI (еще не решил), но там объем передаваемых данных очень мал, и этот шум очень маленький. Сама DDS шумит на порядок сильнее.

Как раз в этом схемотехническом решении достаточно уверен. Реально важнее развязывать индуктивностями питание и землю, если хочется аналоговой тишины.

[Леонид Иванович]

Пока данные не передаются - шума очень мало.

Любой цифровой сигнал, тянущийся от процессора, независимо от того, передаются данные, или нет, несет на себе весь шум цифровой земли и питания процессора.

[khach]

Кстати, http://www.edn.com/electronics-blogs/the-emc-blog/4432159/Review--Signal-Hound-BB60C-real-time-6-GHz-spectrum-analyzer---Part-2 Measuring the near field emissions of the STM32-F4 так что о экране надо бы подумать

[balmer]

Любой цифровой сигнал ..... несет на себе весь шум цифровой ....

Ок - а как это измерить? То есть условно говоря есть у меня сигнальная линия до STM32L152 до AD9958. Куда тыкаться осциллографом или AD8307, какого уровня сигналы надо смотреть? Мне все - таки кажется, что AD9958 будет шуметь сильнее.

Кстати, если такие проблема существует, можно переводить выводы микроконтроллера в высокоимпедансное состояние, тогда шумам будет совсем тяжко.
Судя по даташитам на AudioDac нет проблемы с шумами от неработающих цифровых пинов.

[Леонид Иванович]

Можно тыкнуться с помощью AD8307 на любую цифровую линию, приходящую с процессора на DDS и измерить шумы относительно аналоговой земли. Кстати, изолирование цифровой и аналоговой земель по ВЧ с помощью дросселя обычно ухудшает ситуацию. DDS, конечно, тоже шумит, но этот шум имеет вполне конкретный спектр. Шум процессора добавит в спектр новых побочных компонентов, что нежелательно. Тем более, он них возможно избавиться. Высокоимпедансное состояние выходов мало что дает, так как велики паразитные емкости на кристалле процессора. Цифровые сигналы желательно фильтровать с помощью RC-цепочек или хотя бы резисторов. А еще лучше буферизовать логической микросхемой с чистым питанием. Можно посмотреть, как это сделано в трансиверах. Например, в ICOM IC-7000 на вход DDS AD9951 сигналы цифрового управления приходят через резисторы 1 кОм, перед этим они буферизуются с помощью SN74LVC3G34, которая питается через фильтр 10 Ом и 0.1 мкФ, а на входе в плату на цифровых сигналах стоят резисторы 220 Ом. Микросхема DDS закрыта экраном. Насчет аудио DAC - они оперирует совсем другой полосой частот сигнала, там нет проблем, характерных для ВЧ-схем.

[balmer]

А меж тем этот вопрос таки можно провентилировать в диапазоне частот 3 МГц-18 МГц. У меня ж есть SDR приемник. Прикручиваем на его выход простейшую програмку, которая записывает амплитуду выходного сигнала в зависимости от частоты. Правда надо понять - а какие цифры хорошие, а какие плохие. Например 10 мкВ шума на 10 КГц частоты это много или мало для цифрового выхода?

[Леонид Иванович]

Нужные цифры диктуются техническими требованиями на конечное устройство. Если устройство экспериментальное, то есть смысл добиться минимально возможного уровня помех, не прибегая при этом к сложным или дорогим решениям. Поэтому задача лишь увидеть уменьшение цифр при использовании той или иной меры.

[SM898]

С трансформатором -правильно, будет меньше четных гармоник. Неправильно, что за 15 баксов. Необходимые для самодельного трансформатора сердечники-бинокли выдираются из модулятора любого древнего видака со свалки. До 1ГГц работают прекрасно. Кстати, и для широкополосных направленных ответвителей они тоже подходят. Только нужен тонкий коаксиальный кабель, чтобы пролазил в эти бинокли. Выпаивался из древних NMT-шных телефонов, у которых антенный сигнал выходил на разъем для автомобильной приставки.

А можно пример? Интересует,как изготовить НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ из трансфлюктора
и тонкого кабеля.Не мост,а именно НО. Мост очень хорошо описан у А.Соболя в его NVT-7ex.
А вот ответвителей с кабелем я не встречал.Интересует ответвитель с хорошей направленностью
и полосой хотя бы до 1 - 1.5 Ггц(лучше больше).Кстати,кабель наверное можно применить от встроенных ноутбуковских wi-fi антенн,там кабель,диаметром около 1 мм,может чуть больше.

[khach]

А можно пример? Интересует,как изготовить НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ из трансфлюктора
и тонкого кабеля.Не мост,а именно НО. Мост очень хорошо описан у А.Соболя в его NVT-7ex.
А вот ответвителей с кабелем я не встречал.Интересует ответвитель с хорошей направленностью
и полосой хотя бы до 1 - 1.5 Ггц(лучше больше).Кстати,кабель наверное можно применить от встроенных ноутбуковских wi-fi антенн,там кабель,диаметром около 1 мм,может чуть больше.

Давным давно в журнале Радио была опубликована статья http://citradio.com/tuning/napr_otv.html. Изобретение было защищено патентом

Код: Выделить всё

Авторское свидетельство N346770, бюллетень N 23 от 26.07.72. Радио N9, 1982г.

Через много лет фирма Хьюлетт -Паккард запатентовало очень подобное устройство -патент US4962359. Там только заменили коаксиальный кабель на полужесткий и резисторы МЛТ на напыленные. Сразу получили ответвитель на 6 ГГц, а по некоторым улучшения разогнали диапазон до 24 ГГц. Схема ответвителя на рисунке.
Возможен вариант, где ферритовых бусин две, а средняя между ними точка подключена к земле.- тогда немного меняется математика вычисления падающей и отраженной волны.
На самом деле это конечно не ответвитель, а широкополосный RL мост, но резистор, включенный в тракт весьма низкоомный, хотя спалить его все-таки можно. Т.к чем меньше размер резистора, тем до более высоких частот работает ответвитель. Резистор, как можно заметить, включен в разрыв земляной оплетки, так что при конструировании надо помнить, что оплетка кабеля- не везде земля.
Очень неплохо интегрировать направленник со смесителями в одно устройство. Вот например реализация в Anritsu. Тонкий коаксиал в ферритовых бусинах работает только на отраженную волну- падающую они меряют на резистивном делителе справа. Под резистивным делителем- смеситель. По-середине -источник импульсов для смесителя на ДНЗ. Второй смеситель находится напротив резистивной сборки на конце коаксиального кабеля (слева) на обратной стороне платы.

[SM898]

Ну,это для меня не открытие.Ответвитель из "Радио" № 9 1982г. делал сам,ещё в 90-х,правда на
меньшую мощность (много не требовалось),на резисторах С2-10 0.125 вт,с самодельным коакси-
алом - экран посеребрённая трубка,изоляция - сплошной фторопласт.Промерить в то время было
негде,из приборов только ВЧ вольтметр В7-26.С его помощью и настраивал ответвление.А о про-
верке направленности и частотной зависимости и речи не было.Но,по крайней мере,до 400 Мгц
работал как надо,при нагрузке на эквивалент (хороший,проверенный на этих частотах) отра-
жёнки не наблюдалось совсем.Вот на 900 Мгц уже работал не очень,типа показометр.Но поль-
зовался и там,посмотреть больше-меньше можно было.
Кстати,в каких то фирменных измерителях КСВ мельком видел ответвитель на бинокле,
но как он устроен - не совсем понятно,и какая полоса частот - тоже.Да а и ответвитель ли это-
тоже не ясно.
И ещё один вопрос - не встречалась ли Вам конструкция,эквивалентная СВЧ вентилю,только
для НЧ (КВ-УКВ).Т.е. устройство,пропускающее сигнал слева направо без ослабления (ну,или
почти без ослабления),а спрва налево задерживающее его.На кольцах или биноклях.Частоты
от 1 Мгц и... сколько получится.Я что то подобное когда то видел в сети,но что это было и где
видел - совсем не помню.
ЗЫ. Кстати,в приведённой Вами схеме частотные и другие свойства феррита влияют ли
на параметры и как сильно (про низкие частоты в курсе,а как на ВЧ).

[khach]

Кстати,в каких то фирменных измерителях КСВ мельком видел ответвитель на бинокле,
но как он устроен - не совсем понятно,и какая полоса частот - тоже.Да а и ответвитель ли это-
тоже не ясно.

В аттаче два направленника на биноклях и полужестком коаксиале. Но это мосты резистивные. Детектор падающего и отраженного сигнала на смесителях- за счет этого тестовый сигнал может содержать гармоники. Если же применять логарифмические детекторы- тестовый сигнал надо очень хорошо выфильтровывать.

И ещё один вопрос - не встречалась ли Вам конструкция,эквивалентная СВЧ вентилю,только
для НЧ (КВ-УКВ).Т.е. устройство,пропускающее сигнал слева направо без ослабления (ну,или
почти без ослабления),а спрва налево задерживающее его.На кольцах или биноклях.Частоты
от 1 Мгц и... сколько получится.Я что то подобное когда то видел в сети,но что это было и где
видел - совсем не помню.

На 144 Мгц встречались обычные ферритовые вентиля. Только размеры у них огромные. Ниже 100 МГц по частотам- не встречал. Была еще конструкция с продольными ферритовыми пластинами внутри коаксиального кабеля и постоянными магнитами снаружи, но подробностей не помню. Встречал ее для СВЧ диапазонов 1-2 ГГЦ но разбирать не приходилось.

ЗЫ. Кстати,в приведённой Вами схеме частотные и другие свойства феррита влияют ли
на параметры и как сильно (про низкие частоты в курсе,а как на ВЧ).

Частотные свойства феррита конечно влияют. Со стороны земляного конца ответвителя ставится низкочастотный феррит с возможно большей проницаемостью (2000-6000) чем длиннее эта часть и чам больше феррита напихано- тем ниже нижняя граничная рабочая частота направленника. При 10 сантиметрах длины можно дотянуть до десятков кгц. Ближе к "горячему концу ставится пара бусин ВЧ феррита (100-400) потом пара бусин 50ВЧ 30ВЧ и на конец пара бусин из СВЧ феррита. Сам конец кабеля остается свободным и он работает как балун на СВЧ. С буржуйскими ферритами достаточно пару типов феррита- у них потери меньше на свч при большей проницаемости. К сожалению подсказать однозначный рецепт изготовления ответвителя сложно- все зависит от имеющихся в наличии ферритов. Приходится экспериментально подбирать да еще и палочкой двигать бусины вдоль кабеля, подбирая равномерность АЧХ. Кстати, для настройки таких устройств VNA должен иметь возможность переключать источник с выхода на вход, чтобы было легко сравнивать направленность (соотношение ответвленнной мощности при двух направлениях падающей волны) В самодельных конструкциях VNA такого коммутатора не не встречал, хотя в проф приборах во многих есть.

[balmer]

Написал за выходные простенький SDR код. Теперь у меня есть доступ к RAW данным и таки могу точно сказать какой у меня уровень сигналов. Причем разборчивость речи получилась лучше, чем в SdrDx с которой сравнивал. То есть понятно, что я скорее всего не умею настраивать все крутилки в SdrDx, но все же.

Основное отличие которое вижу, это ПЧ. У SdrDx она нулевая, а у меня 9800 Гц.

Делал все по простецки. Взял WinFilter.exe сгенерировал фильтр Чебышева на Band Pass Filter 10-14 КГц на 48 КГц частоту дискретизации. Потом простейший I/Q смеситель софтварный c частотой 9800 Гц.

Теперь надо какой то алгоритм прикрутить, чтобы определялась частота синусоидального сигнала, а потом зная частоту уже можно амплитуду измерить. Потому как пробовал измерить подавление боковой полосы, уже не получается. Делал так - брал генератор и настраивал на основную и боковую полосы. На основной полосе пропускания - хороший мощный синус, на боковой полосе - синус с большими шумами. Вот надо этот синус как-то из шумов выцепить и амплитуду посчитать.

Кстати еще интересный момент по результатам измерений. Похоже в диапазоне 3-18 МГц частоты не следует особо гнаться за битностью АЦП. При том уровне шумов, который присутствует в эфире 12 бит АЦП встроенного в STM32 достаточно для качественного приема. То есть вполне можно заменить 24 бит АЦП на 12 бит + ОУ PGA с коэффициэнтами усиления 1-32.

[balmer]

Нарисовал предварительно схему платки AD9958. Будет у меня первый вариант, чтобы проверить "а работает ли оно".

[khach]

Написал за выходные простенький SDR код.

Обратите внимание на http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=21964 " Пион-DSP радиоприёмник" там ядро обработки на stm32f407 реализовано. Ссылка в первом посте темы на исходники есть.
Можете привести простенький пример рассчета разности фаз для двух каналов АЦП для STM и то же самое с учетом калибровок. Все пытаюсь понять, как обрабатываются данные во "взрослых" VNA с учетом калибровок Open-short -load-thru. Интересует именно реализация алгоритма на С, а не матричные математические выражения.

[balmer]

"Пион-DSP радиоприёмник"

Да, читал эту тему. Глядел исходники. Пока что кажется, что они написаны несколько неоптимально. Надеюсь таки в STM32F4xx впихнуть не только SDR преобразования, но и панораму (причем сразу для 192 КГц частоты). Но только написание реального кода покажет, не ошибся ли где в оценке производительности

Можете привести простенький пример рассчета разности фаз для двух каналов АЦП

Простенький пример, в моем RLC измерителе.
Нам же есть и варианты с калибровками, как на Питоне так и на C для STM32F303.

[balmer]

Развел вчерновую платку на AD9958. Но вот насчет разводки фильтров выходных сомневаюсь. Фильтры слева от трансформаторов. Может не имеет смысл делать фильтры по Чебышеву? Уж больно большое получается влияние проводов. И насчет расположения катушек и конденсаторов не уверен. Не будет ли излишней взаимоиндуктивности между катушками? (Катушки чутка побольше, конденсаторы поменьше) Может надо уменьшить расстояния между катушками и конденсаторами, чтобы индуктивность проводов меньше влияла.

PS: Вырез в фольге сделаю на обратной плате фильтра.

[Леонид Иванович]

Если конструкция катушек такая, что их ось лежит в горизонтальной плоскости, можно расположить катушки "елочкой":