Analizator wektorowy NA02

[SP3GO]

Dziękuję Leszku za szczegółową odpowiedź!

(04-01-2017 23:21)SP6FRE napisał(a):  A co do pomiaru wektorowego, to faktycznie, stosuję metodę porównania kierunku zmiany impedancji w stosunku do kierunku zmiany częstotliwości. Ta metoda nie jest idealna ale świadomy operator jest w stanie dobrać zakres pomiarowy aby ustalić interesujące go szczegóły z rezonansem włącznie.

Słusznie. Sposób bardzo sprytny i chyba jeszcze nikt nie wymyślił innego w przypadku korzystania z AD8302. No jest jeszcze ten sposób z przesunięciem odczytu fazy na charakterystyce AD8302, ale ze względu na konieczność dodatkowych elementów aktywnych w torze pomiarowym - jakoś mnie on nie przekonuje...

(04-01-2017 23:21)SP6FRE napisał(a):  Kalibracja systemu do pomiaru wektorowego odbywa się przy porcie otwartym przez dobór kąta korekty dla modułu gamma przed ostatecznym wyliczeniem wartości impedancji oraz wyrysowaniem wyniku.
[...]
Stąd pomysł aby do pomiaru kąta wektora gamma wprowadzić kąt korekty o takiej wartości, że dla rozwartego wejścia wyliczenia dają wynik zbliżony do ideału a więc nieskończoną impedancję

No tylko, że to jest niestety tylko korekta jednego z wielu możliwych źródeł błędów pomiaru - korekta kąta fazy.
W przypadku pomiaru 1-portowego mamy aż 3 wektorowe (a więc aż 6 takich elementów w rodzaju "korekta kąta fazy") czynniki błędów pomiarów.
W przypadku pomiaru 2-portowego - jest już 6 wektorów (12 czynników).

(04-01-2017 23:21)SP6FRE napisał(a):  NA02 nie ma ambicji miernika laboratoryjnego przedkładając łatwość użycia, uniwersalność i mobilność nad absolutną precyzję.
[...]
Dostrzegam niewielką potrzebę jakiejś korekty dla zwartego wejścia ale nie ogranicza mnie tu pojemność procesora (na razie program ma rozmiar ok. 60% z 64k dostępnej pamięci) a raczej sposób wykonania tej korekty bo zabrakło mi kombinacji klawiszy do jej wykonania.

Przepraszam, jeśli zostałem źle zrozumiany - nie chodziło mi tutaj o ambicje miernika, lecz o to, że jeśli tylko pozwala na to pojemność procesora, to warto (powiem więcej - koniecznie trzeba! wprowadzić pełną kalibrację SOL - choćby dla 1 portu (bo pełna procedura kalibracji dla 2 portów mogła by się już nie zmieścić w procesorze).
Taka kalibracja potrafi zdziałać cuda nawet przy marnie wykonanym sprzęgaczu i bardzo długich przewodach pomiarowych
Co więcej - wystarczy do niej tylko jeden przycisk

Wyświetlasz napis "SHORT" i czekasz na naciśnięcie przycisku.
Kiedy operator założy "zworę" na port i naciska przycisk, zbierasz pomiary kalibracyjne i wyświetlasz "OPEN", potem znów czekasz na przycisk (nawet ten sam!
Kiedy operator zostawi port otwarty i naciska przycisk, zbierasz pomiary kalibracyjne i wyświetlasz "LOAD", potem znów czekasz na przycisk (znów ten sam!
Kiedy operator założy 50R na port i naciska przycisk, zbierasz pomiary kalibracyjne i krótko wyświetlasz "Calibration completed"
Koniec.
A efekty uwzględnienia takich pomiarów kalibracyjnych w obliczeniach zespolonej Gammy są powalające!

Wszystko pięknie opisane w dokumencie, który jest dla mnie kwintesencją kalibracji wszelkich VNA


  Network_Analyzer_Error_Models_and_Calibration_Methods.pdf (Rozmiar: 426.19 KB / Pobrań: 1846)

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SP6FRE]

Witam!
Dziękuję Rafale za link do tego dokumentu. To faktycznie wyczerpująca analiza kalibracji miernika tego typu. No, niestety, wymaga nieco gimnastyki myślowej i spróbuję się przymierzyć do całości w wolniejszej chwili. Analiza jednoportowa jest największym uproszczeniem innych analiz więc mam nadzieję, że po zrozumieniu tej części reszta będzie łatwiejsza ;-)

Jak pisałem, chodzi mi po głowie drugi krok kalibracyjny - dla zwartego wejścia ale jeśli w końcu doprowadzę do wykonania tej funkcjonalności to zapewne zrobię korektę pomiaru, podobnie, w najprostszy sposób przez prymitywne sumowanie nieporządanych składników z zanegowanym znakiem - prawdopodobnie już po przeliczeniach czyli na poziomie impedancji wynikowej. Wtedy ocenię też czy można na takiej metodzie poprzestać czy też konieczna jest metoda bardziej "akademicka". Na razie wydaje mi się, że korekta przy otwartym wejściu jest wystarczająca dla wymagań pomiarowych dla miernika tej klasy.
Żartując na temat "ambicji miernika" mam na myśli dopasowanie go do potrzeb użytkownika, bez zbędnego balastu teoretycznego oraz działanie z dokładnością na poziomie wystarczającym w większości przypadków. Choćby pomiar rezonansu kwarców dobieranych do filtra nie wymaga dokładności absolutnej ale w granicach, które miernik NA01/2 spełnia z nadmiarem. Podobnie jest w innych przypadkach bo może nie jest ważne czy SWR anteny ma wartość 1.5 czy 1.7 ale może bardziej istotne jest pokazanie jak wygląda charakterystyka anteny w paśmie. Nawiasem mówiąc, dokładność pomiaru o jakiej pisałem (<10%) w rzeczywistości jest na poziomie pojedynczych procent w zależności od rodzaju pomiaru a na przykład pomiar częstotliwości jest rzędu 10-6.

Ponieważ pojawiło się kilka pytań o płytki do NA02 to informuję, że jak w końcu dotrą to będą mnie kosztować ok. 25PLN/szt. Łącznie z płytką klawiszy (która była robiona w Polsce i jest w sposób oczywisty droższa na 1cm2) koszt kompletu nie powinien przekroczyć 35PLN. Informuję także, że mogę odstąpić również pasujący do miernika wyświetlacz w cenie 39PLN. Oczywiście, trzeba brać pod uwagę koszt przesyłki (10-12PLN) a także niewielkie ryzyko, że przesyłka zostanie objęta opłatą celną. Płytki zaoferuję dopiero jak zmontuję pierwszą z nich i uznam, że są tego warte.
L.J.

[SQ7HJB]

Atmega644p TQFP44 w przejściówce też pracuje prawidłowo w NA-02.

[SP3GO]

Leszku,
Jedna uwaga do tego miernika na podstawie jego schematu z pierwszych postów tego wątku (no chyba, że schemat już się zmienił) i na podstawie dyskusji z wątku sąsiedniego "YAVNA": na obu torach między sprzęgaczem a AD8302 trzeba koniecznie zapiąć odpowiednie tłumiki, bo bez nich (jak jest teraz) nie da się wyciągnąć większej dynamiki ReturnLoss niż 30dB (wynikające z kości AD8302).
Innymi słowy, możesz mieć nawet lepszą dynamikę swojego obecnego sprzęgacza niż 30dB, ale przez kompresję tego nie widzisz

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SP6FRE]

Witam!
Myślę, że masz na myśli jedynie tłumik w torze fali padającej co pozwoli przesunąć się na wykresie funkcjonalnym AD8302 w górę zakresu porównania. Tłumienie w torze fali odbitej dodatkowo będzie ograniczać zakres porównania wartości sygnału padającego i odbitego. W tym torze sygnał należałoby raczej wzmacniać ale to wiąże się z komplikacją algorytmu a dodatkowo wzmacniacz może wprowadzać przesunięcie fazy w funkcji częstotliwości co niepotrzebnie komplikuje sytuację. Sądzę, że poprzestanę w tym mierniku na kierunkowości sprzęgacza 30dB co w kontekście dynamiki układu AD8302 zapewnia zgodność zakresu sygnalizacji z zakresem pracy układu.
Oczywiście można nazywać NA02 wskaźnikiem impedancji, nie mam z tym problemu tym bardziej, że to również miernik charakterystyk w funkcji częstotliwości, miernik mocy, miernik skalarny SWR, miernik LCQ a także elementarny analizator widma i to wszystko w formie niezależnego, małego urządzenia do użycia w warunkach polowych, na dachu przy antenie i bez potrzeby używania komputera do analizy wyników.
Dodatkowo, wyświetlacz 128/64 pixel-i znacznie ogranicza możliwość obrazowania wyników o labolatoryjnej dokładności.

Przy okazji mam niestety złą wiadomość na temat płytek do NA02. Na razie nie nadeszły choć upływa 7 tydzień od chwili ich nadania w Chinach. Powoli tracę nadzieję, że kiedykolwiek dotrą i prawdopodobnie w przyszłym tygodniu zdecyduję się na zamówienie następnego kompletu, tym razem z dostawą za pomocą kuriera i niestety nieco droższych ale dostępnych w ciągu 7-10 dni :-(
L.J.

[SP3GO]

(16-02-2017 20:56)SP6FRE napisał(a):  Myślę, że masz na myśli jedynie tłumik w torze fali padającej co pozwoli przesunąć się na wykresie funkcjonalnym AD8302 w górę zakresu porównania.

Właściwie tak - tłumik 10-20dB w torze fali padającej powinien wystarczyć.

(16-02-2017 20:56)SP6FRE napisał(a):  Sądzę, że poprzestanę w tym mierniku na kierunkowości sprzęgacza 30dB co w kontekście dynamiki układu AD8302 zapewnia zgodność zakresu sygnalizacji z zakresem pracy układu.

No właśnie chodzi mi o to, że być może ten Twój sprzęgacz ma więcej niż 30dB, tylko tego nie widzisz, bo ogranicza go dynamika AD8302.
Zamontowanie prostego tłumika, o którym mowa wyżej, mogłoby być ciekawym eksperymentem...

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SQ5KVS]

Mam pytania - może głupie ale nie analizuję szczegółowo materiałów teoretycznych które zamieszczacie (i w innych wątkach).
Co ogranicza kierunkowość typowego sprzęgacza - np. takiego wykonanego na rdzeniu dwuotworowym? Jestem posiadaczaczem mostka SWR do NWT7 i choć starałem się jak mogłem to jego właściwości powyżej 20-30MHz mnie średnio zadowalają..
Rozumiem że pomiar fazy z AD8302 jest analogowy (tzn ileś tam mV / fazę). A może tak mierzyć fazę bardziej "cyfrowo" tj. np. na komparatorze fazy po uprzednim doprowadzeniu sygnałów do prostokąta (nie wiem czy tego by nie ograniczyły zakłócenia bo dla małych sygnałów konieczne byłoby spore wzmocnienie).

[SP3GO]

(17-02-2017 10:58)SQ5KVS napisał(a):  Mam pytania - może głupie [...]

Podobno nie ma głupich pytań - są tylko głupie odpowiedzi...

(17-02-2017 10:58)SQ5KVS napisał(a):  Co ogranicza kierunkowość typowego sprzęgacza - np. takiego wykonanego na rdzeniu dwuotworowym?

Ha! Podejrzewam, że nie ma na to jednoznacznej odpowiedzi tak, jak nie ma powtarzalnego przepisu na wykonanie sprzęgacza o kierunkowości powiedzmy 60dB.
A wpływ na kierunkowość ma, moim zdaniem, bardzo wiele czynników:
- rodzaj rdzenia (jego przenikalność magnetyczna)
- kształt rdzenia
- liczba zwojów
- ułożenie zwojów
- sposób nawinięcia zwojów
itp. itd. (pewnie znalazło by się jeszcze kilka)

(17-02-2017 10:58)SQ5KVS napisał(a):  Rozumiem że pomiar fazy z AD8302 jest analogowy (tzn ileś tam mV / fazę).

Wyjście podające informacje o fazie z AD8302 jest faktycznie "analogowe" - 10mV/stopień różnicy fazy (jeśli dobrze pamiętam).
W nocie katalogowej tej kości jest jednak opis, który sugerowałby, że na każdym torze wejściowym mamy wzmacniacze logarytmiczne (7 stopni), a za nimi jednak cyfrowy detektor fazy:

"The limited outputs from both log amps drive an exclusive-OR style digital phase detector. Operating strictly on the relative zero-crossings of the limited signals, the extracted phase difference is independent of the original input signal levels."

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SP6FRE]

Witam!
Tym razem płytki do NA02 już są. W całości nie trwało to więcej niż 2 tygodnie z przesyłką i odprawą celną.
Tym razem robiłem płytki w firmie PCBway gdzie można śledzić postęp prac zdalnie a sam proces produkcyjny trwał 3 dni.. Oceniam jakość płytek na bardzo dobrą :-) :



Wstępnie sprawdziłem, że druk jest poprawny a wkrótce zamieszczę dokumentację montażową.
Niestety, z powodu dodatkowej odprawy celnej (ok. 80PLN) i VAT-u (65PLN) koszt kompletu wynosi ok. 50PLN. Ponieważ jest to więcej niż pisałem wcześniej to proszę zainteresowanych kolegów o ponowny kontakt i potwierdzenie, że dalej chcą kontynuować ten temat.
L.J.

---

Witam!
Poniżej schemat i rysunki montażowe dotyczące ostatniej wersji druku.



Schemat uwzględnia zmiany dotyczące sterowania wyświetlaczem, które na poprzednich płytkach wymagały kilku cięć i połączeń ścieżek. Ale wprowadziłem dodatkowo w obszarze wejścia AD8302 także tłumik 10dB złożony z oporników R4, R29 i R31. Zmiany dotyczą dyskusji związanej z możliwością poprawy dynamiki pomiaru jaką odbyłem z Rafałem SP3GO w jego wątku na tym forum -> YAVNA. Na razie oprogramowanie nie uwzględnia możliwości rozszerzenia dynamiki pomiaru dla sprzęgacza o kierunkowości większej niż 30dB więc nie należy montować elementów i R31 a zamiast R29 należy wstawić zworę.

Szczegółowe przybliżenie schematu znaleźć można na rysunkach:

schemat1/4
schemat2/4
schemat3/4
schemat4/4

Rysunki montażowe pokazane zostały oczywiście od strony elementów ale trzeba pamiętać, że kilka z nich należy zamontować od spodu płytki. Dotyczy to kategorycznie gniazd wejściowego i wyjściowego i obu przekaźników. Warto też zamontować od spodu płytki również C38 wtedy nie będzie kolidował z płytką klawiszy.



Szczegółowe rysunki montażowe:

rysunek montażowy 1/6
rysunek montażowy 2/6
rysunek montażowy 3/6
rysunek montażowy 4/6
rysunek montażowy 5/6
rysunek montażowy 6/6

W płytce klawiszy nie zmieniło się nic ale dla porządku poniżej schemat i rysunek montażowy (widziany od strony elementów).





Dla porządku również zwracam uwagę na kierunkowość wlutowania diod oraz właściwą orientację klawiszy (ścięciem korpusu w prawo lub w lewo).

W kolejnej informacji podam zalecany sposób oraz kolejność montażu poszczególnych elementów

L.J.

[SP6FRE]

Witam!
Kilka słów na temat montażu:
- najwygodniej zacząć od elementów smd, wcześniej należy użyć topnika w płynie pokrywając miejsca gdzie będa lutowane elementy
- oba przekaźniki montuje się od spodu płytki!!! To ważne bo inaczej nie będą działać!
- moduł AD9850/51 proponuję montować (lutować) na końcu, po sprawdzeniu, że działa procesor, można zmieniać ustawienia i używać menu. Ja sprawdzam działanie generatora bez jego wlutowania, wciskam moduł w otwory w druku z pewnym przekoszeniem tak aby piny "złapały" styk. Jeśli miernik działa w trybie "Pomiar w pasmie" to na wyjściu powinno pojawić się napięcie o częstotliwości zmieniającej się od STAR do STOP.
- małe kondensatory elektrolityczne można położyć na płytce od strony elementów.
- na razie nie montowane są elementy R4 i R31 (po 100 omów) a zamiast R29 (75 omów) należy dać zwarcie. Te elementy to tłumik 10dB, który przyda się jak dopiszę część odpowiedzialną za poprawę kierunkowości sprzęgacza powyżej 30dB.
- montowany jest opornik R12 lub R15 ale nie oba na raz. To moje niedopatrzenie, które skutkuje zmniejszeniem impedancji wejściowej miernika do ok. 25 omów. Tym razem mój błąd daje się łatwiej skorygować ;-)
- nie ma na razie potrzeby montowania styku P1 (do ewentualnego połączenia szeregowego z PC) oraz P4 jeśli procesor jest już zaprogramowany bo P4 to właśnie styk ISP do programowania procesora.
- przy pierwszym włączeniu układu wymagane jest zainicjowanie wstępne, które ustawia typ modułu AD - 9850 lub 9851 oraz ustawiane są wartości domyślne niezbędnych parametrów pomiarowych. można je oczywiście później zmienić z menu miernika. Inicjacja wstępna polega na włączeniu układu z naciśniętym jednocześnie klawiszem środkowym (wybór AD9851) lub skrajnego lewego klawisza (AD9850) co sygnalizowane jest odpowiednim komunikatem na ekranie.
L.J.