RF network analyzer

baghear

Понял спасибо!!!

Реклама

khach

balmer писал(а):Схемы, которые хотел посмотреть baghear

Можно вопрос? Коммутаторы (свичи) после смесителей для чего используются? Вторые входы у них на схеме висят в воздухе. Сколько выигрыша по ДД дает дифференциальное включение АЦП? А то экспериментирую тут с STM32F7 Discovery, а у нее внешнмй АЦП на плате разведен только однопроводным подключением. Поскольку микросхема BGA то добраться до дифференциальных ножек невозможно. Вот думаю плюнуть на встроенный в плату АЦП и выташить цифровую аудио шину наружу и прицепить внешний АЦП. Но хочу сначала понять-стоит ли овчинка выделки?.
И по поводу коммутаторов вопрос- какой может ожидаться пролаз между каналами внутри свича? Динамика ведь под 100 дб, а свичи по даташиту дают только 60-70 дб изоляции. Продолжаю воевать в 2-портовым VNA, каналов на АЦП не хватает, прийдется ставить внешние коммутаторы, отсюда и вопрос.

Реклама

balmer

khach писал(а):Можно вопрос? Коммутаторы (свичи) после смесителей для чего используются?

Для уменьшения проникновения сигнала между каналами. У меня динамической диапазон порядка 95-97 dB и одного свича не хватает.

khach писал(а): Вторые входы у них на схеме висят в воздухе.

Там через резисторы 27 КОм достаточно "заземляется" на MID точку в выключенном состоянии. Но возможно этот узел у меня сделан неоптимально.

khach писал(а):Сколько выигрыша по ДД дает дифференциальное включение АЦП?

Дифференциальное включение оно очень сильно помогает против шумов по питанию. Вот есть у тебя аналоговая земля около АЦП и на плате, где расположены SA612A. В случае передачи сигнала по одному проводу шумы питания по земляному проводу между платами будут сильно мешать. Точно, что более чем в 10 раз по напряжению уменьшились шумы.

khach писал(а):Динамика ведь под 100 дб, а свичи по даташиту дают только 60-70 дб изоляции. Продолжаю воевать в 2-портовым VNA, каналов на АЦП не хватает, прийдется ставить внешние коммутаторы, отсюда и вопрос.

Те свичи которые использую, по даташиту дают около 90 dB изоляции. Пара последовательных свичей более, чем достаточно для 100 dB динамического диапазона.

Изоляция между REF каналом и RX/TX перед ADC у меня получилась порядка 65 dB. Чтобы меньше сигнала проникало из REF канала в RX/TX - делаю амплитуду REF не очень больщой перед ADC.

balmer

Думаете забил на проект? Хрен там, не дождетесь

Аналоговая часть.

Цифровая часть.

Более подробно тут.

Реклама

balmer

Собрал первый вариант нового дизайна VNA

С IDC разъемами межплатные соединения смотрятся аккуратно. И обжимать такие разъемы просто и приятно. Еще плюс - можно любой длины нарезать.
Плат теперь только две штуки. Требуется только однополярное питание +9V. На плате сейчас 2 импульсных преобразователя 9V->3.3V и +5V->-5V, но по предварительным данным они не портят сильно характеристики прибора.

Дисплей 3.2 дюйма разрешением 480x320 уже достаточно комфортен для просмотра. Параллельный интерфейс 16-ти битный с дисплеем. Так-что получается практически мгновенный отклик на действия пользователя.

С питанием чутка накосячил. LM2663 может работать при питании не выше +6V, и как-то пропустил этот момент. И вот вам результат - плата с пиленными дорожками.

Хотя есть одна алгоритмическая деталь, которая отравляет мне жизнь. Это определение частоты сигнала на входе ADC. Сейчас частота сигнала определяется динамически. Она должна быть равна 1000 Гц, но по факту плавает в диапазоне 999.6-1000.1 Гц. Буду сидеть, думать - нельзя ли ее как-нить статически посчитать.

Реклама

balmer

Новая плата порадовала в неожиданном месте.

Падение амплитуды сигнала с частотой у нее меньше. На старой плате падение на 200 МГц было порядка 35 dB. На новой плате падение амплитуды 22 dB на на частоте 200 МГц.

Это значит, что до частоты примерно в 140 МГц точность прибора практически не уменьшается.

Лично я связываю такой результат с тем, что купил качественные индуктивности в фильтр после AD9958 которые рассчитаны на ток 500 ма. В старом дизайне были непонятные noname индуктивности с aliexpress.

Примерно со 180 МГц на графике видно, как начинает работать ФНЧ, и это достаточно неплохо согласуется с тем, что должно быть.

PS: Еще одно приятное продвижение. Стал замерять частоту на входе ADC которая должна быть всегда 1000 Гц. Изменял частоту на AD9958, при сохранении разницы частоты каналов 1000 Гц. Долго измерял

В реальности у меня получилась частота 999.7748 +- 0.002. Причем это частота абсолютно не зависит от частоты выдаваемой AD9958. Приятно, черт побери. Теперь будет и быстрее сканировать и точность чутка повысится.

Реклама

balmer

Мне все больше и больше нравится новый дизайн.

График e30 (проникновение сигнала между RX и TX)

График S21 когда вход и выход закрыты заглушками

А чтобы было понятно, что это действительно реальные графики, то вот график S21, когда SMA разъемы открыты и находятся максимально близко друг к другу.

Причем это с дешевым импульсным блоком питания купленным на aliexpress. И еще двумя импульниками внутри. Специально искал спуры - не нашел.

Ну и немного пояснения к графикам. Проникновение сигнала на уровне -100 dB это практически достижимый минимум, меньше нереально с текущим оборудованием. Проникновение крайне мало на частоте 100 МГц. Т.е. экранировка более чем достаточна и что не менее важно - цепи неплохо согласованы. Ну и расстояние между RX и TX 12 см - это достаточно большое расстояние.

Косяков правда на плате достаточно много из-за невнимательности. Но это дело поправимое, фатального ничего нет.

Чтож, надо будет собраться силами, и сделать хотя-бы второй экземпляр такой-же. А потом софт допиливать потихоньку.

balmer

Запаял за вечера выходные три штучки платы. Это цифровая часть моего VNA. Когда паяешь по 3 штуки - выходит конечно сильно быстрее. Меньше времени искать детали, меньше времени смотреть на схему. Даже при таком количестве платок детали кончаются очень быстро. И цифра 100 шт конденсаторов/резисторов кажется уже совсем небольшой. Например на этой плате 7 конденсаторов номиналом 2.2 uF. 7 конденсаторов * 3 платы=21 шт, это уже довольно приличный процент от 100 шт. Конденсаторы 100 nF неожиданно кончились. На этой плате их немного, но вот на аналоговой плате их 40 шт. Сорок! Аналоговые платы паять знаачительно дольше и гемморойнее. Походу 100 nF надо заказывать уже бобину на 2000 шт.

balmer

Начал опять потихоньку полировать эту железку. Экспериментирую с полиграфией. Впринципе заламинированный лист смотрится уже более-менее. Если напечатать на цветном принтере, на фотобумаге - будет более чем достаточное качество. Плюс ламинирования - над дисплеем сперху пленка, и удобно от пыли протирать.

Но работы еще много. Думаю еще месяц потрачу на на допиливание прошивки. Потом месяц на допиливание софта, который работает под Windows/Linux. А потом еще месяц на документацию.

Кстати отвлеченные размышления. Сделать высокочастотный прибор можно не сильно дороже. Используя парочку ADF4351 (5$/шт) в качестве генераторов и три ADL5350 (4$/шт) в качестве смесителей.

Еще одно улучшение, которое надо было сразу задумывать - это 4 канада входа АЦП. Т.е. вместо одного CS4272 (или CS5361) используем 2 штуки. Заводим через два канала I2S и получаем сразу RX/TX каналы без переключения. Даже дороже не станет из-за этого, так как можно будет избавиться от трех ADG736 переключателей.

PS: Вот кстати ссылка на большую фотку, на Радиокот почемуто разместилось небольшого размера.

khach

[uquote="balmer",url="/forum/viewtopic.php?p=3163528#p3163528"]Кстати отвлеченные размышления. Сделать высокочастотный прибор можно не сильно дороже. Используя парочку ADF4351 (5$/шт) в качестве генераторов и три ADL5350 (4$/шт) в качестве смесителей.

Еще одно улучшение, которое надо было сразу задумывать - это 4 канада входа АЦП. Т.е. вместо одного CS4272 (или CS5361) используем 2 штуки. Заводим через два канала I2S и получаем сразу RX/TX каналы без переключения. Даже дороже не станет из-за этого, так как можно будет избавиться от трех ADG736 переключателей.[/uquote]
Рекомендую все таки отказаться от adf4351 и использовать adf4356- хотя по цене и дороже выйдет, но там много глюков исправлено, на ADF4351 свип идет медленно и печально из за постоянной рекалибровки диапазонов VCO. а на adf4356- быстро и с песней, особенно если контроллер программно помагает adf4356 переключать поддиапазоны.

По поводу многоканального АЦП тоже поддерживаю. А удавалось ли синхронизировать два I2S с точностью до фазы выборки сигнала? А то я разогнался на CS5368 ( 8 каналов) и оказалось, что принять такой поток нечем. Сейчас хочу "урезать осетра" до CS5364 4-канальной.
И тогда можно думать о 2-портовом VNA по типу например TTR500

Вот бы конструкцию направленников широкополосных посмотреть от этого текстроникса.

balmer

CS5364 - хороший вариант, есть на utsource.net по цене 7$/шт. Можно запустить в режиме 16 бит на сэмпл, и будет как понял работать через I2S.

Нет, синхронизировать I2S не планировал. Планировал подавать на две микросхемы REF сигнал на один канал, а измеряемый сигнал на другой. Про CS5364 надо думать, с ней можно реально упростить аналоговую часть. Не уверен, что можно будет совместить с STM32F405 в режиме сэмплирования 24 бита на сэмпл. Видимо будет проще поставить ПЛИС для обработки, тот-же Cyclone IV.

adf4356 - а где ее купить? На http://www.digikey.com есть по 43$/шт , но там если не ошибаюсь доставка в Россию недешевая, не помню сколько, но больше 100$ за посылку.

khach

[uquote="balmer",url="/forum/viewtopic.php?p=3167519#p3167519"]Нет, синхронизировать I2S не планировал.

adf4356 - а где ее купить? На http://www.digikey.com есть по 43$/шт , но там если не ошибаюсь доставка в Россию недешевая, не помню сколько, но больше 100$ за посылку.[/uquote]
У меня тоже был вариант с двумя АЦП, но тогда измеренная фаза между каналами на разных АЦП случайной получалась от каждого набора выборок. Или приходилось опорный канал переключать между АЦП с помощью свича и от него фазу отсчитывать.
ADF4356 вроде продают китайцы на АЛИ на платках. Может АД вышлет самплы ( мне когда то прислал). Ну и там с разводкой интерфейса надо мудрить для быстрого свипа. Ориентироваться на єту аппноту http://www.analog.com/media/en/technica ... N-1381.pdf хотя єто и для другой микросхемы. Там все дело в экспортных ограничениях- нельзя со штатов продавать быстро перестраиваемые синтезаторы с частотами выше 4 или 5 ггц, поэтому аппнота написана для другой микросхемы.

balmer

ADF4356 - да, теоретически доставабельная микросхема.

Есть еще мелкий вопрос - чем усиливать сигнал на таких частотах? Т.е. есть пара ADF4356 как генераторы, а смесителей 3 штуки или больше. Т.е. сигнал надо разбивать на 3-4 смесителя и почти наверняка не хватит амплитуды сигнала. Чем усиливать и стабилизоровать амплитуду усиленного?

PS: Глянул - у ADF4356 амплитуда в диапазоне 100 МГц - 4 ГГц крайне стабильна. Ниже 100 МГц идет очень быстрое падение амплитуды. Получается, что с моим текущим вариантом (который работает в диапазоне 10 КГц - 200 МГц) вариант на ADF4356 практически не будет пересекаться.

khach

[uquote="balmer",url="/forum/viewtopic.php?p=3167579#p3167579"]Есть еще мелкий вопрос - чем усиливать сигнал на таких частотах?[/uquote]
Я использовал "крестики" от минициркитс ERA-1 https://www.minicircuits.com/WebStore/d ... l=ERA-1%2B. Они до 8 ггц, так что требуют красивой разводки и аттнеюаторы по входу-выходу желательны хотя бы на 1-2 дб, иначе возбудиться могут. В низкие частоты их диапазон можно расширять почти до постоянки ( увеличивая проходные конденсаторы). Но у них растет усиление на НЧ, поэтому лучше добавить схему активной АРА ( детектор на выходе и пин-аттенюатор на входе) для стабилизации амплитуды.
Но есть другая проблема- переход с симметричной линии на выходе синтезатора на ассиметричную для усилителя. Широкополосные балуны найти тяжело.
Можно делать самому из кусков коаксиального кабеля и ферритовых бусин, но для их отладки нужен трехпортовый VNA ( один выход и два канала на симметричные порты выхода) да и места они много занимаю на плате- в сигаретную пачку потом прибор не поместиться.
Из покупных подходит например TCM1-63AX+
Можно применять балансные усилители без перехода к однопроводной схеме, что то типа HELA-10D но их гораздо труднее достать и разводка разветвляющейся диффлинии не такое простое занятие на двухслойной плате.

balmer

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=3167929#p3167929"]Я использовал "крестики" от минициркитс ERA-1[/uquote]
О! ERA-1+ стоит $0.64 на utsource, хороший, очень дешевый вариант. Правда рабочий ток 50 ма. Но нато они и гигагерцовые частоты.

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=3167929#p3167929"]Но есть другая проблема- переход с симметричной линии на выходе синтезатора на ассиметричную для усилителя.[/uquote]

А зачем делать балун? Почему нельзя неиспользуемый выход нагрузить резистором? Даже более того, например к одному выходу можно подключить одну ERA-1 и направить сигнал в сторону RX, а другой выход можно нагрузить другой ERA-1 и направить сигнал в сторону TX.

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=3167929#p3167929"]детектор на выходе и пин-аттенюатор на входе[/uquote]

Про пин-смесители можно поподробнее? Какие диоды планируется применять? Почитал, забавная это вещь. Надо попробовать собрать такой аттеньюатор на низкую частоту и промерить его своим прибором

PS: Все таки заинтересовала меня ВЧ тема, так сказать для общего развития. Завтра буду всякие платки на Aliexpres покупать (предварительно написав в этой теме, что планирую купить). Смесители, генераторы, аттеньюаторы, логарифмические детекторы. Соберу убогий-убогий стенд, чтобы параметры всякие до 4 ГГц мерить, и так сказать "прочувствовать" СВЧ на опытах.

balmer

Вот, думаю какието такие штуки надо купить, чтобы поиграться.

Пару ADF4351 как дешевые синтезаторы.

Пару ADL5350 смесителей.

Аттеньюатор перестраиваемый.

Аттеньюатор не перестраиваемый.

Ну и мост отражения.

Возможно еще логарифмический измеритель мощности.

Теоретически этого достаточно, чтобы собрать прибор из кучи платок и немного понять, как работать на гигагерцовом диапазоне.

PS: Если кто нить знает, лучшие замены для этих железок - то буду рад советам.

И кстати - народ не стесняется до гигагерца пользоваться резистивным мостом для измерения отраженной волны. Надо думать, возможно при аккуратном дизайне оно масштабируется и до более высоких частот.

musor

круто

khach

[uquote="balmer",url="/forum/viewtopic.php?p=3168045#p3168045"]А зачем делать балун? Почему нельзя неиспользуемый выход нагрузить резистором?[/uquote]
Тут две повода использовать балун- первый- балун хорошо давит четные гармоники сигнала, а у микросхем типа ADF они очень велики при использовании встроенного делителя.
Второе- резистивная нагрузка на неиспользуемый выход синтезатора на СВЧ частотах оказывается не такой уж и оммической. Из за этого плывет фаза сигнала, уровень гаромник может плыть. При использовании балуна нагрузка двух дифференциальных выходов хоть и меняется от частоты, но одинаково. Так что скажем так, балун в измериловке применять желательно, но не обязательно. Ну и все зависит от конструкции балуна, т.к даже фирменные широкополосные балуны иногда имеют неудовлетворительную частотную и фазовую характеристику в широком диапазоне частот и самоделками можно получить значительно лучшую характеристику, особенно по балансу фаз. Но для самоделок надо иметь VNA многопортовый, и тут мы получаем замкнутый круг.

Про пин-смесители можно поподробнее? Какие диоды планируется применять? Почитал, забавная это вещь. Надо попробовать собрать такой аттеньюатор на низкую частоту и промерить его своим прибором

BAR64 или BAR67 в различных вариантах включения. В зависимости от требуемого подавления обычно это или пара диодов в одном корпусе, или тройка
диодов- один на проход, два на землю. Первый вариант дает регулировку подавления на 25- 20 дб, во втором случае можно получить до 40 дб.

И кстати - народ не стесняется до гигагерца пользоваться резистивным мостом для измерения отраженной волны. Надо думать, возможно при аккуратном дизайне оно масштабируется и до более высоких частот.

Родешварц применяет резистивные мосты в своих VNA на частотах до 40 ггц. Где то я кидал фотки 20 ггц модели. Там меня заинтересовала низкочастотная часть балунов на броневых сердечниках намотанная изолированным полужестким коаксиальным кабелем- с моста можно получить от 9 кгц до 20 ггц в одной конструкции.

balmer

Кстати еще забавная подробность. Думаю как бы откалибровать железку на гигагерцовом диапазоне. Понятно, что нужен набор калибровочных мер.

Случайно набрел на эту ссылку.

В процессе использования калибровочного набора нагрузки прикручиваются к порту эталонного ВАЦ тарированным (калиброванным) усилием.

Таким забавно-простым способом обеспечивается повторяемость результатов. Причем это действительно важно. Даже на 100 МГц SMA разъем можно закрутить сильнее-слабее. Будут разные результаты. А на гигагерцовом диапазоне нужно закручивать с точностью до десятка микрон.

PS: И кстати подумал про трансформаторы/балуны в гигагерцовом анализаторе. Если предположить, что он будет работать в частотном диапазоне 100 МГц - 6 ГГц, то отношение 6 ГГц/100 МГц = 60. Тоесть ширина диапазона не слишком большая и есть все шансы намотать трансформатор, который будет отлично работать во всем частотном диапазоне.

PPS: Вобщем я в печали. Без калибровочных мер создание железа не имеет смысла, калибровочные меры стоят по 5000$

Чтож - конечно старая-добрая ссылка поможет. Но хотелось бы большего.
Есть бюджетные варианты за 500$

khach

С калибровочными мерами не все так плохо. Можно найти на е-бай секонд-хенд в приличном состоянии. Конечно надо искать с фотографиями со стороны разьемов, чтобы не было разваленных контактов, особенно на женских разьемах.
А еще можно посмотреть в сторону калибровки с подвижной нагрузкой sliding load. Она самая точная и не требует идеальной 50 омной нагрузки для калибровки. В прошлом она мало применялась для калибровки VNA со слабыми контроллерами, т.к требует продвинутой математики. Но сейчас это не проблема.
Большинство калибровочных мер sliding load имеет подвижный центральный контакт и поэтому не требует прецизионного прижима разьема тарированным ключем.