16-08-2010, 0:57
Waldek, dziękuje za Twoje uwagi.
ad1. Filtr jaki jest każdy widzi - przy takim rzędzie filtru nie ma się co spodziewać rewelacji - przy pewnych założeniach/ograniczeniach i ich świadomości powinien wystarczyć (o tym poniżej).
ad2. Zdaję sobie sprawę po co Helmut wrzucił tam ten100 ohmowy rezystor - ale mógł to zrobić w postaci jednego rezystora 50R podciągniętego do VDD. Przy ustawionym Imax= 17mA dla kodeka (2k2), na 100R dla DC robi sie VDD-1,7V - to jest juz poza bezpiecznymi granicami specyfikowanymi przez AD (VDD - 1,5V)
ad3. to też wiem, ale nie jestem przekonany czy jest to naprawdę potrzebne na wejściu Ery - na wyjściu 100% zgoda.
Teraz moje zmiany i pomiary.
Po pierwsze nie zaobserwowałem żadnych różnic pomiędzy rozwiązaniem Helmuta (2 x 100R równolegle z tym, że jeden z nich do VDD a drugi za kondensatorem do masy), a pojedynczym rezystorem 50R do VDD - zostawiłem to drugie.
Po drugie - nie zaobserwowałem różnic zmieniając obciążenie nieużywanego wyjścia /IOUT - zmieniłem i zostawiłem na 25R (27 bo taki miałem z szeregu) ponieważ uważam, że tak jest zgodnie z dokumentacją. Obydwa wyjścia będą obciążone wtedy tą samą impedancją (IOUT jest obciążone równoległym połączeniem 50R podciągniętym do VDD oraz wyjściem filtru)
Co do samego filtru: wartości dobierałem empirycznie; bazowałem na fabrycznych cewkach SMD, których nie zmieniałem (3x 22nH dokładnie takie jakie sugerował Helmut) - najlepsze IMHO rezultaty były w konfiguracji potrójne pi z pojemnościami równoległymi na we/wy - wartości kondensatorów 4p7/8p2/8p2/4p7. Co ciekawe ze wstępnych symulacji (QUCS) wychodziło mi 8p2/15p/15p/8p2, ale w praktyce taki filtr ciął zbyt wcześnie (rozrzut parametrów cewek? a jak nie to to co?) W każdym razie dla podanych pojemności otrzymałem następujące cha-ki:
(zdjęte pojemności sprzęgające z DDS i tam wpiąłem się ze źródłem sygnału - badałem cały tor z ERą włącznie za pomocą HP8714B)
[attachment=1398][attachment=1399][attachment=1400]
Na pierwszej fotce dopasowanie w paśmie przepustowym - SWR max 1,6 - myślę, że może być - w tym miejscu układu nie jest to najistotniejsze; na kolejnej tłumienie w paśmie zaporowym; na ostatniej zafalowanie w paśmie przepustowym. To nie jest duże, ale martwi mnie to, iż cha-ka opada od 2MHz do 480MHz o około 3,5..4 dB - nie wiem co o tym myśleć - w pierwszym momencie myślałem, że to kwestia ERy, ale wg pdf'a nie powinno być tam wiecej spadku niż dziesiąte części dB - czyżby jednak filtr?
Kolejne pomiary na analizatorze widma.
O ile dla KF oraz 2m sprawa jest prosta - druga harmoniczna w odstępie na poziomie ok -40bB, trzecia -50dB i to wszystko co można zobaczyć w widmie - tak jak np tu (VFO 150MHz):
[attachment=1401]
... o tyle dla częstotliwości bliskich "punktu Nequista" (jak to kolega Paweł go ochrzcił
) produktów w widmie jest znacznie więcej (niestety). Sama częstotliwość fclk/2 (600MHz) nie jest akurat istotna, bo tam żadnych szkodliwych produktów nigdy nie ma. Szkodliwe produkty (zgodnie z teorią DDS) leżą "lustrzanie" do 600 MHz w "parasolce" o amplitudzie sinx/x (czyli np dla 480MHz oprócz drugiej oraz trzeciej harmonicznej należy sie spodziewać prążka na 720MHz) - dopiero tam filtr "ma co robić":
[attachment=1402]
N powyższej fotce oprócz częstotliwości podstawowej (marker) widać na prawo kolejno produkt niepożądany DDS (720MHz), następnie druga harmoniczna (960MHz) oraz 1,2GHz - clock DDS - co ciekawe sygnał ten jest stały, na poziomie ok -20dBm niezależnie jaką częstotliwość generuje DDS. To co jest interesującego na tej fotce to prążek na lewo - jego częstotliwość to 240 MHz - jego pochodzenia nie potrafię wytłumaczyć (poniżej zaznaczony markerem):
[attachment=1403]
Co ciekawe nie jest to fpodstawowa/2 - prążek ten jest lustrzany (?) - przesuwa sie w górę wraz ze zmniejszaniem się częstotliwości generowanej - poniżej widać go dla f = 430MHz (ten blisko po lewej)
[attachment=1404]
by zniknąć gdzieś w okolicach 340MHZ (pierwszy po prawej) - poniżej tej częstotliwości nie obserwowałem go w widmie, jak i w zasadzie żadnych innych niepożądanych prążków w widmie (poza harmonicznymi oczywiście):
[attachment=1405]
Na koniec trochę o ograniczeniach, o których pisałem na wstępie. Nyquist na spółkę z Kotielnikowem i Shannonem twierdzili, że można "pojechać" bez niepożądanych składowych w widmie aż do fclk/2 - byli idealistami i teoretykami i rzeczywiście można mając taki teoretyczny filtr, który przepuści wszystko bez strat do fclk/2 a wytnie wszystko powyżej.
AD w swoim dokumencie o DDS nie jest już takim idealistą - zaleca, żeby maksymalna generowana częstotliwość nie przekraczała 40% fclk (czyli 480MHz w naszym przypadku i stąd ta częstotliwośc w prezentowanych przeze mnie pomiarach). Poniżej wyjaśnienie dlaczego nei ma sensu "wspinać się" wyżej - przykład dla 550MHz:
[attachment=1406]
Pierwszy po prawej to lustrzana częstotliwość 50MHz na prawo od fclk/2 (czyli 650MHz) - tego można próbować wyciąć lepszym filtrem; ostatni na prawo to fclk stały i ciągle taki sam. To co znajduje się na lewo (cała rodzinka ich tam jest
) nie da się wyciąć żadnym filtrem niestety (leżą w paśmie użytecznym)
Cha-ka zwartego NWT (wy->we) zgodnie z oczekiwaniami opada o ok 13dB (4dB filtra + 9 dB przetwornika logarytmicznego AD8307) i o tyleż wspina się do góry przy rozwartym we/wy (skalibrowanym) ograniczając dynamikę przyrządu do nieco ponad 70dB dla pasma 70cm.
[attachment=1407][attachment=1408]
Reasumując:
1. Zmiany obciążenia IOUT, /IOUT, wydają się nie mieć większego wpływu na jakość sygnału wyjściowego i jego produkty składowe
2. Filtr zaproponowany przez Helmuta (v2.2) nie wydaje się być optymalnym
3. Operowanie w okolicach pasma 70cm nie odbywa się w tak "czystych" warunkach jak dla niższych pasm (istnieją składowe nie będące harmonicznymi sygnału pożądanego)
4. Operowanie powyżej 480MHz jest dość karkołomne - mogą w widmie pojawiać się produkty o odstępie gorszym niż 30dB w stosunku do sygnału pożądanego - w każdym razie trzeba to robić z pełną świadomością i odpowiednio interpretować wyniki. Poniżej ~480MHz wszystkie produkty niepożądane są na poziomie lepszym niż -40dB od sygnału podstawowego.
Na koniec pytanie - czy można wykonać ten filtr lepiej? tzn tak, by jego transmitancja nie opadała tych 4dB ze wzrostem częstotliwości? zastanawiam się, czy spróbować wykonać ten filtr raz jeszcze z cewek powietrznych własnoręcznie nawijanych i (podpierając się oczywiście obliczeniami) dobrać elementy jeszcze lepiej? Zwiększyć jego rząd rezygnując z wejściowego tłumika dopasowującego (-2dB) przed ERą? Do zyskania jest ewentualnie te 4dB dynamiki w paśmie 70cm - to były by kolejne godziny pomiarów i 4dB dynamiki zysku - zastanawiam się czy jest sens "kruszyć kopię"... Jakie jest Wasze zdanie?
Rozpisałem się trochę, ale mam nadzieję, że pomogłem niektórym zrozumieć jakie są ograniczenia technologii DDS tak by lepiej i świadomiej interpretować wyniki pomiarów w przyszłości.
Pozdrawiam,
ad1. Filtr jaki jest każdy widzi - przy takim rzędzie filtru nie ma się co spodziewać rewelacji - przy pewnych założeniach/ograniczeniach i ich świadomości powinien wystarczyć (o tym poniżej).
ad2. Zdaję sobie sprawę po co Helmut wrzucił tam ten100 ohmowy rezystor - ale mógł to zrobić w postaci jednego rezystora 50R podciągniętego do VDD. Przy ustawionym Imax= 17mA dla kodeka (2k2), na 100R dla DC robi sie VDD-1,7V - to jest juz poza bezpiecznymi granicami specyfikowanymi przez AD (VDD - 1,5V)
ad3. to też wiem, ale nie jestem przekonany czy jest to naprawdę potrzebne na wejściu Ery - na wyjściu 100% zgoda.
Teraz moje zmiany i pomiary.
Po pierwsze nie zaobserwowałem żadnych różnic pomiędzy rozwiązaniem Helmuta (2 x 100R równolegle z tym, że jeden z nich do VDD a drugi za kondensatorem do masy), a pojedynczym rezystorem 50R do VDD - zostawiłem to drugie.
Po drugie - nie zaobserwowałem różnic zmieniając obciążenie nieużywanego wyjścia /IOUT - zmieniłem i zostawiłem na 25R (27 bo taki miałem z szeregu) ponieważ uważam, że tak jest zgodnie z dokumentacją. Obydwa wyjścia będą obciążone wtedy tą samą impedancją (IOUT jest obciążone równoległym połączeniem 50R podciągniętym do VDD oraz wyjściem filtru)
Co do samego filtru: wartości dobierałem empirycznie; bazowałem na fabrycznych cewkach SMD, których nie zmieniałem (3x 22nH dokładnie takie jakie sugerował Helmut) - najlepsze IMHO rezultaty były w konfiguracji potrójne pi z pojemnościami równoległymi na we/wy - wartości kondensatorów 4p7/8p2/8p2/4p7. Co ciekawe ze wstępnych symulacji (QUCS) wychodziło mi 8p2/15p/15p/8p2, ale w praktyce taki filtr ciął zbyt wcześnie (rozrzut parametrów cewek? a jak nie to to co?) W każdym razie dla podanych pojemności otrzymałem następujące cha-ki:
(zdjęte pojemności sprzęgające z DDS i tam wpiąłem się ze źródłem sygnału - badałem cały tor z ERą włącznie za pomocą HP8714B)
[attachment=1398][attachment=1399][attachment=1400]
Na pierwszej fotce dopasowanie w paśmie przepustowym - SWR max 1,6 - myślę, że może być - w tym miejscu układu nie jest to najistotniejsze; na kolejnej tłumienie w paśmie zaporowym; na ostatniej zafalowanie w paśmie przepustowym. To nie jest duże, ale martwi mnie to, iż cha-ka opada od 2MHz do 480MHz o około 3,5..4 dB - nie wiem co o tym myśleć - w pierwszym momencie myślałem, że to kwestia ERy, ale wg pdf'a nie powinno być tam wiecej spadku niż dziesiąte części dB - czyżby jednak filtr?
Kolejne pomiary na analizatorze widma.
O ile dla KF oraz 2m sprawa jest prosta - druga harmoniczna w odstępie na poziomie ok -40bB, trzecia -50dB i to wszystko co można zobaczyć w widmie - tak jak np tu (VFO 150MHz):
[attachment=1401]
... o tyle dla częstotliwości bliskich "punktu Nequista" (jak to kolega Paweł go ochrzcił
) produktów w widmie jest znacznie więcej (niestety). Sama częstotliwość fclk/2 (600MHz) nie jest akurat istotna, bo tam żadnych szkodliwych produktów nigdy nie ma. Szkodliwe produkty (zgodnie z teorią DDS) leżą "lustrzanie" do 600 MHz w "parasolce" o amplitudzie sinx/x (czyli np dla 480MHz oprócz drugiej oraz trzeciej harmonicznej należy sie spodziewać prążka na 720MHz) - dopiero tam filtr "ma co robić":[attachment=1402]
N powyższej fotce oprócz częstotliwości podstawowej (marker) widać na prawo kolejno produkt niepożądany DDS (720MHz), następnie druga harmoniczna (960MHz) oraz 1,2GHz - clock DDS - co ciekawe sygnał ten jest stały, na poziomie ok -20dBm niezależnie jaką częstotliwość generuje DDS. To co jest interesującego na tej fotce to prążek na lewo - jego częstotliwość to 240 MHz - jego pochodzenia nie potrafię wytłumaczyć (poniżej zaznaczony markerem):
[attachment=1403]
Co ciekawe nie jest to fpodstawowa/2 - prążek ten jest lustrzany (?) - przesuwa sie w górę wraz ze zmniejszaniem się częstotliwości generowanej - poniżej widać go dla f = 430MHz (ten blisko po lewej)
[attachment=1404]
by zniknąć gdzieś w okolicach 340MHZ (pierwszy po prawej) - poniżej tej częstotliwości nie obserwowałem go w widmie, jak i w zasadzie żadnych innych niepożądanych prążków w widmie (poza harmonicznymi oczywiście):
[attachment=1405]
Na koniec trochę o ograniczeniach, o których pisałem na wstępie. Nyquist na spółkę z Kotielnikowem i Shannonem twierdzili, że można "pojechać" bez niepożądanych składowych w widmie aż do fclk/2 - byli idealistami i teoretykami i rzeczywiście można mając taki teoretyczny filtr, który przepuści wszystko bez strat do fclk/2 a wytnie wszystko powyżej.
AD w swoim dokumencie o DDS nie jest już takim idealistą - zaleca, żeby maksymalna generowana częstotliwość nie przekraczała 40% fclk (czyli 480MHz w naszym przypadku i stąd ta częstotliwośc w prezentowanych przeze mnie pomiarach). Poniżej wyjaśnienie dlaczego nei ma sensu "wspinać się" wyżej - przykład dla 550MHz:
[attachment=1406]
Pierwszy po prawej to lustrzana częstotliwość 50MHz na prawo od fclk/2 (czyli 650MHz) - tego można próbować wyciąć lepszym filtrem; ostatni na prawo to fclk stały i ciągle taki sam. To co znajduje się na lewo (cała rodzinka ich tam jest
) nie da się wyciąć żadnym filtrem niestety (leżą w paśmie użytecznym)Cha-ka zwartego NWT (wy->we) zgodnie z oczekiwaniami opada o ok 13dB (4dB filtra + 9 dB przetwornika logarytmicznego AD8307) i o tyleż wspina się do góry przy rozwartym we/wy (skalibrowanym) ograniczając dynamikę przyrządu do nieco ponad 70dB dla pasma 70cm.
[attachment=1407][attachment=1408]
Reasumując:
1. Zmiany obciążenia IOUT, /IOUT, wydają się nie mieć większego wpływu na jakość sygnału wyjściowego i jego produkty składowe
2. Filtr zaproponowany przez Helmuta (v2.2) nie wydaje się być optymalnym
3. Operowanie w okolicach pasma 70cm nie odbywa się w tak "czystych" warunkach jak dla niższych pasm (istnieją składowe nie będące harmonicznymi sygnału pożądanego)
4. Operowanie powyżej 480MHz jest dość karkołomne - mogą w widmie pojawiać się produkty o odstępie gorszym niż 30dB w stosunku do sygnału pożądanego - w każdym razie trzeba to robić z pełną świadomością i odpowiednio interpretować wyniki. Poniżej ~480MHz wszystkie produkty niepożądane są na poziomie lepszym niż -40dB od sygnału podstawowego.
Na koniec pytanie - czy można wykonać ten filtr lepiej? tzn tak, by jego transmitancja nie opadała tych 4dB ze wzrostem częstotliwości? zastanawiam się, czy spróbować wykonać ten filtr raz jeszcze z cewek powietrznych własnoręcznie nawijanych i (podpierając się oczywiście obliczeniami) dobrać elementy jeszcze lepiej? Zwiększyć jego rząd rezygnując z wejściowego tłumika dopasowującego (-2dB) przed ERą? Do zyskania jest ewentualnie te 4dB dynamiki w paśmie 70cm - to były by kolejne godziny pomiarów i 4dB dynamiki zysku - zastanawiam się czy jest sens "kruszyć kopię"... Jakie jest Wasze zdanie?
Rozpisałem się trochę, ale mam nadzieję, że pomogłem niektórym zrozumieć jakie są ograniczenia technologii DDS tak by lepiej i świadomiej interpretować wyniki pomiarów w przyszłości.
Pozdrawiam,
.