RF network analyzer

[balmer]

Сделал таки блок питания

получилось неплохо +-5 V для AD9959 . +5V для STM32+CS4272 платки и +6V для входной части на SA612.

Греется все равно прилично, градусов до 70-ти. Надо было еще больше радиаторы поставить. Но ладно, что есть, то есть. Учту на будущее.

А вот переснятый график в логарифмических координатах. Все тот-же кварц 8 МГц. Все так-же без калибровки.


Тут паралельный и последовательный резонанс видно отлично. Так, что можно засесть за программную часть. Ну и параллельно думать как переделать железо.

Лично мне вариант AD9958 + SA612 на одной платке все больше нравится. Можно будет обойтись без буферных ОУ. Правда у меня еще один косяк - использование одного TS464 для всех каналов. Получается -74 dB проникновение между каналами, аккурат по даташиту.. Если уже делать все по Hi-Fi, то надо на каждый канал использовать TS462 и сделать дифференциальный выход.

Причем выход сигнала с DDS для НЧ части можно будет сделать очень просто - к выходу AD9958 приделать резисторы номиналом в несколько килоом. Выход будет не сильно нагружен, а для НЧ части такого сигнала будет более чем достаточно

[pixar]

А насколько важно использовать именно 405 проц. ?
насколько всё хуже будет с 401, 103 или 072?

[balmer]

От процессора требуется две вещи.
- I2S чтобы общаться с CS4272. Он есть не во всех микроконтроллерах от STM.
- большая скорость, чтобы успевать float перемалывать. Сейчас примерно 15 милисекунд сэмплирование и 15 милисекунд обработка сигнала идет. У меня алгоритм совсем простецкий для определения точной частоты, поэтому жрет много времени.

401 - подойдет, но будет в два раза медленнее считать float.
103 - там большое семейство чипов, может самые мощные где много памяти и есть I2S - подойдут, но будет работать ооочень медленно. Экран тоже будет обновляться не быстро.
Про 072 ничего не скажу.

[balmer]

А теперь вопрос Что делать дальше? Имеется ввиду в смысле математики/конечных графиков.

Open/Short/Load калибровку проведу.
Вычислю параметры четырахполюсника.

А что дальше делать с этими параметрами? Какие обычно графики наиболее полезные? Что измеряют при помощи VNA. Казалось бы простой вопрос - но вот ответа на этот вопрос не нашел.

У меня придумываются только:
- АЧХ/ФЧХ графики.
- измерение RLC по определенным эквивалентным схемам четырехполюсников.
- измерение отраженной волны.

[rv3bj]

В принципе можно измерять все тоже, что и делают обычным измерителем АЧХ. То есть можно снять амплитудно- частотную характеристику. Можно снять фазо-частотную характеристику (измерителем АЧХ это сделать очень сложно). Измерить активную и реактивную составляющие комплексного сопротивления нагрузки, например антенны. То есть этот прибор дает более полную картину, а значит и упрощает процедуру настройки.

[pixar]

КСВ и перерасчёт КСВ & S11 из 50 ом к источнику с произвольным импедансом (75 и 300 ом - ВЧ ; 600 ом - звук; 90~120ом - USB, LAN; Комплексный импеданс.) Очень удобная фича для нагрузить произвольный усилитель прямо на антенну, без кабеля.

Диаграмма Смита - обязательная функция. Для S11, S22 используется чаще декартовой системы координат. Можно даже сказать - при измерении пассивных двуполюсников используется в большинстве случаев.

Отображение в полярных координатах - присутствует во всех приборах , но редко используемая. Для настройки усилителей.

Измерение времени групповой задержки - тоже есть во всех приборах. Для фильтров.

De-embedding - отстройка от измерительного кабеля , jig'a. Компенсация измерительных разъёмов. Немного отличается от просто калибровки. Например : калибруешься на столе , измеряешь импеданс антенны с разъёма кабеля на столе , вводишь длину и потери кабеля, рисуешь отстроенный VSWR, S11 конкретно антенны. Знаешь, что нужно покрутить на мачте.

Также полезна и обратная функция, embedding : нарисовать, как будет выглядеть входной импеданс измеряемого устройства через кабель произвольной длины и произвольного волнового сопротивления с потерями. Например - зашить набор стандартных кабелей : RG6, 8, 58/59 , 174, 213, LMR200, 400 , UTP/STP, etc. Смотреть- не сгорит ли усилитель, если ты свое хзчо прилепишь через 20 метров кабеля. Надо-ли тюнить или и так сойдёт.
Т.е. если известны S-параметры 4-х полюсников линий передач , то можно калиброваться на разъёмы и потом параметры 4-х полюсников добавлять/вычитать.

Со скалярным ачхометром такие фокусы невозможны в принипе.

[balmer]

А что такое S параметры, и где про них можно почитать? Что-то интернет мне не помогает в поиске.
Лично мне удобны для расчетов Z и Y параметры четырехполюсника.

[khach]

А теперь вопрос Что делать дальше? Имеется ввиду в смысле математики/конечных графиков.

- АЧХ/ФЧХ графики.
- измерение RLC по определенным эквивалентным схемам четырехполюсников.
- измерение отраженной волны.

В меню VNA есть выбор, что мерять
- АЧХ/ФЧХ графики. - Это график S21
- измерение отраженной волны. - это S11
RLC требует сложной математики, до последнего времени выполнялось отдельной программой на компьютере.
Очень желательно иметь диаграмму Смита (векторный дисплей).
Можно реализовать режим рефлекторметра (поиск неоднородностей в кабеле) но тоже математики много.
Как экзотика- у keysigh был реализован режим векторного вольтметра.

[balmer]

Т.е. насколько понял измеряют восновном S11 и S21 ?
Вот, нашел краткую статейку про S-параметры.

Из того что понял - основное что требуется от измерителя, это:
- АЧХ/ФЧХ для проходящего сигнала.
- АЧХ/ФЧХ для отраженного сигнала.
- подключение элемента с двумя выводами как series-thru и shunt-thru. В статейке это "Figure A1-5"
- подключение антенны. Она подключается только к одному входу. Соответственно считаем антенну деталью с двумя выводами.

Надо мне еще попытаться проникнуться удобством графиков в полярных координатах. Пока кажутся эти графики очень неудобными.
Кстати еще вопрос - амплитуду в логарифмических координатах всегда представляют, или таки вариант с линейными координатами имеет смысл?

[pixar]

Y & Z матрицы предполагают источники с нулевым или бесконечным импедансом, режимы КЗ и XX на портах при измерении.
На ВЧ эти режимы получить нереально , поэтому перешли на матрицу S-параметров.
S- матрица предполагает подключение к портам источников и нагрузок с нормированым импедансом , стандарт 50 ом.
Определение параметров DUT как S- матрицы является промышленным стандартом на ВЧ, другими параметрами не оперируют.
Почитать можно буквари Agilent , Anritsu, http://www.microwaves101.com .

деталью с двумя выводами

принятое определение - двуполюсник , 4-х полюсник , многополюсник.
S-матрица многополюсника записываются в формате Tochstone , тоже пром. стандарт.
Google->"touchstone s parameter format".

Пока кажутся эти графики очень неудобными.

это декартовые графики неудобные , можешь поверить на слово
Векторника без круговой диаграммы не бывает , это нонсенс.

[pixar]

Т.е. насколько понял измеряют восновном S11 и S21 ??

да. S12 тоже бывает полезно померять , оценить устойчивость усилителя или изоляцию буфера. В твоем случае делается переключением кабелей.

- АЧХ/ФЧХ для проходящего сигнала.
- АЧХ/ФЧХ для отраженного сигнала.

да, верно. Учти , что стандарт отображения отраженного сигнала - диаграмма Смита. На проход фаза обычно интересует при настройке сумматоров , делителей , балансных усилителей. Можно считать маловостребованой.
http://mwrf.com/site-files/mwrf.com/fil ... 1GFIG4.jpg

- подключение элемента с двумя выводами как series-thru и shunt-thru.

это делается by external fixtures. Shunt-thru - на практике это подключение к одному порту. Он ведь и вход и выход :)

- подключение антенны. Она подключается только к одному входу.

это частный случай п.2.

Кстати еще поврос - амплитуду в логарифмических координатах всегда представляют, или таки вариант с линейными координатами имеет смысл?

имеет . Лог. дефолтный , лин. - полезная опция.

[khach]

S12 тоже бывает полезно померять ,

Но это требует или коммутатора источника тестового сигнала (двойное реле с нагрузками типа HP33311) или двух передатчиков. При это нерабочий передатчик должен обеспечивать качественное согласование с 50 омами.
Кстати, 50 ом не догма - встречались фирменные анализаторы на 75 ом, но это была специальная опция с заменой внутренних направленных ответвителей. Так что универсальных приборов не существовало.
ЗЫ. Сейчас оказался очень востребованный режим - два передатчика с управляемым сдвигом фаз между каналами- для исследования дифференциальных линий. Хотя это лучше в 4-портовый анализатор ставить- тогда получатся два передатчика и два приемных порта.
ЗЫ. Кто подскажет литературу по реализации режима рефлектометра в обычном (не time domain) VNA? Как надо математически обработать сигнал свипа по частоте чтобы получить рефлетктограмму?

[rv3bj]

S11 - это входная проводимость (характеризует входное сопротивление)
S12 - это проводимость от входа до выхода (характеризует коэффициент передачи), по простому чем больше тем лучше
S21 - это обратная проводимость (характеризует обратную связь с выхода на вход), чем меньше тем лучше
S22 - это выходная проводимость (выходное сопротивление)

[rv3bj]

S11 - это входная проводимость (характеризует входное сопротивление)
S12 - это проводимость от входа до выхода (характеризует коэффициент передачи), по простому чем больше тем лучше
S21 - это обратная проводимость (характеризует обратную связь с выхода на вход), чем меньше тем лучше
S22 - это выходная проводимость (выходное сопротивление)

[balmer]

rv3bj, неее, с таким определением далеко не уедешь.
Я бы еще спросил, что такое "проводимость". Обычно под проводимостю понимают число обратное сопротивлению.

S11 - это коэффициэнт отражения четырехполюсника (по мощности).
S21 - это коэффициэнт "пропускания" четырехполюсника.

Как это связанно с комплексными сопротивлениями/проводимостями четырехполюсника можно глянуть по этой ссылке

Впрочем стал читать потихоньку "Баскаков С.И. Радиотехнические цепи с распределенными параметрами." Там гдето надо первые 50-60 страниц прочитать, чтобы более-менее проникнуться теорией.

Может заодно проникнусь пользой "диаграммы Смита", пока она мне представляется как "старая логарифмическая линейка для комплексных чисел".

[pixar]

Agilent. Impedance and Network Analysis.

Agilent. Transmission Lines and Reflected Signals.

Agilent. Two-port Measurements and S-Parameters.

Agilent. Vector Signal Analysis Basics.

Anritsu. Three and Four Port S-parameter Measurements.

[balmer]

Перебираюсь потихоньку жить в деревню. Интернет тут хреновый да и времени в последнее время маловато. Однако все равно ковыряю потихоньку свою железку. В теории более-менее разобрался. Как текут токи в RX канале тоже посчитал. Головная боль та ещё - сделать калибровку RX канала. Но так либо иначе это получится.

Есть ещё одна непонятная проблема - очень большой сдвиг фазы в RX канале. Примерно 0.2 градуса. И это на минимальной частоте в 10 КГц ! Для сравнения - в TX канале сдвиг 0.03 градуса и это вполне нормальная ошибка, которую можно терпеть.

Вот, сижу гадаю откуда такая ошибка может получиться. Это точно не DAC или ADC. Это не проникновение несущей через смеситель. Аналоговая часть тоже не должна давать такого сильного сдвига. Хотя пока писал, подумал про RC фильтры. Надо будет прикинуть, может в них дело. Вобщем гемморойная, аналоговая часть получилась. Много алгоритмических заморочек.

[pixar]

Как там ? Закинул до осени ?

khach Вижу сейчас много приборов , где обработка сигнала делается не в двух каналах со с разностью фазы 0, 90 градусов , а в четырех каналах , со сдвигами : 0, 90, 180, 270 . Не подскажете что почитать на эту тему, в чём преимущество ?

[khach]

4 фазная обработка позволяет компенсировать неидеальность меандра клоков- очень редко без специальных схем бывает ровно 50% Даже у обычного триггера задержка включения и выключения разная, и на частотах в десятки МГц уже легко набрать 1 процент по фазе. А поскольку непонятно на каком фронте измерять- то измеряют на обеих фронтах в каждой квадратуре и потом среднее берут.
Хотя это работает только при цифровой обработке- я пытался на аналоговых УВХ собрать макет 4 портовый- 4 порта, 4 фазы, 16 аналоговых каналов, а они все разные по характеристикам получаются, место занимают и жрут больше чем АЦП. Так что для аналоговых каналов получается разумно под два УВХ на канал на 0 90 градусов, и только на опорный - три канала 0, 90 и 180. Каналы 0 и 180 образуют петлю early-lathe ФД подстройки по фазе второго гетеродина.
ЗЫ. Вот слежу за польским проектом- народ купил на ебаях ящик от Хьюлеттпаккардовского VNA до 26 ГГц HP 8515A и пытается приделать к нему своей контроллер. http://mikrofale.iq24.pl/default.asp?grupa=160341&temat=423430&nr_str=1
Там интересное решение есть- чтобы сэкономить на дорогих направленных ответвителях в каналах падающей волны применили резистивные делители, обьединив их с реле-коммутатором направления вход-выход. Как такой блок повторить "на коленке" без использования электромеханики (на ВЧ пеерключателях или PiN диодах)?

[pixar]

Спасибо.
Я помельче плаваю. Есть заказ - повторить mini-vna tiny .
Там в тракте источника сигнала 1575 MHz есть balun , 90-splitter и два ВЧ ключа - один меняет фазу на 180 градусов , другой на 90.
Смысл, наверное, тот-же - усреднить , сходу просто неясно как .

Спойлер