RF network analyzer

[balmer]

А теперь чайниковский вопрос!
Как происходит процесс снятия параметров четырехполюсника?
В терминологии S параметров не готов думать, поэтому буду говорить про Z параметры.

Смотрим википедию






Тоесть нам надо вычислить 4 параметра. Соответственно надо 4 уравнения. Насколько себе представляю - такое получается измеряя сначала в прямом, а потом в обратном направлении четырехполюсник? В случае симметричного четырехполюсника можно не переставлять деталь, а предположить, что z11=z22, z12=z21 ? И соответственно обойтись без перетыкания детали? Пока предстваления о порядке действий при измерениях у меня находятся в самом зачаточном состоянии.

[balmer]

А меж тем скопипастил Open-Short-Load калибровку из RLC измерителя. Большинство графиков смотреть неинтересно, так как абсолютно ровные линии. Но вот и парочка с кривыми.


Конденсатор теперь всегда в отрицательной области. Т.е. индуктивное сопротивление успешно вычлось калибровкой.


На резисторе 10 Ом на высоких частотах небольной рост мнимой части 0.3 Ом на 100 МГц. Но это не ошибка измерения. На платке резистор 10 Ом припаял чутка дальше, чем перемычку для short калибровки. Вот оно и показывает эти 0.2 nH набежавшей индуктивности.

Теперь надо еще Transmission калибровку сделать, и отлично все будет
Тут подумал - мне же от VNA многого не нужно. Чтобы комплексные сопротивления измерял (емкости там, индуктивности, параметры антенны). Чтобы АЧХ/ФЧХ фильтров показывал. Ну и чтобы параметры кварцев измерял. Так что, до состояния "можно более-менее пользоваться" уже достаточно недолго осталось.

Да, ещеж хочется более широкого динамического диапазона! Но это будет после того, как платки с ithead придут. Если не накосячил, то будет мне дифференуиальный вход на ADC и AD834 на входе.

[pixar]

есть семпл TI's CDCM6208V1, если что интересует - могу запаять повключать её.
спектр нечем погдядеть , только верить даташиту.

[balmer]

Прикидывал, куда можно прикрутить CDCM6208. Для VNA она мне не нравится. Хотя если там можно сделать два канала, у которых не ползет фаза со временем. то можно использовать.

Она интересна для ключевых смесителей радиоприемников. Например для такого.

Возможно это имеет смысл для расширения частотного диапазона, чтобы верхняя граница VNA была порядка 500 МГц. Хотя, еслибы думал о действительно высоких частотах, то лучше бы собрал на основе IQ модуляторов/демодуляторов типа TRF3701 / TRF371109 . Т.е. например берем две TRF3701 . При помощи одной делаем частоту F+1КГц, при помощи другой - F+2КГц, если питать от одного генератора - будет стабильная фаза .

PS: Вот мало мне по теории подсказывают. Сейчас сижу - голову ломаю, какой замещающей схемой представить кусок кабеля. Даже 20 см это довольно длинный получается на 100 МГц, пока туда-сюда волна сходит уже почти четверть волны набежит.

В виде последовательно включенного сопротивления (которое включает в себя индуктивность) и параллельно включенной проводимости (которая включает в себя емкость) - кусок кабеля не представляется, ошибка в этом случае настолько дикая, что даже плюс с минусом путается.

А вот в виде вращения фазы более-менее представляются щупы, но ошибка все равно подозрительно высокая, порядка 20% надо дальше думать. То ли это мои 3 см неэкранированного провода так сильно влияют, то-ли где-то теорию недоучитывал.

Это думаю про transmision калибровку потихоньку.

PPS: Нашел один интересный вариант. Суть такая - щупы представляются как кусок волновой линии с точечными RLC элементами на конце. Но нужны два щупа разной длинны (причем надо замерить разницу). Получается short-short калибровка.

PPPS: Еще вопрос - нет ли простого способа сделать переключатель сигнала. Чтобы минимум 80 dB ослабления давал бы? Естественно для 50 ом канала. Тогда можно было бы сделать двухпортовую полностю симметричную систему (переключая генератор между RX/TX каналами). И калибровка, и снятие всех четырех S параметров сильно бы упростилась.

[balmer]

Нашел статью, в которой обмеряли SMA коннекторы. Таким способом вполне можно сделать достаточные для Open-Short-Load калибровки штуковины. Еще бы найти параметры для Female-Female SMA.

[khach]

PPPS: Еще вопрос - нет ли простого способа сделать переключатель сигнала. Чтобы минимум 80 dB ослабления давал бы? Естественно для 50 ом канала.

Я сумел достать оригинальные механические переключатели HP8762B (двойной переключатель со встроенной нагрузкой на неиспользуемом канале. До этого была самоделка из 4-портовго DISEQ переключателя. управляющая электроника выброшена, плата выковырена из родного корпуса и сидела в коробочк с SMA раземами. ПИН диодами управлял самодельны драйвер. Но вот на 80 дб подавления неиспользуемого канала рассчитывать не приходится- максимум 40-45 дб, да и то двойные диоды в каждом плече и коробочка напихана свч поглотитлем. Ну и она низкие чатоты режет , завал уже на 100 мгц начинается. Конечно индуктивности управления ПИН диодами были увеличены.

[EW1UA]

Еще бы найти параметры для Female-Female SMA.

Какие параметры?

[balmer]

В конце концов нужны Z или S параметры четырехполюсника. Но параметры из статьи тоже подойдут (т.к. они пересчитываются в параметры четырехполюсника).
Можно в конец этой статьи глянуть
Т.е это параметры коаксиальной линии - delay, loss, Z0. И небольшая последовательная индуктивность или параллельная емкость в конце линии.

[pixar]

есть такие ключи - ADG918 , HMC194. до 50 МГц дадут развязку 60 дБ на один ключ.
В miniVNA-Tiny стоит последовательно пара 918-х , внизу диапазона дают не хуже 70 дБ на корявой плате.
80-90 дБ кросспойнт - это уже больше механическая конструкция : фрезерованый корпус,
ключи в двух уровнях и развязки по цепям управления.

[balmer]

Точно! Про ADG918 речь уже шла весной.

Впрочем видимо достаточно будет подавать напряжение на 1 порт. Так как для того, что хочу измерять почти всегда s12 = s21. А если еще что-то симметричное, типа фильтра, так и s11 = s22.

Так что заказал себе SMA male-to-male и SMA female-to-female коннекторов и буду дальше пилить софт.

Причем возможно даже SA612 на новой платке не буду менять на AD834, сделаю только выход дифференциальный (для увеличения динамического диапазона) и подкорректирую ширину проводников (чтобы ближе к 50 Ом было волновое сопротивление). Потому как "Работает - не трож!".

[balmer]

Начал настраивать tx канал. По этому поводу график.




Красный и синий графики - это графики амплитуды на tx канале.
Красный график - с подключенными щупами, когда вход и выход лежат близко друг к другу (и соответственно емкость небольшая между ними есть).
Синий график - при открученном tx щупе.
Верхний в линейных, нижний в логарифмических координатах.

Хорошо видно crosstalk между ОУ (потому как они в одном корпусе находятся). Если от него избавиться - будет еще +20 dB динамического диапазона. Это впрочем можно сделать и программно. За счет дифференциального входа надеюсь еще 10 dB получить.

[balmer]

Сделаю одно нескромное предложение - про "поработать бесплатно". Нет ли у кого желания (и достаточного умения), чтобы разработать платку для радиочасти на AD834 и TS462 и нескольких analog switch? А я соответсвенно такую платку вытравлю, и вставлю вместо текущей? Причем - в чем делать платку - неважно.

Просто у меня явно не хватает опыта, чтобы развести такую платку с первого раза. Поэтому вторую версию радиочасти буду делать практически такую же как и первую, но с дифференциальный выходом.

[xDevs]

Ну давайте попробуем, только схему дайте

[balmer]

Нарисую приблизительную схему (надеюсь к завтрашнему дню управлюсь). Но там надо понимать, что если НЧ часть будет определенно правильная, то вот как должна выглядеть ВЧ часть - до конца не уверен.

[balmer]

Нда, начал тут разбираться в текущей схеме (которая была во многом скопирована не глядя). Есть таки один непонятный момент про коэффициэнт усиления. И раньше обращал внимание на эту странность, но забыл потом.

Обратите снимание на IC1A (который в RX канале). Судя по номиналам R24, R29 = 330К и R25, R26 = 4.7К там должен быть огроменный коэффициент усиления K = 2*R24/R25 = 140 . Двойка из-за того, что подается сигнал на положительный и отрицательный вход. Однако там и по логике такой коэффициент не нужен, и фактически он другой. В реальности коэффициент усиления K = 20. Несколько раз уже проверил и номиналы резисторов и амплитуды сигналов.

Причем с REF и TX каналами все логично. Коэффициент усиления измеренный и рассчитанный примерно совпадают.


Вот еще немного размышлений. На рисунке блок-схема радиочасти.

Нас тут интересуют коэффициенты усиления.
Вот к примеру REF Channel - канал, который нужен для определения фазы генератора. С генератора сигнал поступает на резистивный делитель, K=0.1 (который делит амплитуту сигнала по напряженияю в 10 раз). Потом на смеситель на SA612A у которого коэффициент усиления K=2 (это коэффициент усиления вместе с ФНЧ). Далее идет ОУ который усиливает сигнал до 2.5 V. Это практически максимум, который можно подавать на вход ADC. В ref канале нет проблем с шумами, так как он измеряет практически неизменный по амплитуде сигнал.

RX имеет значительно больший коэффициент ослабления K=0.1. Это соответственно плохо влияет на уровень шумов в канале.
TX канал с коэффициентом ослабления K = 1/3 это тоже плохо, но терпимо. Сейчас вот сижу, думаю, как бы уменьшить коэффициенты ослабления. Теоретически замена на AD834 должно в этом помочь.

[EW1UA]

Судя по номиналам R24, R29 = 330К и R25, R26 = 4.7К там должен быть огроменный коэффициент усиления K = 2*R24/R25 = 140.

Вы забыли про R23 и R27.

[balmer]

Осциллографом измерял напряжение входное после R23 и R27.
Теоретически они не должны влиять?

PS: Кстати пока рассматривал коэффициенты усиления - заметил небольшой косяк R37=150K, R41=330K - а должны быть равного номинала.

[pixar]

должен быть огроменный коэффициент усиления K

все номиналы срисованы с фотки .
в канале КСВ напряжение с моста на входы ОРА попадет через делители напряжения :
1:2 (R19/R21, R14/Rx),
1:10 ( R13/R12, R18/R20)
и ещё дифф. делитель R14, R15, R19) , поэтому там Ку повыше.

R37, R41 разные - скорее всего результат настройки , автор подгонял Ку, а на К29 забил. Я это так понял.
Влиять будет на CMRR. Привильно, конечно, их сделать одинаковыми.

Теоретически они не должны влиять?

теоретичеcки должны.
самое правильное - нарисовать в спайсе модель и посмотреть . Причем модель усилителя и смесителя тоже критично , тк Ку в одном канале большой. А без этих заморочек конечно проще по реальному сигналу настроить , что там и делалось на протяжении 4-х ревизий.

[balmer]

О, pixar ты как знаток теории. Может ты можешь подсказать, как увеличить динамический диапазон в область низких напряжений?

К каналу TX у меня особых нет претензий. Да, там деление в 3 раза по напряжению, но это терпимо. Можно было бы сделать деление в 2 раза, но это не особо бы повлияло на динамический диапазон.

В RX канале тоже достаточно деления в 3 раза амплитуды. Непонятно почему там в 10 раз? По амплитуде сигнала достаточно разделить на 3. Чем плох такой вариант?

[xDevs]

Как определитесь, кидайте финальную схему в личку, будем рисовать
Импедансы сигналов тоже укажите.