Pomiar przesunięcia fazy (filtrów polifazowych)

[3Z6AEF]

(23-02-2010 11:36)sp6fre napisał(a):  [...]Dziękuję za udział w dyskusji i zapraszam do dalszej[...]

Leszku,
nie zamierzam tu specjalnie analizować Twojego rozwiązania pomiaru fazy - wydaje mi się, że jest poprawny inżyniersko i osiągniesz na pewno to co chcesz, czyli jak rozumiem wykres odpowiedzi fazowej dla sieci polifazowej w dziedzinie częstotliwości (np. 50...5000Hz), na którym będzie można zobaczyć - najlepiej "w czasie rzeczywistym" - jak zachowuje się filtr.
Natomiast zastanowiło mnie, czy nie można by do tego użyć jednego z programów, które wykorzystują kartę dźwiękową dla komputera PC (zob. sąsiedni wątek).
WaveSpectra nie ma chyba takiej możliwości, a przynajmniej ja nie umiem jej znaleźć
Potem Daqarta: owszem, można obejrzeć widmo ("normalka" ) - ale odpowiedzi fazowej brak... Bob Masta (autor Daqart'y), którego zapytałem o taką mozliwość, stwierdził, że jeszcze nikt tego nie potrzebował - chociaż owszem, na liście TO-DO jest i pewnie w kolejnej wersji programu się pojawi
Natomiast wydaje się, że w programie Audiotester, który był pisany z przeznaczeniem do badania wzmacniaczy AF, kolumn głośnikowych, mikrofonów - jest taka możliwość:

Oczywiście skalę Y można rozciągnąć, a zakres badanych częstotliwości X zawęzić. Nie badałem bliżej tego - w tej chwili zajmuję się czym innym - ale na pewno sprawdzę to przy pomiarach Piligrima (będę wtedy już miał porządną kartę dźwiękową).

Niestety, zarówno Daqarta jak i Audiotester są programami komercyjnymi (shareware - nie kosztują zbyt drogo), ale są też wersje demo, które można wykorzystać w ograniczonym czasie.

Ja dotąd specjalnie nie zajmowałem się tego typu problemami, ale generalnie zdziwiłem się, dlaczego odpowiedź fazowa (w dziedzinie częstotliwości) nie jest standardowym wyposażeniem tego typu programów - przecież wszystkie one wykorzystują DFT (FFT) do analizy, a tam mamy to "za darmo" (trzeba tylko odpowiednio pokazać wyniki)... Bob Masta jest zdania, że to wynika z faktu, iż w "świecie audio" faza jest "słabo słyszalna"... To jasne: spróbujcie "na ucho" rozróżnić dwa sygnały akustyczne o tej samej częstotliwości różniące się tylko fazą... (do takich zabaw świetnie nadaje się program DSP Links z Digitalfilters.com - tam jest nawet specjalnie dobrany przykład ).

[SP9FKP]

Wybaczcie, ale sporadycznie przyglądam się Waszej dyskusji i korci mnie by przedstawić moją opinię. Nie neguję w żadnym razie pomysłu zbudowania miernika przesunięcia fazy ale w tym konkretnym przypadku - przesuwnika polifazowego jakoś nie widzę celu. No bo co z tego, że będziemy znali dokładną charakterystykę ampitudowo-fazową przesuwnika, skoro efekt końcowy - wytłumienie niepożądanej wstęgi bocznej zależy o charakterystyk pozostałych elementow torow I/Q.
Nie bardzo widzę też możliwość "dostrojenia" przesuwnika. Więc zamiast poświęcać czas na budowanie przyrządu, może rozsądniej byłoby poświęcić go na znalezieinie metod kompensacji charakterystyk torow...
P.S.
Nasze uszy są bardzo wrażliwe na przesunięcie fazowe sygnałow, na tym głownie opiera się efekt stereo. Kto nie słuchał transmisji CW/SSB w trybie "binaural" powienien jak najszybciej to uczynić.

[3Z6AEF]

(24-02-2010 13:27)sp9fkp napisał(a):  [...] ale w tym konkretnym przypadku - przesuwnika polifazowego jakoś nie widzę celu. [...]

Ha, a ja się bałem to napisać, bo jakoś tak... niepolitycznie...
Ale przynajmniej będzie wiadomo, że jeden z elementów tej "układanki" jest sprawdzony.

Cytat:[...]Nasze uszy są bardzo wrażliwe na przesunięcie fazowe sygnałow, na tym głownie opiera się efekt stereo. Kto nie słuchał transmisji CW/SSB w trybie "binaural" powienien jak najszybciej to uczynić.[...]

A pewno, że są wrażliwe! To jest jeden z elementów umożliwiający słyszenie przestrzenne (lokalizację źródła dźwięku).
Zrobiłem taki eksperyment: w programie Daqarta podałem na kanał L sygnał 1 Khz, natomiast na R - drugi, też 1 KHz, ale przesunięty w fazie (opóźniony). Oczywiście słyszałem jeden sygnał, zlokalizowany przestrzennie w zależności od przesunięcia fazowego. Odpowiednio dobierając fazę można "ustawić" pozorne źródło dźwięku całkowicie na lewo, na środku, albo na prawo.
Ale dokładnie taki sam efekt można uzyskać nie zmieniając fazy, tylko natężenie dźwięku jednego z sygnałów (balans ). Przy czym zmniejszenie poziomu o 20 dB daje taki sam efekt przestrzenny, jak opóźnienie o ok. 1..2 ms.

A teraz weźmy pod uwagę dwa takie sygnały:

czyli:
1. 1 kHz + 3 KHz
2. 1 kHz + opóźniony (przesuniety w fazie) 3 kHz
Jak usłyszycie te sygnały, to będą one absolutnie nierozróżnialne! (Co staje się jasne, jak sie popatrzy na ich widma: oba są identyczne).
Natomiast sygnały te doprowadzone osobno do słuchawek kanałów L i R będą słyszane przestrzennie , zlokalizowane w zależności od fazy 3 kHz.
I stąd (w uproszczeniu) bierze się ten wspaniały efekt "rozłożenia w głowie" stacji CW przy słuchaniu binauralnym sygnałów I-Q
______________________________________
A teraz, żeby nie było, że całkiem nie na temat:
Bardzo zgrubny pomiar fazy można wykonać, doprowadzając oba sygnały odpowiednio do kanałów L i R oraz oceniając gdzie jest zlokalizowane źródło dźwięku Niestety wrażliwość naszych uszu (a przynajmniej moich...) na zmianę fazę jest taka sobie: dopiero dobre kilkanaście stopni daje zauważalny efekt Kiepska rozdzielczość...

[SP6FRE]

(24-02-2010 13:27)sp9fkp napisał(a):  No bo co z tego, że będziemy znali dokładną charakterystykę ampitudowo-fazową przesuwnika, skoro efekt końcowy - wytłumienie niepożądanej wstęgi bocznej zależy o charakterystyk pozostałych elementow torow I/Q.
Nie bardzo widzę też możliwość "dostrojenia" przesuwnika. Więc zamiast poświęcać czas na budowanie przyrządu, może rozsądniej byłoby poświęcić go na znalezieinie metod kompensacji charakterystyk torow...

Filtr polifazowy jest podstawowym elementem decydującym o detekcji/formowaniu sygnałów w tej technice więc znajomość jego charakterystyki wydaje się podstawowa. Reszta elementów ma wpływ ale znacznie mniejszy - oczywiście pod warunkiem starannego doboru elementów. Choćby parametry wzmacniaczy operacyjnych są na tyle powtarzalne a pasmo i wzmocnienie tak duże, że błąd stąd płynący jest zapewne do pominięcia. Nie zgadzam się, że mając możliwość oglądania charakterystyki w czasie rzeczywistym nie ma możliwości jej korekcji. To jedna z podstawowych funkcjonalności na jakie liczę. Ponieważ będzie możliwe proste ustawienie zakresu analizy (od f1 do f2 w zakresie f1=100 do f2=2500Hz ) będzie można stroić poszczególne ogniwa filtra po ich wlutowaniu w płytkę lub choćby dołączeniu elementu. Moja próba budowy miernika być może pozwoli właśnie na kompensację charakterystyk torów. O ile uda się to w filtrze z DC01 to zapewne będzie się nadawać i w innych przypadkach. Nie ma też przeszkód aby badać kompletny tor obejmujący filtr i oba wzmacniacze zarówno przed jak i za filterm co jest chyba drogą do kompensacji toru przez zmianę jego elementów (nie tylko elementów filtra ale również elementów w otoczeniu wzmacniaczy).
Sam zastanawiałem się czy budowanie specjalnego miernika do tego celu nie jest celem samym w sobie ale jeśli się uda to może stanie się ważną metodą weryfikacji/korekcji wykonanych prac. A ponieważ nie mam problemu zarówno z elektroniką miernika jak i programowaniem to chętnie złożę poniesieny trud na 'ołtarzu home made' nawet jeśli wyniki będą dyskusyjne ;-). Mam nadzieję, że może już w niedzielę pojawią się jakieś wyniki.
Waldku, czekam na próby z programem o jakim mówisz. Czy pozwala na pomiar z dokładnością wystarczająca do naszych celów? To mogłoby oczywiście rozwiązać problem pomiaru.
L.J.

[SQ4AVS]

Do zastanowienia. Może zrezygnować z przesuwnika polifazowego, można zrobić przecież przesuwnik na wzmacniaczach operacyjncyh, prosty do strojenia, mniej elementów, tylko dwa kanały, i na pewno mniej miejsca. Wtedy taki układ miałby jak najbardziej sens. Ilość elementów dobieranych jest parokrotnie mniejsza. Coś takiego można policzyć np programem quadnet.

[SP9FKP]

Wyniki moich eksperymentów wskazują na większy wpływ detektora i przesuwnika w.cz niż polifazera. Świadczy o tym zmieniające się tłumienie drugiej wstęgi bocznej wraz ze zmianą częstotliwości pracy, co szczególnie uwidacznia się na wyższych pasmach. Dlatego też nie ma sensu budowania polifazerów o większej niż 8 liczbie członów bo poprawa tłumienia jest tylko teoretyczna.
Propozycja zastąpienia polifazera klasycznymi przesuwnikami wydaje się być nęcąca (co zresztą można zobaczyć w konstrukcji KK7B) ale przy stosunku częstotliwości skrajnych pasma jak10:1 komplikacja układowa (liczba precyzyjnych elementów) jest dużo większa a strojenie skomplikowane ze względu na silną zależność poszczególnych nastaw i mało stabilne w czasie.
Moja propozycja:
1) przesuwnik fazowy przeliczony dla zakresu np. 10 do 13 kHz co daje te same 3 kHz ale przy znacznie mniejszym stosunku częstotliwości skrajnych, a więc wystarczą 4 człony (co przy okazji da mniejsze tłumienie polifazera) i dodatkowy układ przesuwania widma do standardowego zakresu lub
2) korekta po stronie w.cz na podstawie pomiaru wytłumienia niepożądanej wstegi (ręcznie bądź automatycznie) na konkretnej częstotliwości pracy.
Pierwsze rozwiązanie daje jeszcze dodatkowo możliwość stosukowo prostego zaimplementowania emisji AM i FM.

[SQ4AVS]

Co do przesuwnika fazy w.cz. problem można rozwiązać stosując szybkie układy scalone. Przesuwnik analogowy po w.cz. z natury nie jest dokładny. Proszę zwrócić uwagę np. na lt5517 i jego błąd fazy a chodzi do 900MHz. Prościej i odporniej załatwić to cyfrówką. Strojenie układu z przesuwnikami na wzmacniaczach operacyjnych jest dużo prostsze niż dobieranie kilkudziesięciu elementów do polifazera. Każdy układ który ma elementy rc będzie się rozjeżdzać w czasie choćby ze względu na współczynnik temperaturowy zmian wartości elementu zarówno r jak i c oraz starzenie. Pomysł z pośrednią 10 -13 kHz fajny i wart wypróbowania. Co do fazera pokazano jak można zrobić bez pojemności, warto przeczytać idee http://lea.hamradio.si/~s53mv/zifssb/block.html

[SP4-17-014]

Może to się nada na profesjonalny miernik(sample dostępne):
MAXQ3180 Low-Power, Multifunction, Polyphase AFE

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-p...Q3180.html

http://www.embeddeddesignindia.co.in/STA...S=DOWNLOAD

Meter on a chip provides microvolt resolution : http://www.electronicstalk.com/news/max/max353.html

How to Use Serial Peripheral Interface (SPI) on the MAXQ3180
Microcontroller
http://www.embeddeddesignindia.co.in/STA...S=DOWNLOAD
pozdrawiam,

[SP6FRE]

Dziękuję za cenne informacje. Szkoda, że pomysł z formowaniem sygnału w zakresie 10-20kHz nie był mi znany wcześniej bo teraz wymagałby zmian, których nie wprowadzę do konstrukcji DC01. Może warto założyć nowy wątek na temat koncepcji urządzenia DC a może i jej realizacji?. Ciekawy jest również pomysł detektora kwadraturowego z większym podziałem faz sygnału ale to z kolei zakłada przesunięcie o 90 stopni sygnałów po stronie w.cz. O ile jednak w zakresie mikrofal i dla jednego pasma stałość przesunięcia w paśmie pracy można osiągnąć łatwo to, jak wspomniał sp4avs, jest to uciążliwe po stronie w.cz i to chyba tym bardziej im większy jest stosunek pasma do jego częstotliwości środkowej a więc im niższe pasmo tym gorzej.
A w konstrukcji miernika zrobiłem pewien postęp. Mam już zrobioną płytkę drukowaną oraz uruchomiony generator pomiarowy z filtrem dolnoprzepustowym, którym mogę sterować automatycznie ustawiając dolna i górną częstotliwość analizy za pomocą przycisków (góra/dół). Dziś będę sprawdzał czy działa normalizacja sygnału pomiarowego co ma podstawowe znaczenie w dokładności pracy miernika. Niestety, napotkałem na nieznane wcześniej ograniczenia bo okazało się, że większy kod w procesorze ATiny2313 obniżył prędkość pracy generatora do ok. 2200Hz co obszedłem przeciągając pracę tego układu do 24MHz. Dodatkowo, przy przełączaniu częstotliwości pomiarowych pojawia się stan nieustalony w filtrze na układzie MAX trwający ok. 1-2msek co będzie trzeba uwzględnić we właściwym algorytmie pomiarowym.
L.J.

[SQ4AVS]

Przesunięcie faz po w.cz. w cyfrówce to nie problem. Zainteresowanym przypominam, że na technologiach act świat się nie kończy , są jeszcze lvc, alvc no i pecl. Są układy z kwadraturowym formowaniem sygnału które chodzą na 2,5 GHz z cyfrówką w jednej kostce i koszt ich to kilkanaście euro a mają w sobie mieszacze i dzielniki. Z tym przesunięciem faz na kilkunastu kHz pojawia się dodatkowy problem -jeszcze jeden mieszacz ale koncepcja fajna a wytłumienie zbędnej wstęgi większe.