RF network analyzer

[khach]

В mini-vna tiny скорее формирователь верхней и нижней боковой полосы, который потом подчищается фильтрами. Судя по приемному тракту- там все в цифре обрабатывается.
Рекомендую глянуть http://www.mikrocontroller.net/topic/351273 через гуглопереводчик.

[pixar]

а чем там в цифре обрабатывать ?
на плате атмега .
В комп , согласно протоколу , выдаются готовые данные : амплитуда и фаза точки измерения.

[pixar]

Калибровочные кривые minivna-tiny. На каждую точку по частоте фаза измеряется в 4-х каналах : 0, 90, 180 и 270.
Есть режим минимизации шума , в котором каждая точка измеряется до 8 раз с усреднением.
Живой прибор сейчас есть , если что интересно - могу померять.

[khach]

Калибровочные кривые minivna-tiny. На каждую точку по частоте фаза измеряется в 4-х каналах : 0, 90, 180 и 270.

Судя по разрыву фазы- в приборе три поддиапазона. переключаются чуть выше 1 ГГц и 1.6 ГГц. Интересно, с чем синхронизирована (если синхронизирована) частота выборки АЦП?
Для меня к сожалению такие схемы не актуальны, т.к диапазон ограничен возможностями RFFC5071-85MHz to 4200MHz LO Frequency Range и 30MHz to 6000MHz Mixer Frequency Range
да и достать RFFC5071 тяжело.
А мне вот свалили задачку построить векторник на базе Г4-141 и 142 (диапазоны 38-53 и 53-78 ГГц). При том генераторы миллиметровых волн-лампы, т.е никаких более низких частот в схеме нет. Как привязаться по фазе-загадка.

[pixar]

у меня , по расчётам, получилось 4 поддиапазона :
band_1 ( 1 ~ 1050 ) = LO (1576 ~ 2525) - IF(1575);
band_2 ( 1050~1575 ) = LO (2526 ~ 3151) - IF(1576);
band_3 ( 1576~2625 ) = LO (3151 ~ 4200) - IF(1575);
band_4 ( 2626~3000 ) = LO (1050 ~ 1425) + IF(1575).

На картинке калибровки нет точки разрыва 2625 MHz.
http://www.knietzsch.com/amateur_radio/imgC5.jpg
Как ещё может сканароваться диапазон 1576~3000 ?

[balmer]

А меж тем наступила осень , буду медленно и неспешно пилить эту железку дальше .

Напомню на чем остановился. Сделал платки:
Кому интересно - схемотехника тут.
- ADC+DSP для обработки на CS4272+STM32F407.
- SA612 x3 в качестве высокочастотных смесителей + TS464 как буфера.

Немного поигрался с этим и понял недостатки - это высокие шумы, низкий динамический диапазон.
Отношение минимума сигнала к максимуму порядка 3000. Это очень плохо. Учитывая, что CS4272 который выдает 18 бит без шума.
Причем у SA612 есть определенная нелинейность по усилению, поэтому коэффициэнты усиления для калибровки по диапазонам Short-50Ом и 50Ом-Open отличаются на примерно на 5%.

А теперь по порядку, что плохо:

- SA612 имеют очень низкую перегрузочную способность (вплоть до прямого детектирования FM радиостанции Маяк на кусок провода 20 см)
- делать буфера на TS464 (там все 4 ОУ в одном корпусе) - это очень плохо. Как там написанно, что -70 dB проникновение каналов, так в реальности и получается.
- CS4272 обязательно нужно использовать с дифференциальным включением, иначе через виртуальную землю тоже получается проникновение каналов, порядка -70 dB. Так-же без дифференциального включения очень сильно проникают шумы из системы питания.
- подключение SA612 по мостовой схеме в TX канале, это жуткий гемморой. Математику для пересчета более-менее осилил. И даже без калибровки вполне получилась точность лучше 10%. А после простейшей Open-Short калибровки лучше 1% на частоте 1 МГц, но дальше в эти дебри лезть не хочется. Непонятно как учитывать/компенсировать емкость и индуктивность резисторов моста.

В соответствии с выявленными недостатками буду переделывать схемки.
Видимо буду заказывать на заводе платки, потому как хочется качественную землю, с кучей переходных отверстий под микросхемами.

PS: Пока как замена SA612 больше всего нравится AD834 , она и хорошую линейность имеет и может работать на очень низких частотах (начиная с 1 КГц) и стоит недорого 3-4$.

[khach]

Ну у меня пока очередной редизайн под новые микросхемы. Приехал LTC2348-18 8 каналов с одновременной выборкой, 18 бит 200ksps, пытаюсь освоить его интерфейс и сопрячь с STM32. Пока вытанцовывается мелкая CPLD для сопряжения и загрузка в микроконтролер через DCMI ( интерфейс камеры) иначе не успеваем
Пока возился с АЦП- линеары выпустили новый смеситель LTC5549 до 14 ГГц. Но от 2 ГГц снизу. Поэтому прийдется делать два поддиапазона- ВЧ и НЧ. Смеситель пока не приехал.
Обнаружил, что бренды в своих приборах тоже экономят- направленный ответвитель стоит только на отраженную волну, а на падающую- резистивный делитель. Вот пытаюсь понять как должна выглядить математика, если в падающем канале мы имеем сумму падающей и отраженной волны с каким то сдвигом по фазе относительно той отраженной, что получаем на направленнике. Как это все считать?

[balmer]

А меж тем купил себе новый компьютер, теперь наслаждаюсь разрешением монитора 1920x1080 и скоростью SSD. Поставил Ubuntu. Осваиваю потихоньку KiCAD (потому как в бесплатную Eagle PCB уже плата не лезет).

А меж тем вопрос! Как сделать простенький убогенький спектроанализатор на интервал 50-300 МГц?
Что нибудь типа такого?


Хочется чего нибудь, чтобы можно было собрать и оно работало без настройки.

[khach]

Если убогенький и на 50-300 то просто купить свисток RTL2832U и поставить любой понравившийся софт. У меня знакомые приделывали свисток вместо модуля ПЧ С4-60 и были очень довольны. Конечно полоса обзора 1 МГц всего, но часто этого достаточно.
А вот если надо лезть выше 1 ГГц, то можно обсудить, но в отдельной теме. Можно конечно повторить http://scottyspectrumanalyzer.com/ но он уже устарел морально.
PS. Для анализатор спектра надо бы динамический диапазон указать потребный, а то иначе разговор будет безпредметный.

[balmer]

Мне интересно посмотреть гармоники у генератора до и после фильтра. Т.е. RTL2832 она же восьмибитная (если не ошибаюсь), и врядли подойдет для такой задачи.

Думается, что нужен широкий динамический диапазон, но скорость сканирования не важна. Даже если скажем будет зеркальный канал принимать +-10 КГц то это тоже на результат не особо повлияет. Ну будет 2 пика с небольшой расстройкой частоты, ничего сташного. Но хочется динамический диапазон хотябы 70 дБ.

Так что скорее важна чистота сигнала гетеродина. Впринципе мне даже подошел бы чисто синусоидальный сигнал с возможностью перестройки 50-200 МГц.

[khach]

Преобразователь 8-битный, но 8 бит- это мгновенный динамический диапазон. Т.е в полосе 1 Мгц действительно нельзя различить два сигнала с разностью амплитуд 40 дб. Но для гармоник мгновенный ДД ненужен- все вытянет АРУ, т е коэффициент усиления радиотракта будет разный при измерении основного сигнала и гармоники. Из за этого конечно потеряется калибровка по амплитуде, и в измеряемый сигнал надо будет подмешивать сигнал-метку известной амплитуды от ГСС. И только тогда сравнивать уровни гармоник с уровнем метки (шкала в дБ скорее всего будет достаточно точной при небольших разностях в амплитуде).
Самоделку кстати тоже прийдется калибровать по амплитуде, ГСС нужен обязательно. Ну и поскольку у синтезаторов на самоделке большой шаг перестройки, то без SDR ПЧ (Merqury в данном случае) оно малоработоспособно. А при широкой полосе обзора надо еще кусочки спектра сшивать в софте.
Может пообсуждать анализатор в отдельной теме чтобы эту не захламливать.

[barby67]

Мне интересно посмотреть гармоники у генератора до и после фильтра.

Могу дать "поносить" FANWT - как генератор, есть DDC на LTC2209 можно использовать как анализатор - динамика 100 дБ, есть убогий "анализатор" на базе ППП и NWT до 4,4 ГГц - динамика 70 дБ. Обращайся...

[balmer]

barby67 О! Огромное спасибо. Правда не факт, что смогу скоро воспользоваться этим важным предложением (если вообще смогу).

А то получается "дурная бесконечность". Чтобы настроить фильтр на 30 МГц делаем анализатор цепей на 100 МГц. Чтобы настроить анализатор - думаем сделать генератор на 300 МГц

Теперь смогу думать в другом направлении. Буду готовить софт для анализа.

[balmer]

Начал потихоньку дальше делать.

Сейчас переписываю общение с компьютером с Python/Qt на C++/Qt.
Несколько причин:
- Все таки запустить стороннему человеку скомпилированный исполняемый файл значительно проще, чем настроить библиотеки под Python.
- Интерфейс на Python + mathplotlib + qt получается очень тормозным.
- Хочется разрабатывать/отлаживать код на компьютере, а потом его напрямую использовать на STM32. С Python приходится код математический два раза писать.

Usb Com port под Linux в Qt завелся на удивление хорошо.

Нашел простую библиотечку для вывода графиков http://www.qcustomplot.com/ . Она не только простая, но и достаточно быстрая. Т.е. можно выводить графики в Realtime на компьютере со скоростью 60 fps.

Осваиваю потихоньку KiCAD . После Eagle нравится наличием нормальных шорткатов. Но конечно еще осваивать и осваивать. Пока еще не нашел нормальных скриптов, чтобы сконвертировать проекты из Eagle в KiCAD.

Про железо не пишу, потому как особых проблемм нет. На моем варианте платы на SA612 конечно динамический диапазон слабоват (примерно 65 dB), но это не особо мешает разрабатывать софт. Да, когда придут AD834, сделаю еще один вариант входной части, учту так сказать ошибки прошлого.

[khach]

Нашел простую библиотечку для вывода графиков http://www.qcustomplot.com/ . Она не только простая, но и достаточно быстрая.

Только диаграммы Смита с курсорами в ней нет Хотя вроде и обещают в будущем. Ну и под STM32 портировоать Qt графику не получится- слишком тормозная, мне пришлось двух платную систему городить- STM32 -сбор данных, Raspberry PI- графика под Qt и коммуникация по сети. Монстр получился по габаритам.
Вопрос- у меня первая ПЧ 10.7 МГц, стоят 4 пьезофильтра покупных. Оказалось, что со временем в них расползается фаза сигнала (сдвиг по фазе в разных каналах меняется относительно сдвига при калибровке). Что можно посоветовать в этом случае? Термостатирование фильтров (припайка к корпусу каждого фильтра транзистора-подогревателя)? Ввести канал самокалибровки по ПЧ?

[balmer]

Ну и под STM32 портировоать Qt графику не получится.

Под STM32 буду конечно свою графику делать - простую-простую. Только для того, чтобы прибор можно было использовать без компьютера.

Оказалось, что со временем в них расползается фаза сигнала

Насколько расползается фаза сигнала?

[khach]

Насколько расползается фаза сигнала?

Градуса 2-2.5 где-то. На 10.7 МГц это соответствует изменению времени задержки где-то в пол-наносекунды. Т.е осциллографом не промерить. Или нужен анализатор цепей с измерением групповой задержки в фильтре (двухчастотный тестовый сигнал похоже нужен). Вроде существуют фильтры с нормированным изменением времени задержки в партии, но где такие найти- неизвестно. Буду экспериментировать с термостабилизацией, но это всю разводку перепахивать надо.

[balmer]

Два градуса - это очень прилично.
Тоже себе таких фильтров заказал недавно Потому как измерять нечего.

Вот только не очень понимаю - как такой фильтр может выдавать стабильную задержку. Вот у него полоса пропускания 200-300 КГц, и на этой полосе он крутит фазу наверно на 720 градусов? Т.е. порядка двух градусов на килогерц. Т.е. достаточно уйти полосе пропускания на 1 КГц от температуры, и будет такой сдвиг. Вроде верные рассуждения?

В этом смысле просто фильтр низких частот (что-бы отсечь гармоники) значительно надежнее...

[khach]

Да вот как то раньше о групповой задержке в фильтрах не задумывался. Оказалась она где-то такая как на рисунке, хотя свои фильтры я не промерял пока - около 5 мкс с разбросом до 1 мкс по диапазону, чем узкополоснее фильтр, тем сильнее разброс на краях диапазона. На самом деле неравномерность задержки по диапазону для измерений не важна, т.к частота ПЧ у меня выставляется с помощью фапч. А вот для схем со "свободной ПЧ" это похоже критически важно.
Попытаюсь сделать медный мостик между корпусами фильтров и подогреть их до одинаковой температуры.
PS. оказывается существовали фильтры типа flat GDT или просто GDT type filters, но их выпуск прекратили в начале 2000. Использовались они в Hi-end FM приемниках, с полосой под сотню кгц. Будем искать по мусорникам.

[balmer]

Целая микросекунда разницы min/max задержки. Еще больше, чем думал.

Чтобы до конца понять серьезность проблемы - можно замерить два графика. Один при комнатной температуре, а другой при 100 градусах (феном например греть от паяльника).
Скорее всего ФЧХ сохранит форму, но "уедет" вбок. Вот интересно на сколько КГц уедет. Можно тогда будет попытаться рассчитать требуемую температурную стабильность.