RF network analyzer

[balmer]

С увеличением частоты RLC измеритель плавно превращается в "RF network analyzer"

Долго думал - делать/не делать. Но в связи с тем что сделал SDR радиоприемник и для улучшения его характеристик надо как-то настраивать антенны и входные фильтры. Определенно буду делать эту железку

Сейчас пока на этапе определения элементарном базы.

В качестве фазового/амплитудного детектора буду определенно использовать AD8302
Но у него есть пару недостатков.
- неточное определение фазы вблизи нуля
- не определяет знак фазы

Эти недостатки легко устраняются, если можно "потвикать" сигнал от генератора частоты и делать сдвиг фазы между сигналом идущем на нагрузку и на вход AD8302.

Тут есть два варианта:
- применить RC цепочки для сдвига.
- применить генератор, в котором есть сразу два выхода, у которых разные фазы

В случае RC цепочек можно применить бюджетный AD9850. Мне ограничения 30 МГц верхней частоты хватит пока.
Во втором случае можно применить AD9958. Тут уже можно замахнуться на частоту в 100-150 МГц.

Правда AD9958 - это "печка", которая греется на 0.5 Вт. Возможно даже радиатор навесить придется сверху. И питается он от 1.8 Вольта напряжения, так что как-то конвертировать придется step-down преобразователем. Сразу встает вопрос шумов от катушки индуктивности.

Есть еще проблема - какой выходной буфер поставить после генератора. Пока первое, что нашлось - это ADA-4789. Он и от 5 V питается и имеет солидный запас по частоте.

Еще один вопрос - насколько качественно надо фильтровать сигнал с выхода DDS. Определенно придется сделать несколько полосовых фильтров, но вот какого порядка и сколько? Чем переключать фильтры? Подойдут ли обычные реле в маленьких корпусах. А может и 74HC4066 прокатит для переключения....

АЦП скорее всего буду применять внешний. Ибо проще поставить 24 битный медленный ADC, чем мучаться с недостатком точности на 12-ти битном.

Вобщем много вопросов пока.

[erebus]

Такие конструкции уже есть. Гуглите "DG8SAQ VNWA" или "MiniVNA". У меня первый вариант - очень рекомендую. К сожалению, kit'ы для самостоятельной сборки уже не продают, так что покупка влетит в копеечку.
А если не нужно измерение фазы, то есть куча разных модификаций FA-NWT. Как раз подойдёт для настройки фильтров, а с направленным ответвителем можно и КСВ антенны измерить.

[balmer]

К сожалению схемы "DG8SAQ VNWA" не нашел.
Схему "MiniVNA" нашел.

Ну что могу сказать про MiniVNA - это первый вариант схемотехники, только там вместо AD9850 поставлен AD9851. Из схемы почерпнул очень занятный высокочастотный переключатель - HMC197 Но конечно платить за железку в которой деталей на 1500 руб цену в 15 тыс. руб както не очень хочется.

[erebus]

Да, автор VNWA охраняет свою интеллектуальную собственность и схемы в открытый доступ не выкладывает. Но железо там предельно простое и принцип работы описан автором в статьях. Вот прямо как написано - всё так и есть, все фичи - в софте.

Можете ещё посмотреть конструкцию N2PK VNA.

Ну а платить или собирать самому - это вопрос извечный...

[balmer]

N2PK VNA - да, это тоже интересная конструкция. Смотрю по ней какие надо применять RF трансформаторы. Там DDS схема несколько устарела, сейчас значительно проще и лучше на Ad9958 собрать.

Если и буду покупать, то Rigol DSA815 или похожее. Дороговато правда, как для радиолюбителя.

У меня основной смысл от разработки самому - научиться радиоэлектроннике в диапазоне 1-100 МГц.

[erebus]

Rigol DSA815 - это спектранализатор, а не векторный анализатор цепей. Есть опция со встроенным трекинг-генератором, что позволяет использовать его в качестве скалярного анализатора для измерения S21 (а с дополнительным мостом и для S11). Но фазу он не покажет.
Для радиолюбителя прибор, конечно, пока дороговат, но согласитесь, впервые радиолюбитель может вообще задуматься о покупке такой техники. До сих пор либо надо было добывать "гробы" типа СК4-... или паять самому.

А вообще, если не нужно измерение фазы, то посмотрите на скалярный анализатор NWT. Работает по принципу наших старых Х1-... Внутри перестраиваемый генератор на DDS и амплитудный детектор. Их много было разных версий, последняя кажется называется NWT500.

[balmer]

Глянул на NWT500 и теперь знаю на чем буду делать радипередатчик . На AD9957! Крутая штука, будет практически идеальное подавление зеркального канала

Посмотрел на все железки, и всетаки для начала сделаю самую простую конструкцию.
- AD9850 как генератор
- AD825 как выходной буфер генератора. Он как раз предназначен для работы на емкостную нагрузку. Да и для частот до 30 МГц более чем достаточно.
- для фазового сдвига - обычные RC цепочки и 74HC4053 для переключения конденсаторов
- детектор на AD8302
- ADC пускай будет встроенное в STM32. Нам главное точность получить порядка 1% фазы и сойдет.

Для антенн и фильтров того диапазона, что пользуюсь - этого более чем достаточно.

[erebus]

Ого, про китайскую версию на AD9957 я и не знал. Я имел в виду исходный вариант на AD9858 с сайта http://dl1alt.de.

Походу автор удалил схемы со своего сайта. А раньше были...

Насчет выходного усилителя, можно взять что-нибудь из current-feedback усилителей, AD810 или нечто более современное. Какая разница, на какую нагрузку он может работать, если его выход всё равно будет соединен с выходом прибора через 50 Ом?

[barby67]

Мне ограничения 30 МГц верхней частоты хватит пока.

Пока - это на неделю? А, если серьёзно, что бы научиться RF дизайну необходимо сделать хороший приёмник, сначала классический - аналоговый, а потом, поняв что выжать из него больше ничего не получится перейти к цифровой обработке с вытекающими многобитными АЦП и ФПГА. Для начала рекомендовал бы это:http://www.scottyspectrumanalyzer.com/msaslim.html

[balmer]

Приемник сделал. Вот так выглядит. Обычный SDR. Хорошо работает на диапазонах 40 м - 17 м. Ниже 5 МГц работает плохо, из-за того, что входной фильтр один, который режет частоты выше 18 МГц. Теперь знаю, что это важно. И прием на третьей гармонике будет сильно мешать.

А собрать сначала простую конструкцию хочу потому, что есть у меня большие пробелы в понимании высокочастотных трансформаторов и согласовании высокочастотных цепей.

[barby67]

Ну, ППП сделать не мудрено. Нужно пробовать супергетеродин с несколькими преобразованиями...

[balmer]

А вот тут мы подходим к вопросу о важности приборов. Супергетеродин сам по себе не сложный. Там сложные фильтры и согласующие трансформаторы. Наличие прибора, который позволяет видеть АЧХ до 30 МГц - сразу позволяет весь гемморой убрать.

Вот в моем простейшем приемнике с использован такой вариант генератор + фазовращатель

При наличии осциллографа I/Q balance очень просто настраивается. Это уже проверил на практике, подавление зеркального канала сразу получилось отличное.

Аналогично с фильтрами ПЧ, если есть АЧХ метр, то настроить просто. Это мои теоретизирования

PS: Лучше бы мне кто сказал - можно применять биполярный транзистор включенный по схеме с общим коллектором на высоких частотах? Думаю можно ли BFG135 использовать как буферный каскад на выходе DDS.

[erebus]

можно применять биполярный транзистор включенный по схеме с общим коллектором на высоких частотах?

Можно. Скорее всего придётся включить резистор в несколько десятков Ом в цепь базы, чтобы не было возбуждения на ВЧ. Или найти подходящую ферритовую трубочку.

[barby67]

можно ли BFG135 использовать как буферный каскад на выходе DDS.

Можно, но добиться линейности в широком диапазоне трудно. Тут проще ОУ и MMIC.

[SmarTrunk]

Самый недорогой отечественный анализатор цепей 0,3...1300МГц.
http://www.planar.chel.ru/Products/Meas ... ent/tr1300
Дорожает. Стоил раньше 60. Делают в Челябинске.

[balmer]

Эк. Не хватает мне деталек, а раз придется заказывать все равно, то буду делать DDS на AD9958.

Насколько понимаю на его выходе достаточно поставить трансформатор T1-6T (как в miniVNA), а потом уже ФНЧ и парочку аттенюаторов (чтобы тестировать усилители). Насколько понимаю - никакого буферного ОУ не требуется. То есть DDS не сгорит если закоротить выходную обмотку трансформатора, но в то-же время его мощности достаточно, чтобы работать на 50 ом нагрузку.

Кстати можно сделать аттенюаторы на 10 dB на HMC190 и SMD резисторах в 0603 корпусах на частоту до 200 МГц? Можно ли сделать на 20 dB аттенюатор? Не будет ли через закрытый свич просачиваться сигнал?

[barby67]

асколько понимаю на его выходе достаточно поставить трансформатор T1-6T (как в miniVNA), а потом уже ФНЧ

По большому счёту да (если подавать сигнал на согласованную нагрузку и выходной мощности достаточно).

резисторах в 0603 корпусах на частоту до 200 МГц? Можно ли сделать на 20 dB аттенюатор?

Можно и 40 dB сделать, и работать будет уж до Гига точно. А, вот 2 * НМС190 (на один аттенюатор) = дорого и бестолково, как мне кажется. Если уж тратится то брать ступенчатые аттенюаторы с цифровым управлением, либо ключи подешевле и с большей изоляцией поискать, скажем ADG919.

[balmer]

Определился приблизительно со списком деталей.

Обвязку по питанию и выходу сигнала для AD9958 возьму отсуда .
То есть тут нужны будут
Стабилизаторы tps79318 , tps79333 , TPS76833
Трансформаторы T1-6T
Попробую еще купить генератор CVHD-950-100.000 , может не слишком дорого стоит.

Входную часть скопирую из VNWA. Там где слайд "Prinzip des VNWA von DG8SAQ" Только вместо миксеров SA612 поставлю AD8302. Их 3 штуки таки придется ставить. Впрочем они дешевые, так что не страшно.

ADC возьму внешний, например LTC2439-1. Потому как 12 бит встроенного ADC в STM32 не хватит. Считаю так, AD8302 позволит измерять с точностью около 0.1 градуса в районе 90 градусов сдвига фаз. Это минимум 1800 сэмплов. В STM32 потеряем минимум 1 бит сверху из за несоответствия диапазонов напряжений и 1 бит снизу из-за шумов, уже не хватает точности.

Пока не определился по таким деталькам:
- из чего бы попроще сделать аттенюатор.
- делать/не делать дисплей.

[barby67]

- из чего бы попроще сделать аттенюатор.

Выбирай :http://217.34.103.131/products/attenuators_sm_digital.shtml

- делать/не делать дисплей.

Это вопрос стратегический... Делать ли прибор портативным?
Опорный генератор сразу делай на 400 - 500 МГц, т.е. отфильтровываем 5-ю гармонику от 80 - 100 МГц генератора. На 400 у меня есть, могу презентовать.

[balmer]

С дисплем пожалуй определился, буду такой прикручивать.

Спасибо. DAT-31R5-SN+ вроде есть в продаже на utsource. Теперь другая проблема - для этого аттенюатора нужно питание -3V. Видимо придется искать, как сконвертировать +5V в -3V. Впрочем думаю ICL7660 вполне подойдет.

Входные коаксиальные коннекторы FME формата видимо надо делать...

Про опорный генератор. Через кучу ступенек не получится перепрыгнуть сразу.

Видимо придется в несколько этапов делать.
- сначала модуль, который общается с компьютером и выводит на дисплей.
- простой модуль, который который измеряет отраженную волну на AD8302 + AD9850 + конденсаторы для фазового сдвига.

Потом наберусь опыта и можно будет уже сложную штуку сделать на 3-х AD8302 + AD9958 + аттенюатор + ADC внешний.