Pomiary BPF

[3Z6AEF]

Rzecz jest w zasadzie oczywista, jeśli się ma do dyspozycji któryś z NWT, albo podobny (kto jeszcze nie ma - niech natychmiast buduje! ).

Podłączamy filtr do analizatora w trybie wobuloskopu, dbając o dopasowanie. Zazwyczaj BPF mają impedancje we/wy 50 Ohm, więc nie ma problemu (czasem jest inna, np. 200 Ohm - wtedy trzeba koniecznie dopasować! - najlepiej transformatorowo, chociaż "na szybko" można i dzielnikiem rezystorowym).

Mierzymy... I dostajemy np. to co przysłał mi Jarek SP6MLF, jako raport z pomiarów filtru 80m w modułowej wersji PIC-a-STAR:


OK, pasmo w porządku, tłumienie pozapasmowe jest w rzeczywistości na pewno lepsze niż na rysunku (poziom -70 dB wynika z dynamiki NWT7) - ale o co chodzi z tym podbiciem w paśmie 160 m ??? Szybkie pytanie do Jarka i szybka odpowiedź: "To jest chyba wina NWT7, który śmieci harmonicznymi..."

Ponieważ nie chciało mi się nawijać cewek TOKO, żeby powtórzyć pomiary, to polutowałem szybko filtr PA3AKE - jako, że wartości elementów BPF dla 80m są prawie identyczne jak w PIC-a-STAR, a toroidy nawinięte leżały już od jakiegoś czasu... Podpiąłem do mojego egzemplarza NWT-7:

i... to samo co u Jarka! A nawet gorzej...

Zmieniłem przyrząd pomiarowy na NWT500:

i oto efekt:

czyli (z dokładnością do tłumienia pozapasmowego) - dokładnie, jak wg wzorcowego pomiaru u Marteina: PA3AKE 80m BPF !

A zatem:
1. Uważajcie, czym mierzycie Przyrząd, który kiedyś był skalibrowany - teraz już może takim nie być...
2. Zawsze zapewniajcie prawidłowe dopasowanie mierzonego układu do miernika!
3. Interpretacja wyników pomiarów nie zawsze jest oczywista... (to już Heisenberg dawno temu zauważył )

P.S. Z rozpędu polutowałem kolejne dwa filtry (do innych nie mam kondensatorów polistyrenowych... )
a pomiar filtru na 30m jest taki:

Może być, czyż nie?

[SP4HKQ]

Witam,
Jestem "szczęśliwym " posiadaczem 2 egz. NWT jeden to 500 a drugi to 9 (odpowiada to układowo NWT200 ale działa do 150 MHz) Nie sa to przyrzady laboratoryjne, ale do naszych potrzeb całkowicie wystarczą. Chce tu napisać kilka uwag do tego co powyżej. Każdy generator jak i wzmacniacz po nim powodują powstawanie harmonicznych 2, 3, 5. W "fabryce" ich poziom jest pomijalnie mały, w naszych NWT już go widać, I to jest właśnie ta górka na 2x mniejszej czestotliwosci ( i dalej 3x i 5x mniejszej) W NWT odpowiedzialnym za taki stan jest wzmacniacz po DDSie. Niedobrane wartości opornika i indukcyjności w kolektorze MARa, oraz brak sprzężenia zwrotnego eliminującego zwiększone wzmocnienie MARa na niskich częstotliwosciach <20 MHz jest tego powodem. Można walczyć z MARami, a można zrobić tak jak ja. Wykonałem wzmacniacz na BFR96 z transformatorem 1:1 w kolektorze. Układ wg E.T. Red. Wzmocnienie 20 dB i poziom wyjściowy sygnału >+10 dBm, a pasmo do 200 MHz. Poziom 2 harmonicznej niższy od sygnału właściwego o ok 40dB, a na niedobranym MARze róznica wynosiła tylko 10 dB. Jak ogladamy na NWT przebiegi od wartosci 2x mniejszej niż potrzeba to zawsze mniejszą czy wiekszą górke tam widać. Nie nalezy sie tym martwić bo to nie jest wina badanego filtru tylko naszego przyrzadu pomiarowego.

[SP2QCA]

(11-01-2010 10:56)SP4HKQ napisał(a):  [...] Wykonałem wzmacniacz na BFR96 z transformatorem 1:1 w kolektorze. Układ wg E.T. Red.

Witaj,

czy moglbys podać link lub zamiescic schemat (i opis transformatora) ?

pozdrowienia
Artur sp2qca

[3Z6AEF]

(11-01-2010 10:56)SP4HKQ napisał(a):  [...] a na niedobranym MARze róznica wynosiła tylko 10 dB. [...]

Zdzisław,
dokładnie tak! Dzięki za szczegółowe wyjaśnienie
Nie zrobiłem sobie jeszcze analizatora widma - w planach, owszem jest -
W7ZOI SA, czyli to co opisał Jacek SP8BAI w 10 i 11/2009 ŚR, albo rozwiązanie Rafała SQ4AVS, wykorzystujące np. NWT500.
Chcąc jednak jakoś zobaczyć co się dzieje (nie tylko na oscyloskopie, czy w odbiorniku TS450,
którym posłuchałem harmonicznych) - "na szybko" zmontowałem prosty układ wg znanego schematu:

Nie montowałem tylko wzmacniacza wyjściowego. Jako mieszacz dałem najpierw TUF-1MH (+13dBm LO),
ale zmieniłem na TFM-2 (+7dBm), bo z mojego egzemplarza NWT500 sygnał jest za mały.
Filtry wyjściowe można przełączać zworkami.
=> Układ pomiarowy {NWT500 + przystawka i NWT7}
Tak naprędce zmontowanym "analizatorem widma" obejrzałem sygnał z NWT7,
ustawionym jako VFO na 1.8 MHz, bez tłumików. Oto co otrzymałem:



No koszmar! Druga harmoniczna na poziomie zaledwie -10dBc, trzecia -30dBc.
Wzmacniacz wyjściowy NWT7 do poprawki!
(Tak to się właśnie kończy, jak z uszkodzonym oscyloskopem próbuje się "poprawiać" układ...
A "lepsze jest zawsze wrogiem dobrego"... Bo ten egzemplarz NWT7 kiedyś był dobry...).

Zaś pozycja "zrobić Spectrum Analyser" awansuje na mojej liście TO-DO na jedno z pierwszych miejsc

[SP4HKQ]

Podaje adres do książki E. T. Red http://www.cqham.ru/rb/redb.html (niestety po rosyjsku, ale jak ktoś nie zna tego języka to warto pooglądać obrazki) Pod tym adresem są 3 rozdziały (Gławy), Wzmacniacz który proponuje wykonać jest w 1 rozdziale na rys 1.85, wartości elementów są w tabeli 1.18 a wykres ustalający wzmocnienie od wartości oporników Rf i Re w na rys 1.84 dla 20 dB powinny wynosić 500 Om i 5 Om (ja użyłem 470 i 4.7)

[3Z6AEF]

(16-01-2010 10:51)SP4HKQ napisał(a):  Podaje adres do książki E. T. Red [...] (niestety po rosyjsku [...]

Zdzisław, wielkie dzięki!

Ksziążka Eric T. Red, R. Birchel, DJ9DV "HF-Module in 50-Ohm Technik" oczywiście dostępna jest też w oryginale,
czyli po niemiecku w sklepie funkamateur.de albo bezpośrednio w wydawnictwie beam-verlag.
To klasyczne rozwiązanie jednostopniowego, uniwersalnego wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym
omawia też Wes Hayward W7ZOI w swojej EMRFD (str. 2.24 i dalsze) - wraz ze wzorami na obliczanie dopasowania,
wzmocnienia oraz analizą (uproszczoną) szumów i dynamiki.

Kurczę! odbiegliśmy nieco od tematu wątku - zaraz Pan Administrator nas "pogoni" za bałagan...

[3Z6AEF]

Wracając do tematu wątku - pomierzyłem filtr SAW 110.6 MHz w układzie,
który zastosował Rafał SQ4AVS w swoim analizatorze widma (nowa wersja,
z pierwszym mieszaczem na AD831 - więcej powiem później )
jako filtr po pierwszej przemianie. Tak naprawdę są to dwa filtry połączone kaskadowo,
dopasowane do wyjścia mieszacza AD831 oraz do wejścia następnego stopnia, którym jest typowy MMIC.
Jako dopasowanie posłużył tutaj znany L-matching network', który jest chętnie stosowany
do dopasowania filtrów, m.in. dlatego, że nie wpływa zbytnio na Q filtra, a więc i pasmo.
Rysio! SP6IFN bardzo lubi ten typ dopasowania i prawie zawsze go stosuje ,
natomiast w przypadku filtrów SAW jest używane powszechnie:


Aby policzyć elementy dla swojego zastosowania można
użyć jednego z wielu dostępnych w sieci kalkulatorów, np:

• L-Matching-Network Calculator
• Impedance Matching (by Berkeley)
• Ll-network terminating (by G4FGQ)
  

W swojej konstrukcji Rafał zastosował C=8.5 pF ( 3.9pF+ 4.7pF równolegle)
oraz L=150nH skompensowaną dodatkowo kondensatorem 1.5pF.

Wygląda to tak:
natomiast sam pomiar - wykonany NWT500 - tak:

Tłumienie w paśmie zaporowym przekracza 35 dB co jest wartością całkiem niezłą
dla tego typu filtru, natomiast spore - do 10dB - tłumienie w paśmie przepustowym
jest tutaj dopuszczalne i jak napisał mi Rafał SQ4AVS: "tak ma być!" ,
jako że właściwą selektywność zapewniają filtry 10.7 MHz po drugiej przemianie.

[SQ4AVS]

Co do wzmacniacza to całkiem nie trzeba stosować BFR i transformatora -mocno niewygodne. Wystarczy dobrać odpowiednio wzmacniacz MMIC. Najczęściej popełnianym błędem jest chęć osiągnięcia maksymalnej mocy na wyjściu NWT. Zastosowany wzmacniacz MMIC wybieramy tak by punkt kompresji jednodycybelowej p-1dBm (podawany w każdym katologu) był o około 3-4dB niższy niż maksymalna moc na wyjściu NWT i po problemie (harmoniczne poniżej 40dB). Co do doboru dławików to radzę łączyć dwa szeregowo np 22uH i kilkaset nH ale o wysokim rezonansie własnym (SRF) powyżej pracy NWT lub stosować nawet 3 dławiki szeregowo (SRF dane są np. w sklepie Maritex). Wzmacniacze MMIC mają też ujemne prądowe sprzężenie zwrotne zwiększające liniowość trzeba tylko obejrzeć ich schemat zastępczy.

---

Żeby nie być gołosłownym w załączniku zrzut mego filtru i poziomy harmonicznych. Filtr kiepski bo na dławikach ale widać co trzeba ;-)

[3Z6AEF]

(29-01-2010 22:44)sq4avs napisał(a):  [...]Najczęściej popełnianym błędem jest chęć osiągnięcia maksymalnej mocy na wyjściu NWT.[...]

No właśnie! I w przypadku mojego NWT-7 wystąpił ten przypadek...
Natomiast w NWT-500 sygnał wyjściowy jest w granicach 5..7 dBm i to w zupełności wystarcza.

Wracając do pomiarów SAW filtra: Rafał taktownie nie skomentował (tutaj na Forum) wykresu, który otrzymałem w wyniku pomiarów, natomiast przysłał mi maila z wynikiem pomiaru pojedynczego filtra, który pozwolę sobie zacytować:

Porównując z moim wykresem widać, że tłumienie w paśmie przepuszczania zmierzyłem poprawnie, natomiast w paśmie zaporowym... Coś nie tak..
Ewidentnie mam za duży poziom szumów!
Skalibrowałem ponownie NWT-500:
SHORT: i OPEN:
Wygląda nieźle... Zacząłem szukać i już po godzinie znalazłem: głównym winowajcą okazał się... kiepski kabel łączący mierzony układ z sondą w NWT-500 (kabel podający sygnał był OK). Dodatkowo w trakcie poszukiwań zmieniłem nieco miejsce dołączenia masy do mierzonego układu oraz poprawiłem połączenia masy z obudową w NWT-500, co również miało wpływ na szumy, ale niezbyt duży.
Podłączenie mierzonego układu:

i uzyskany wynik:
No, teraz jest OK To co widać, to oczywiście tylko wierzchołek - pasmo zaporowe dwóch filtrów jest gdzieś poniżej -70 dB, czyli poziomu szumów tego pomiaru. Pewnie dałoby się je obejrzeć przy pomocy N2PK-VNA - ale nie zrobiłem tego bo przyrząd jest aktualnie 'przepakowywany' do innej obudowy i wyposażany w dodatkową głowicę pomiarową RF-IV. Natomiast pokusiłem się o sprawdzenie wpływu wartości kondensatora z układu dopasowującego (L-matching network) na kształt charakterystyki. Oto wynik pomarów:

Trochę zmieniłem skalę częstotliwości, ale tak naprawdę do takiego pomiaru (zafalowania w paśmie przepustowym filtru) lepsza byłaby sonda z przetwornikiem liniowym, która co prawda ma mniejszy zakres pomiarowy, ale umożliwia za to dokładniejszą obserwację. Niestety, nie wykonałem tej sondy - nie mam kostki AD8361...
W każdym razie widać, że:
- zmiany C mają wpływ na zafalowania charakterystyki
- zwiększanie pojemności powoduje większe tłumienie

Na tym kończę pomiary SAW BPF na płytce RF w SA-SQ4AVS
Ale to nie koniec! Na płytce IF są jeszcze dwa filtry 10.7 MHz drugiej przemiany

[3Z6AEF]

OK - zrobione!
Jak wspominałem, na płytce IF analizatora widma Rafała SQ4AVS są dwa filtry po drugiej przemianie: kwarcowy (wąski) i piezoceramiczny (szeroki) 10.7 MHz.
Przełącza się je tradycyjnie - przekaźnikami. Oba dopasowane są obwodami L (podobnie jak filtr 110 MHz na płytce RF).

W szerszym filtrze wykorzystuje się monolityczne fltry piezoceramiczne z odbiorników radiowych FM, np. typu FCM-10,7. Ja wygrzebałem z szuflady
dwie sztuki, które kiedyś pracowały w jednym ze znakomitych tunerów firmy DIORA (no... długo czekały na nowe zastosowanie... ).
W załącznikach pomiary obu filtrów. Dwie uwagi:
1. Widać dużo większe tłumienie w paśmie przepustowym filtra piezoceramicznego - różnica w porównaniu z filtrem kwarcowym wynosi ok. 15 dB. Do wyrównania poziomów po filtrach Rafał przewidział osobne tłumiki (w konfiguracji PI) - trzeba je sobie policzyć
2. W dopasowaniu filtra piezoceramicznego zmieniłem kondensatory w obwodach L ze 100 pF na 20 pF - wtedy tłumienie w pasmie zaporowym jest lepsze (wg. danych katalogowych dla jednego FCM-10,7 wynosi 24..26 dB (!), a w paśmie przepustowym 7 dB).

  Filtr_ceram_SA_SQ4AVS.pdf (Rozmiar: 16.28 KB / Pobrań: 1873)

  Filtr_kwarc_SA-SQ4AVS.pdf (Rozmiar: 15.08 KB / Pobrań: 1894)