+- HomeMade (http://sp-hm.pl)
+-- Dział: Technika Pomiarowa (/forum-54.html)
+--- Dział: Przyrządy pomiarowe (/forum-58.html)
+--- Wątek: Projekt YAVNA startuje! (/thread-2927.html)
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP3GO - 06-04-2017 22:44
To jeszcze dla przykładu podam wykres ilustrujący wykorzystanie jednoczesne obu portów analizatora.
Na wykresie poniżej próba strojenia kiepskiego 4-kwarcowego filtra drabinkowego do SSB własnej produkcji.
Lewa oś (linia niebieska) to charakterystyka filtra (w dB), a oś prawa (linia czerwona) to dopasowanie na wejściu filtra (SWR). Żebym nie wiem jak kręcił trymerkami, to nie udaje mi się znaleźć lepszego ustawienia, niż to pokazane - filtr więc kiepski, ale kwarce 10MHz też nie były specjalnie dobierane, więc nie mam do nich żalu...
[attachment=12600]
Zapomniałem jeszcze poprzednio wspomnieć, że analizator YAVNA robi pomiary można powiedzieć w czasie rzeczywistym, bo z największym odświeżaniem całego wykresu nieco ponad 4 razy na sekundę, choć wtedy mamy "tylko" 200 punktów na wykres. Ale już np. odświeżanie raz na sekundę (wystarczające do strojenia) daje 800 punktów na wykres, a więc super dokładność.
Pozdrawiam,
Rafał SP3GO
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP6FRE - 07-04-2017 8:44
Witam!
Gratuluję Rafale tego wyniku!
Ale wydaje się, że nie wziął się on znikąd. Przeglądając Twoje wpisy w różnych wątkach, doszedłem do wniosku, że ten temat zajmuje Cię już od dłuższego czasu. I jak widać, konsekwencja, poparta niewątpliwą wiedzą przynosi wymierne efekty!.
Faktycznie, pomiary dla SWR około 10 są imponujące w zestawieniu z bardzo dobrymi wynikami w pobliżu dopasowania.
Do kompletu informacji brakuje mi tylko schematu mostka pomiarowego oraz sposobu jak mierzysz sygnał na jego przekątnej.
Do wyjaśnienia jest również zauważalna nierównomierność charakterystyki w środkowej części zakresu pomiarowego dla reaktancji ale to szczegół w porównaniu z tym co jest zasadniczym wynikiem prób.
Pokazana charakterystyka filtra również wskazuje na potencjał miernika. Przy tej okazji interesujący jest niewielki SWR filtra w paśmie pracy - czy filtr miał jakieś dopasowanie (LC lub transformator) do impedancji 50 omów?
Ale żeby nie było do końca tak słodko to zauważę, że wraca problem rozpoznania znaku impedancji - to co miało być główną zaletą metody 5 punktowego pomiaru nie zadziałało jak trzeba i wróciłeś do metody klasycznej. Masz już jakiś pomysł na rozwiązanie tej kwestii?
L.J.
RE: Projekt YAVNA startuje! - SQ5KVS - 07-04-2017 10:32
Filtr nie jest taki zły
Co prawda dół spory bo 3dB jak na taki filtr. Może za bardzo obciążony? Pokaż schemat
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP3GO - 07-04-2017 14:39
(07-04-2017 8:44)SP6FRE napisał(a): Do kompletu informacji brakuje mi tylko schematu mostka pomiarowego oraz sposobu jak mierzysz sygnał na jego przekątnej.
Nad ostatecznym schematem jeszcze pracuję - podeślę, kiedy będzie gotowy.
Z grubsza jednak sam mostek pomiarowy wygląda tak:
[attachment=12601]
Od strony kondensatora wchodzi sygnał w.cz. (po trafo i LPF), a INPA/INPB idą (przez kondensatory 100n) na wejścia AD8302.
Pomysł prosty i jak się okazuje skuteczny - bez zbędnych transformatorów.
(07-04-2017 8:44)SP6FRE napisał(a): Do wyjaśnienia jest również zauważalna nierównomierność charakterystyki w środkowej części zakresu pomiarowego dla reaktancji
Słusznie. Muszę poobserwować jeszcze co tam się dzieje z fazą sygnału...
(07-04-2017 8:44)SP6FRE napisał(a): Przy tej okazji interesujący jest niewielki SWR filtra w paśmie pracy - czy filtr miał jakieś dopasowanie (LC lub transformator) do impedancji 50 omów?
Zgadłeś
Z tego co pamiętam, to ten filtr był przewidziany do bezpośredniego podłączenia z obu stron do mieszaczy na bazie SA612, a więc ma impedancję we/wy na poziomie 1250 omów.
Zatem przed podłączeniem go do analizatora z obu stron dałem odpowiednie transformatory: 50 zwojów od strony filtra - 10 zwojów od strony miernika.
Mamy więc 1:5 na zwojach, a więc 1:25 na impedancji, czyli z 50 omów robi nam się właśnie około 1250 omów.
Faktycznie, SWR w paśmie pracy filtra nie jest zły
(07-04-2017 8:44)SP6FRE napisał(a): Ale żeby nie było do końca tak słodko to zauważę, że wraca problem rozpoznania znaku impedancji - to co miało być główną zaletą metody 5 punktowego pomiaru nie zadziałało jak trzeba i wróciłeś do metody klasycznej. Masz już jakiś pomysł na rozwiązanie tej kwestii?
Zgadza się. Metoda pomiaru 5-ciu napięć jest OK, ale ma swoje spore ograniczenia ze względu na detektory diodowe.
Projekt U-VNA (poprzedni) i mój pomysł wykorzystania AD8307 do pomiaru tych napięć również nie wypalił, bo ścianą nie do przebicia okazała się... "matematyka"
czyli funkcja potęgująca w obliczeniach.Projekt YAVNA (ten obecny), to jednak takie trochę płynne przejście od tradycyjnego VNA (i moje zniechęcające testy różnych sprzęgaczy), aż do analizatora bez sprzęgacza. Zamiast niego AD8302 podpięte bezpośrednio do mostka Wheatston'a.
W tym rozwiązaniu mamy AD8302, a więc niejednoznaczność znaku reaktancji. Pozostaje jego programowe wykrywanie. Mój pomysł dodatkowy w tym temacie, to prócz informacji o zachowaniu się impedancji - wspomaganie się informacją o fazie - w końcu jeśli znak reaktancji ma się zmienić, to faza musi przejść przez zero
Jednak nad procedurą rozpoznawania znaku jeszcze pracuję...
Mam jednak o tyle łatwiej, że u mnie to się dzieje w komputerze, a nie w uC, więc nie mam ograniczeń pamięci i mocy mikrokontrolera.
(07-04-2017 10:32)SQ5KVS napisał(a): Filtr nie jest taki zły
Jeśli masz na myśli ten dołeczek po środku charakterystyki filtra, to nie jest tak źle, bo tam jest jakieś 0.7dB. To co zaznaczyłem markerami, to górny poziom przepustowości i poziom przy którym spada on o 3dB, aby mniej więcej zobaczyć jakie ma pasmo...
W każdym razie filtr miał tylko posłużyć do zilustrowania pracy prototypu YAVNA na obu portach jednocześnie
Pozdrawiam,
Rafał SP3GO
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP3GO - 11-04-2017 10:44
Oto pierwsza wersja kompletnego schematu:
[attachment=12614]
Właściwie, poza mostkiem bezpośrednio podłączonym do AD8302, to nie ma tutaj nic nowego, albo specjalnie odkrywczego. Maksymalna prostota konstrukcji. Rozdzieliłem zasilanie części cyfrowej od analogowej.
Gdyby ktoś zauważył jakieś błędy, to będę wdzięczny za uwagi tu na forum.
Teraz ta trudniejsza część, czyli odpowiednie zaprojektowanie PCB...
Aha, no i jeszcze nie miałem kiedy przyjrzeć się tym nierównościom reaktancji - może jeszcze w tym tygodniu się uda.
Pozdrawiam,
Rafał SP3GO
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP2JQR - 11-04-2017 12:40
Tu link do strony z wyjaśnieniem zasady pomiaru:
http://vhfdx.at.ua/blog/panoramnyj_izmeritel_ksv/2015-09-28-114
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP3GO - 11-04-2017 13:44
Czyli okazuje się, że i podłączenie mostka bezpośrednio do AD8302 też nie jest niczym nowym - cyrylicy nie czytam, ale wnioskuję po schematach
Na pierwszy rzut oka widzę różnicę w braku rezystora na przekątnej (tego pomiędzy punktami pomiarowymi). Spróbuję i u siebie ten rezystor usunąć i zobaczyć jaka będzie różnica (może większa dynamika pomiaru?)
Do tego rozrysowany tam trójkąt napięć i wzory dobrze wyjaśniają podstawę teoretyczną tego pomiaru.
Co ciekawe - w moich dotychczasowych pomiarach nie stosowałem tych wzorów, a jedynie pełną procedurę kalibracyjną i uzyskiwałem bardzo dobre rezultaty.
Ciekawe jaka będzie różnica, kiedy zastosuję właściwe wzory zamiast (albo obok) kalibracji.
Dziękuję za tego linka Henryku! To motywacja do kolejnych eksperymentów
Pozdrawiam,
Rafał SP3GO
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP3GTG - 12-04-2017 14:00
Witam
Po zapoznaniu się z całością materiału pozwalam sobie na stwierdzenie, iż będzie to wspaniały przyrząd pomiarowy dla krótkofalowców naszej rodzimej konstrukcji.
Mam jednak propozycję aby zamiast gen. AD9851 zastosować AD9951 a za nim filtr 150 MHz. Prawdopodobnie analizator będzie wtedy można wyk. również na 2 m.
Nawet jeśli nie, to AD9951 ma znacznie "czystszy" sygnał co tutaj nie będzie bez znaczenia. Wtedy należy oczywiście bardziej się przyłożyć do wyk. mostka oraz zastosować gniazda wej/wyj typu SMA albo SMC, zastosować na .pcb ekrany dla poszczególnych bloków przyrządu a także zadbać o właściwe dla wcz. prowadzenie ścieżek połączeń między blokami.
Pozdrawiam i powodzenia
Andrzej
RE: Projekt YAVNA startuje! - SP3GO - 14-04-2017 14:33
Parę nowych informacji w temacie analizatora YAVNA...
Namierzyłem prawdopodobną przyczynę "skokowych" zmian wartości reaktancji. Okazuje się, że przyczyna leży najprawdopodobniej w samej budowie prototypu (niesymetryczność obu ramion mostka, różne długości ścieżek na obu ramionach) i związana jest z tym, że od pewnej częstotliwości przy porcie otwartym nie mamy już zerowej fazy pomiędzy sygnałami.
Oto ja wygląda faza dla portu otwartego:
[attachment=12630]
Jak widać, do częstotliwości ~13MHz faza jest zerowa, a potem następuje "załamanie" (a więc również skokowa zmiana w danych kalibracyjnych) i faza rośnie.
W rezultacie mamy skokową zmianę reaktancji przy pomiarach, a już po kalibracji, jak na przykład na tym pomiarze rezystora 470R:
[attachment=12631]
Druga sprawa, to rezystor na przekątnej mostka - okazuje się, że już go wcześniej usunąłem (ale o tym nie pamiętałem), bo nie wpływa on bezpośrednio na pomiar, a powoduje tylko zmniejszenie dynamiki pomiędzy torami pomiarowymi.
Obecnie więc (dla wyników pomiarów pokazanych poprzednio) w mostku są tylko 3 rezystory - bez tego na przekątnej.
Kolejna sprawa, to nowe wzory do obliczeń. Jak się okazuje, kiedy je zastosowałem, to wyniki były właściwie identyczne z tymi, które uzyskiwałem poprzednio. Różnica jest tylko taka, że stosując prawidłowe wzory jeszcze przed kalibracją miernika mamy wartości pomiarów zbliżone do prawidłowych. W przypadku nie stosowania wzorów, wartości przed kalibracją są fikcyjne (np. -100 omów (minus!) dla portu otwartego), ale po kalibracji wszystko jest poprawnie.
Kolejna sprawa - lepszy DDS. Zgadzam się, że ciekawym pomysłem jest zastosowanie innego, lepszego i dającego możliwość pomiaru w paśmie 2m. Być może powstanie więc kolejna wersja - póki co jednak chcę sprawdzić efekty wersji podstawowej na układzie, który już mam.
Przy dłuższej zabawie prototypem YAVNA wyszedł jednak na jaw istotny problem: aby pomiary były prawidłowe, mostek pomiarowy (i oba tory pomiarowe aż do kości AD8302) muszą być maksymalnie symetryczne. To powoduje, że użycie nawet krótkiego przewodu pomiarowego pomiędzy gniazdem miernika, a układem mierzonym powoduje zaburzenie tej symetrii i samego pomiaru.
Co gorsza w przypadku mostka nie mamy separacji pomiędzy sygnałem padającym i odbitym (jak to jest w przypadku sprzęgacza), więc oba sygnały się na siebie nakładają i nie pomoże tutaj kalibracja wykonana na końcu kabla pomiarowego (a taka kalibracja pomaga nawet dla długich kabli pomiarowych w przypadku sprzęgacza). W skrajnym przypadku (50-omowy kabel pomiarowy długości 1,5m) tak wygląda pomiar (już po kalibracji) rezystora 4.7R:
[attachment=12632]
a tak pomiar rezystora 470R:
[attachment=12633]
Jak widać prawidłowe wartości pojawiają się tylko okresowo - tam gdzie fala odbita "przechodzi" przez zero i nie wpływa na pomiar.
Być może jakimś rozwiązaniem byłoby zastosowanie takiego samego przewodu po drugiej, lustrzanej stronie mostka tam, gdzie mamy odpowiedni rezystor 50R. Całość wtedy robi się jednak mało praktyczna. Z drugiej strony nie wiem za bardzo, czy dałoby się jakoś zniwelować wpływ kabla pomiarowego w sposób programowy, albo przy pomocy innej kalibracji.
Nawet krótki kabelek pomiarowy (~10cm) powoduje, że pomiar rezystora np. 470 omów pokazuje coraz większy błąd wraz ze wzrostem częstotliwości:
[attachment=12634]
Brak separacji między sygnałem padającym i odbitym powoduje, że pomiar np. anteny, do której prowadzi przecież pewnej długości linia transmisyjna, chyba traci sens...
Tak trochę pesymistycznie to brzmi, ale niestety tak to wygląda.
Ma ktoś pomysł na sprytne rozwiązanie tego problemu?
Czy mi się wydaje, czy na przytoczonym poprzednio linku ze wzorami, ktoś takim mostkiem mierzył normalnie antenę?
Pozdrawiam,
Rafał SP3GO
RE: Projekt YAVNA startuje! - SQ5KVS - 14-04-2017 15:12
No ale dlaczego ma nie powodować "zafałszowania"? Prawdziwe dla mostka jest to co jest podłączone do mostka. To co podłączone do końca kabla jest prawdziwe na końcu kabla.. Jeżeli jest niedopasowanie między impedancją kabla a obciążeniem (czyli np. rezystor) to linia będzie transmitować tę impedancję. Dlatego np. antena z kiepskim swr'em na końcu kabla może wyglądać na wyśmienitą