RF network analyzer

[pixar]

Только хотелось бы спуры ДДС подчистить фапч на 105-115МГц.

а насколько эта петля будет быстрее собственно мах2781 ?

У Вас как то была идея - складывать ДДС и подпорку на смесителе с подавлением зеркального канала .
Получилось что-нибудь из этого ?

[khach]

Только хотелось бы спуры ДДС подчистить фапч на 105-115МГц.

а насколько эта петля будет быстрее собственно мах2781 ?

В этом случае (перестраиваемая опора) мах2781 будет работать в целочисленном режиме. Совсем другие требования к ФНЧ. Можно расширить полосу до мегагерц. Т.е перестраиваться будет очень быстро (минус задержки на переключение поддиапазонов ГУН внутри самого мах2781).

У Вас как то была идея - складывать ДДС и подпорку на смесителе с подавлением зеркального канала .
Получилось что-нибудь из этого ?

Идея работает, в макете на всякий случай дорезаю нежелательную боковую ФНЧ. Проблема только в том, что использую квадратурные (однополосные) смесители от MCL, а они дорогие и труднодоставабельные. Так что к любительскому повторению хотелось бы научится делать 90 градусные мосты самому. Ну и спуры ДДС не нравятся- есть несколько десятков пораженных точек по диапазону. Похоже, что надо подчищать сигнал с помощью ФАПЧ. Но подчищающий синтезатор на 100-115 выходит как-то криво, вот думаю сделать на двойную частоту 200-230 а потом поделить на два внутри мах2781 в опорном канале.
Эта пляска с бубном только из за использования AD9850 в качестве генератора мелкого шага- все таки 10 бит маловато для качественного сигнала.
Вот незнаю, насколько точно надо настраивать разность тестового сигнала и гетеродина (10.7 МГц). Понятно, что должно пролезать в полосу фильтров первой ПЧ. Ну а как быть далее? Если вторая ПЧ будет плавающая 20-100 Кгц это очень критично? Или делать подстраиваемый второй гетеродин, что бы его частота плавала 10.5-10.6 МГц а вторая ПЧ была стабильна?
PS. Рекоменудю не пожалеть траффика и посмотреть https://www.youtube.com/watch?v=pjqnLTGseMY "Tektronix RSA306 Teardown" и наделать скриншотов- там кроме всего прочего и MAX2870 крупным планом разводка видна.

[balmer]

Эта пляска с бубном только из за использования AD9850 в качестве генератора мелкого шага- все таки 10 бит маловато для качественного сигнала.

А на каком диапазоне частот используете AD9850? Там вроде более-менее сигнал до 30 МГц. Какой схемой получается 100-200 МГц?

Подозреваю, что дело не в 10 битах. Битность вылезает на низких частотах, когда она больше, чем ошибки квантования.
Ну и на радифорумах например утверждают, что у AD9854 (12 бит) спуры больше, чем у AD9958 (10 бит).

[khach]

А на каком диапазоне частот используете AD9850? Там вроде более-менее сигнал до 30 МГц. Какой схемой получается 100-200 МГц?

AD9850 перестраивается 10-20 Мгц. Тактовая для нее 125 Мгц. 125 Мгц также идет на квадратурный мост и два смесителя, на которые подается выход ДДС после ФНЧ. Выходы двух смесителя суммируются еще одним квадратурным мостом. В зависимости от полярности можно получить 125+(10__20) или 125-(10__20) Предпочитаю использовать нижнюю боковую, т.к ее проще отфильтровать ФНЧ. Когда-то была идея поставить на выход ДДС полифазную цепь и от нее получить квадратуры, тогда был бы один 90 градусный мост на 125МГц узкополосный (простой в настройке)и обычный сумматор на разностную частоту, но с полифазником что то не срослось- с ним нежелательную боковую давило всего на 10 дб.
Ну а потом эти 125-(10-20) идут как опора для для петли фапч с коэффициентом 2, т.е 250-(20-40). Основная цель этой петли- все спуры ДДС, которые не попали в полосу ФНЧ этой петли (т.е дальше чем 500 КГц от основного тона) , зарезаются. Есть еще вариант, пока не реализованный. Если спур все-таки пролазит, то простейший коммутатор переключает полярность 90 градусного моста, т.е частота перескакивает с LSB на USB , меняются коэффициенты в синтезаторе и происходит обход спура.
Это все заморочки, надерганные из схемотехники профессиональных приборов.

[balmer]

Спасибо. Интересно было взглянуть. А что за деталь "Quadrature Phase Shifter"? И чем такая схемотехника лучше, чем просто AD9958 или аналогичный в качестве генератора?

[khach]

Квадратурный или гибридный мост- дает сдвиг фаз +90 и -90 градусов на выходе (к сожалению только в весьма небольшой рабочей полосе частот). Схемы только кусок- там синтезатор на 3 листа расписан т.к на рассыпухе сделан- прибор древний. Это достаточно часто встречающееся техническое решение для небольшого сдвига частоты- например мелкая, субгерцовая стека в генераторах. При этом в древних приборах сигнал сдвига был вообще килогерцовым- программный ДДС от процессора. В этом случае разделить полосы фильтром было невозможно- вот и применяли квадратурный (однополосный) смеситель.
Была кстати идея использовать встроенные ЦАПы STM32 для формирования такой мелкой сетки частот. Но программный ДДС отъедал много ресурсов процессора.

Мне такая схема нравится тем, что не надо каждый раз перестраивать синтезатор ФАПЧ- записывать новые константы, ждать захвата петли. ДДС быстро перестраивается, а основная петля за ним просто следит. Ну потом конечно петлю надо перепрограммировать.
Недостатки- фазовые щумы и спуры ДДС. В принципе AD9958 наверно лучше такой схемы, но цена его намного больше и потребляет он тоже больше.
С другой стороны, если квадратурный смеситель стоит между ГУН и прескалером ФАПЧ и управляется квадратурным сигналом от того же AD9958 то это получается весьма профессиональный синтезатор, но так делалось только в аппаратуре на с ГУН на ЖИГ генераторах, там где фазовые шумы сигнала уже важны.
Синтезаторы подобного типа хорошо получаются с иcпользованием MAX2150 или ADL5386 - микросхемы квадратурных модуляторов. Но для нашей задачи это наверно не рентабельно- надо попроще что-то.
В принципе дробный синтезатор дает мелкую сетку синтезатора без всяких ухищрений. Но он долго перестраивается с точки на точку, из-за этого "живой экран" у прибора не получится. А это иногда очень хочется при настройке СВЧ железяк отверткой, подгибанием и прочими методами.
А для живого экрана надо хотя бы 10 свипов в секунду, т.е при 256 точках получится меньше 500 микросекунд на точку. А за это время надо и синтезаторы перестроить, и измерения провести.
В принципе ничто не мешает не паять эту часть схемы а просто кинуть перемычку с генератора опорной частоты на вход МАХ2870 и запаять другие номиналы в ФНЧ. Получится просто медленная развертка. Конечно в софте прибора надо будет подправить тоже.

[balmer]

В принципе AD9958 наверно лучше такой схемы, но цена его намного больше и потребляет он тоже больше.

Про спуры к сожалению ничего не могу сказать.

Насчет потребления - AD9958+генератор на 25 МГц будут потреблять меньше, чем AD9850+генератор на 125 МГц. А если еще Step-Down преобразователь для 1.8V использовать, то потребление будет еще меньше.

Насчет цены - покупал AD9958 за 23$, скорее всего она стоит сравнимо с той схемой (высокочастотные ОУ не дешевые). Или даже дешевле.

[pixar]

спуры ДДС не нравятся- есть несколько десятков пораженных точек по диапазону. Похоже, что надо подчищать сигнал с помощью ФАПЧ. Но подчищающий синтезатор на 100-115 выходит как-то криво

я про скорость этого подчищающего генератора и спрашивал. У него ведь в петле нужно ставить узкополосный фильтр , который всю скорость ДДС сведёт на нет.

Насчёт смесителя с подавлением боковой - интересно, можно -ли реализовать вариант получить тестовый и гетеродинный сигналы таким смесителем , если для него:
LO - это целочисленнный синтезатор, например 4351 ;
IQ смеситель - много разных ;
и два ПЧ сигнала в квадратуре делать двумя ДДС , в диапазоне , скажем , 5~20 МГц ;
При этом можно подстраивать фазу между этими ДДС для оптимального подавления нежелательной боковой.

Tакая структура довольно просто реализуется на 2 x AD9851 и TRF372017, TRF3722 - совмещённые VCO, PLL, IQ-Mod.

[balmer]

А вот интересно - как "спуры" измерить/увидеть? Радиоприемник то собрать несложно с ADC вконце, но у него должен быть "референсный" генератор без спуров. На одну частоту несложно сделать синусоидальный генератор хороший...

[Леонид Иванович]

Получается, для начала нужно сделать что-то типа USB-SA44B, чтобы им измерять все остальное.

P.S. Читаю эту ветку, как что-то инопланетное. Неужели на самом деле есть радиолюбители, на таком уровне владеющие ВЧ?

[pixar]

спуры DDS имают большую амплитуду , до -50 ~ -70 dBc ( нормированных децибел к несущей ) и увидеть их можно любым перестраиваемым генератором в качестве гетеродина , хоть самым простым - с варикапом иил переменным конденсатором.
Это не измерение шумов и малошумящий генератор не нужен.
Можно взять si570 в чистом виде или ad4351 с целочисленным делителем в петле фапч. Если фильтр фапч делать с низкой частотой среза, то спуры опоры петли можно хорошо подавить . Приемник будет медленный , но для нечастых измерений это не очень важно.
Смеситель должен быть с хорошей динамикой , чтобы своих продуктов не добавлял.

Если измерительный приёмник гетеродинный с плохим преселектором , то будет проблема приёма по зеркальному каналу и по всяким паразитным каналам , тк у DDS спектр очень широкий - спуры , гармоники и зеркальные частоты по Найквисту. Просто для оценки можно посмотреть симулятором на сайте Analog Device - там моделируют спектр разных DDS.

Неужели на самом деле есть радиолюбители, на таком уровне владеющие ВЧ?

я не радиолюбитель и khach скорее всего - тоже. У меня softrock валяется - из любопытства спаял, а карточку купить не соберусь. Вот автор AЦП+ проц осилит - так может и доделаю

[balmer]

Кстати глянул на цены AD9958 стоит столько-же, сколько AD9951. Кстати интересный/дешевый вариант для PLL - Si5351 . Можно одной частотой питать I/Q смеситель, другую настроить для DDS генератора.

PS: И кажется вчера вечером видел "спуры" AD9830 на своем приемнике. Но надо таки сделать смеситель на синусоидальном сигнале, что-бы быть окончательно уверенным

[khach]

В поисках простого алгоритма обработки сигнала VNA набрел на патент Анрицу, наверно что то из серии Sitemaster. Только в патенте прой еще более древний -8051, чем в реале (16 битка сименса). Вся обработка делается хитрой ФАПЧ и системой ключей. Подробности читать в US6157183

[balmer]

А я меж тем довел приемник до состояния, когда надо уже мелочи докручивать. И понял таки, что анализатор вещь крайне полезная Попробовал уже парочку входных фильтров, пока бестолку. Согласовать антенну "кусок провода", фильтр и ВЧ усилитель без приборов крайне сложно. У широкополосных фильтров входная характеристика видимо "разваливается" от неправильного согласования. Узкополосные пока не пробовал, но подозреваю, что там будет еще сложнее.

PS: В процессе настройки приемника понял в чем чутка облажался в своем RLC измерителе. Дело в том, что когда используется FPU у STM32 - получаются достаточно сильные помехи по питанию. И это сильно влияет на низких частотах (сотни герц). Конденсатор на 220 мкФ уменьшил бы эту проблему. (Конденсатора не ставил, потому как тогда от USB нормально работать не будет.)

[pixar]

Попробовал уже парочку входных фильтров, пока бестолку.

А что ты , собственно, ожидаешь от применения фильтров ?
На КВ основная задача при построениии приемника - получить максимальный динамический диапазон. Промышленный шум сейчас такой , что усилитель ставить смысла нет - приведенный ко входу шум приемника со смесителем на входе меньше , чем шум эфира на выходе антенны. По этой причине малошумящие усилители на КВ не используют - они только гробят динамику , не улучшая реальной чувствительности .

Диапазонные фильтры ставят , чтобы подавить зеркальный канал (в супергетеродине ) и чтобы ослабить мощную внедиапазонную помеху , чтобы избежать перегрузки смесителя и приёма продуктов интермодуляции. В твоем случае - полосовой фильтр подавит только сигналы (и шум) , принимаемые на гармониках гетеродина. Т.к предача смесителя на гармониках гетеродина меньше , чем на основной частоте , то общий коэффициент шума приемника это не сильно улучшит.

Согласовать антенну с фильтром можно чисто по расчётам - посчитай импеданс своего куска провода по графикам для короткого излучателя (Google short ground plane antenna impedance) , потом возьми программку RFSim99 , поставь порт с импедансом, равным активному импедансу твоего провода и к нему последовательно - конденсатор , с импедансом, равным ёмкостной части ипеданса провода. Это будeт антенна .
Пририсуй свой фильтр , можно на идеальных компонентах , без потерь . К фильтру поставь второй порт 50 ом - это твой прёмник. Посмотри АЧХ в диапазоне в масштабе 10 LOG - это передача по мощности , без трансформации напряжения , покажет потери на проход от рассогласования . Потери порядка 6-10 дБ тебе особо картину не ухудшат. Кинуть 10 метров провода на дерево или на 20 м на крышу даст тебе намного больше , чем усилия по согласованию .

Если хочешь - могу тебе прислать спаяный Softrock Ensemble RX как набор для старта .

Насчет приёма излучения процессора: вкраццэ.

Монтаж лапшой с платы проца с тактовой 100 МГц - гарантия того , что устройство не пройдет сертификацию на EMI . Излучает любой провод , просто припаяный к земле .
А на сертификации измерительный приемник ставят в 5-10 метрах от устройства. А норматив на EMI на 3 порядка больше, чем ожидаемая тобой чувствительность приёмника.

SPI шина с тактовой 36 МГц лапшой до дисплея - это просто смерть приемника.

Все выводы с платы проца нужно делать через резисторы от сотни ом , лучше - через RC цепочки на обоих сторонах провода, фронты затягивать максимально , предотвращать звон фронтов. Все соединения делать витой парой 2-3 скрутки на сантиметр, длинные линии передавать балансной витой парой через балансные формирователи с медлеными фронтами, все линии нагружать балластом. На длинные витые пары одевать ферритовые фильтры. Также шину можно передать плоским FPC кабелем в экране из фольги , но тоже балансными парами и резать фронты.
Хороший сейчас вариант передать шину 10 -20 бит - LVDS Serdes на тактовой в сотни МГЦ . Передача идет по одной витой паре и у неё все помехи за твоим диапазоном.

[balmer]

А меж тем - собираю коробочку для анализатора:


И наткнулся на мелкую практическую проблему. Планировал внутри высокочастотный сигнал передавать через RG-58 кабель. Но таки не получается. Внешняя оплетка не паяется (видимо надо флюс для алюминия). И этот кабель очень жесткий и упругий. Есть ли какой другой вариант для внутрисхемных соединений? При этом конечно хочется, чтобы выход генератора не наводил помехи на вход смесителя....

Можно смеситель так расположить, что будет примерно 3 см от входного разъема, но ближе уже не получится.

[pixar]

Поздравляю , ещё одна мечта сбылась
Удобный кабель можно найти в убитом ноуте или беспроводном роутере , это кабель диаметром 1.5мм от WIFI/ BLT карточки до антенны . В ноуте его бывает до 40 см. Если соберёшься использовать такой кабель в будущем - его можно купить в виде jumper or pigtale, стоит копейки . Названия разъёма : IPEX , U.FL .
Более профессиональные разъёмы :MCX , MMCX. Они тоже легко доступны и недорого стоят.
Более надёжный ( и более толстый ) кабель - RG316 , это пром. стандарт для соединений внутри ящика.
Российские аналоги - РК50-1-11, РК50-1-22(фторопласт), РК50-1.5-11 , РК50-1.5-22 (фторопласт), РК50-2-11, -2-13, -2-16.

По конструкции - тебе немного неудобно будет пользоваться прибором в такой компоновке .
Разъёмы вход-выход лучше располагать как можно дальше друг от друга , иначе , из-за жёсткости кабелей, тебе прийдется отодвигать DUT далеко от прибора или мостить кабели петлями на столе. Для такого маленького ящика можно разъёмы поставить вообще на противоположных боковых стенках. Разъёмы SMA не очень удобны для измериловки, слишком хлипкие. Проверенный стандарт - это N-type или ссср 7/3 Экспертиза (N и Экспертиза не совместимы по резьбе), на крайний случай - TNC.
Тестовые порты лучше делать с фланцами на 2-4 винта , гайка будет постоянно разбалтываться. Ручки управления более удобно ставить выше от пола.

[balmer]

Поздравляю , ещё одна мечта сбылась

Еще до готовности - куча времени. Надо заменить смеситель от приемника прямого преобразования на смеситель на двух SA612. Возможно нужен блок входных фильтров на входе. И программировать, программировать и программировать.

С передней панелью сильно накосячил, это верно. Все разъемы слишком близко и слишком низко. Пока не собрал - все казалось удобным. Так что видимо придется делать/покупать коробочку v. 2.

С энкодерами тоже ошибся - купил самые дешевые 12 щелчков на оборот и без кнопок встроенных. В следующий раз куплю 30 щелчков на оборот и с кнопками.

PS: Вот когда пойдут графики/спектограммы - тогда будет близко к финалу

[pixar]

заменить смеситель от приемника прямого преобразования на смеситель на двух SA612.

y SA612 есть усилитель на входе, для измерителя АЧХ это может быть недостаток. Смеситель может перегружен входным сигналом, а это может привести к искажению фазы. Для измерителя линейность более важна, чем усиление.

[balmer]

Смеситель может перегружен входным сигналом, а это может привести к искажению фазы. Для измерителя линейность более важна, чем усиление.

Да, это знаю. В свое время намучался с этим в RLC измерителе. Зато добавил туда функции для измерения нелинейных искажений. Так что этот момент достаточно легко детектируется/исправляется.

А меж тем - собрал генератор:



Платы смесителя и ADC буду на стенку уже вешать. Трансформаторы ADTT1-1 которые на схеме DDS стоят - нормальные (боялся, что низкие частоты порежет). Двухкратное падение сигнала по амплитуде получается на частоте 50 КГц.

А теперь вопрос про смеситель. Да, то, что SA612A усиливает - это не очень хорошо. Заказывал по принципу - смотрим, что стоит в других анализаторах, заказываем то-же, а потом разбираемся

Теперь собственно вопрос про миксер.
Можно ли использовать такой простой вариант:

Картинку взял отсюда.

Пару проводов которые идут вниз от выводов OSCB можно подключить напрямую к AD9959 (со сдвигом фазы 90 градусов). На выходе AD9959 300 мВ сигнал, немного ослабить его можно и цифровыми методами. Для SA612A нужна амплитуда осциллятора 200-300 мВ.

Выходы подключим через простейший фильтр к входу ADC (CS4272).

Будет такая схема работать? Без входных фильтров?

PS: Внутренние соединения буду делать RG316+SMA. А внешние пускай будут RCA обычные разъемы, как в осциллографах.