Analizator NA01

[SP6FRE]

Na swojej stronie zamieściłem najnowszą wersję dokumentacji do miernika NA01. Dokumentacja zawiera zmiany konstrukcji i funkcjonalności jakie powstały od powstania pierwszej wersji. W opisie uwzględniłem juz funkcjonalność pomiaru częstotliwości i nieco dokładniej opisałem pomiar filtrów kwarcowych.
L.J.

---

W linku do dokumentacji jest błąd, właściwy adres znajduje sie tu.

---

Właściwy link do nowej wersji dokumentacji

---

Właściwy link do dokumentacji

[SP7MUN]

Witam!
Po dłuższej przerwie chciałbym pokazać moje rozwiązanie mostka SWR. Schemat mostka się nie zmienił ale inaczej rozwiązałem konstrukcję mechaniczną. W ten sposób przystawka do pomiaru SWR instalowana jest wprost na gniazda miernika NA01 i stanowi z nim niemal jedną całość. Budowa mostka pokazana została na pierwszych dwóch zdjęciach a na kolejnym pokazana jest charakterystyka mostka obciążonego obciążeniem dopasowanym 50 omów w paśmie 1-30MHz. Jak widać dokładność pomiaru sięga SWR 1.03 w najgorszym punkcie.
Na kolejnych zdjęciach pokazałem jak wygląda charakterystyka mojej anteny W3DZZ. Pierwsze zdjęcie to charakterystyka w paśmie 1-30MHz a kolejne to przybliżenia charakterystyki dla poszczególnych pasm i jak widać optima dopasowania anteny nie zawsze pokrywają się z pasmami ale przynajmniej wiadomo teraz czym się dysponuje. Antena W3DZZ zbudowana została z symetryzatorem w postaci odcinka przewodu koncentrycznego. Na załączonych zdjęciach i rysunku pokazana została zastosowana metoda wykonania anteny W3DZZ.
Na ostatnich zdjęciach pokazałem pomiary mojej anteny pionowej wykonanej jako szerokopasmowa antena teleskopowa. Dokładniejszy opis tej anteny zamieszczę wkrótce w dziale anten.
Andrzej

[SP7MUN]

"Kolejną funkcjonalnością jaką udało mi się uruchomić w NA01 jest pomiar
mocy. W tym celu wykonałem głowicę pomiarową własnego pomysłu
wykorzystującą gotowe obciążenia o wartości ok. 50 omów z możliwością
łatwego montażu na radiatorze. W pokazanej głowicy użyłem dwóch takich
obciążeń połączonych dwoma szeregowymi opornikami 3.3k co daje tłumienie
rzędu 40dB. Oporności głowicy z jej obu stron wyniosły prawie 50 omów.
Kalibrację miernika wykonałem wykorzystując wewnętrzny sygnał NA01 oraz
pomiar napięcia na detektorze szczytowym dołączonym do widocznego na
zdjęciu trójnika. Z wykonanego napięcia szczytowego (ok. 0.72V) wynika, że
moc kalibracyjna wynosi ok. 5mW. Po wykonaniu kalibracji uzyskałem zakres
pomiarowy mocy od 3uW do prawie 600W. Oceniam, że z zastosowanym
radiatorem będę mógł głowicę pomiarową obciążyć mocą ciągłą rzędu 100W
oraz mierzyć większe moce w ograniczonym czasie. Na radiator zamontowany będzie również wentylator więc skuteczność chłodzenia będzie większa.
Ponieważ nie udało mi się na razie uruchomić stopnia mocy w Bartku i Antku
do sprawdzenia pomiaru mocy przez NA01 użyłem radiotelefonu na pasmo CB. Pomierzona moc wyniosła 2W."

[SP6FRE]

To ciekawe rozwiązanie bo znacznie rozszerza moc głowicy pomiarowej. Ale w związku z tym mam pytanie czy gotowe obciążenia 50 omów jakie widać na zdjęciu są z obu stron głowicy jednakowe? Ciekawe również jak wygląda dopasowanie obciążenia w paśmie pracy. Ponieważ masz już działający mostek do pomiaru SWR to proponuję wykonać pomiar SWR takiej głowicy na wejściu mocy.
L.J.

[SP7MUN]

Do wykonania głowicy użyłem dwóch obciążeń niewiadomego pochodzenia zakupionych na allegro. Na załączonym zdjęciu pokazałem charakterystykę dopasowania mojej głowicy pomiarowej mocy w paśmie od 1 do 30MHz. Jak widać zastosowane obciążenie działa bardzo poprawnie w całym paśmie zachowując SWR poniżej wartości 1.05. Wentylator jakiego użyłem do chłodzenia ma, oprócz zasilania, także wejście sterujące, które można połączyć np. z termistorem lub innym elementem reagującym na temperaturę przez co
nastąpi automatyczne dopasowanie warunków chłodzenia do mierzonej mocy.

[SP6FRE]

Ostatnio wprowadziłem pewną modyfikację do pomiaru elementów LC oraz dobroci. Okazało się, że przystawka LC w dotychczasowej formie nie zawsze spisywała się jak należy ze względu na zbyt małą dynamikę pomiaru.
Na rysunku podałem poprzedni schemat przystawki oraz proponowane modyfikacje:



Generalnie, poprawki mają zwiększyć dynamikę pomiaru do zakresu 30-35dB za pomocą doboru rezystorów oznakowanych jako R w zakresie 220-470 omów.



Poprawki są możliwe do wykonania w istaniejących przystawkach przez wymianę niektórych rezystorów i usunięcie innych.



Jednocześnie ostatnią wersję przystawki wykonałem jako moduł wyposażony w typowe gniazda BNC oraz rezystory przewlekane



Obecnie przystawkę można dołączyć, jak każdy inny element pomiarowy, za pomocą pary kabli BNC.

Przy okazji informuję, że będę prawdopodobnie zamawiał płytki do budowy miernika więc jeśli są zainteresowani to proszę o bezpośredni kontakt na mój e-mail po więcej szczegółów.
L.J.

[SP7MUN]

Kontynuując budowę przystawek do NA01 zakończyłem budowę przystawki do pomiarów rezonansu, LC oraz dobroci. Przystawkę zrobiłem, podobnie jak poprzednio, tak aby nie były potrzebne kable pomiarowe bo zapina się ją wprost na gniazda miernika. To nieco trudniejsze w wykonaniu ale miernik z przystawką jest bardziej zwarty.
Niestety, również u mnie nie działała prawidłowo przystawka z elementami jak dla tłumików 20dB typu pi i musiałem zastosować wariant z tłumikiem typu T dobierając wartości dla uzyskania odpowiedniej dynamiki gdzie opornik równoległy do masy ma wartość 100 omów a oporniki szeregowe ostatecznie dobrałem o wartości 510 omów. W ten sposób uzyskałem dynamikę nieco poniżej 30dB co zapewnia wysoką czułość pomiaru, piki rezonansu są bardzo wyraźne a pomiary stabilne co widać na załączonych zdjęciach charakterystyk przenoszenia w paśmie.
Na załączonych zdjęciach pokazałem też konstrukcję miernika oraz ustawienia wstępne zakresu częstotliwości pomiarowych, który dla pomiarów LC wynosi od 1MHz do 10MHz. Przed pomiarem, ustawiłem również pojemności referencyjne Cr na 100pF i Lr na 10uH. Pojemność Cr odczytałem wprost z kondensatora a o indukcyjności wiedziałem, że ma 10uH bo jako taką sprzedano mi w sklepie. Dla tak ustawionych parametrów, przy pomiarze obwodu LC, otrzymałem Lx=8.7uH oraz Cx=87pF. Ponieważ bardziej ufam założonej wartości pojemności Cr to zakładam, że bardziej prawdopodobna jest wartość indukcyjności cewki Lx=8.7uH. Niemniej, dla pokazanej cewki i kondensatora mógłbym spodziewać się rezonansu na częstotliwości ok. 5.4MHz.
Przy pomiarze rezonatorów kwarcowych zakres pomiarowy musi być niewielki w otoczeniu spodziewanego rezonansu, który jest dość wąski więc pomiary muszą być dość "gęste" w tym zakresie. Dla rezonatora 8MHz zakres pomiarów sięga od 7.998MHz do 8.002MHz a więc 4 kHz.
Andrzej

[SP6FRE]

Andrzeju, uzyskałeś bardzo poprawne wyniki, rezonanse są wystarczająco głębokie aby pomiary były wiarygodne. Mam nadzieję, że teraz dobór rezonatorów do filtra kwarcowego nie będzie już problemem ;-)
Korzystając z okazji przypomnę istotę pomiarów z pomocą przystawki LCQ. Pomiar rezonatorów kwarcowych jest oczywisty, dostajemy częstotliwość rezonansu szeregowego kwarca oraz dobroć, która w tym przypadku powinna mieć wartość tysięcy lub dziesiątek tysięcy.
Zamiast rezonatora kwarcowego można jednak dołączyć układ szeregowy LxCx. Pomiar pokaże zawsze wartość rezonansu oraz dobroć obwodu przy czym dobroć należy odnosić wyłącznie do tego miernika a więc można z nim porównywać czy dany obwód ma mniejsze straty (większa dobroć) od drugiego. Jeśli jednak dodatkowo znana jest dokładna wartość indukcyjności lub pojemności to wpisując te wartości jako Lr lub Cr na głownym ekranie miernika sensu nabierają dane Cx oraz Lx w tym sensie, że dla znanej indukcyjności Lr mierzona z nią pojemność ma wartość Cx lub dla znanej pojemności Cr mierzona z nią indukcyjność ma wartość Lx i w każdym przypadku rezonans wypada na częstotliwości fr. Mierząc nieznane indukcyjności należy pamiętać, że na częstotliwość rezonansu ma wpływ otoczenie, szczególnie jesli cewka nie jest ekranowana i na przykład zbytnie jej zbliżenie do masy miernika lub późniejsze zaekranowanie w obudowie może dramatycznie zmienić parametry tak użytego obwodu. Dlatego należy w miarę możliwości mierzyć cewki w obudowie lub zapewnić warunki zbliżone do tych w jakich będą pracować.
L.J.

[SP6FRE]

Na prośbę kilku kolegów, którzy mają najnowszą wersję płytki do NA01 podaję kilka uwag i informacji dotyczących montażu.
Podstawowy zestaw danych znajduije się na mojej stronie w części dotyczącej konstrukcji krótkofalarskich.
Tam też można dowiedzieć się nieco więcej o płytkach.
Nowa płytka ma niestety błąd:



brakuje otworu na pinie 1 wyświetlacza - trzeba go wykonać ręcznie wiertłem 0.9-1mm :-( Pokazałem to miejsce na załączonym zdjęciu przez wyróżnienie czerwonym owalem. Ponieważ na razie nie zabrałem się jeszcze za montaż to o innych błędach nic na razie nie wiem ale mam nadzieję , że ich nie ma ;-)

Aktualny rysunek montażowy znajduje się w sekcji "Montaż NA01" opisu NA001 w końcowej jej cześci opatrzonej datą 05-2013. Do tej wersji sprzętu pasuje oprogramowanie w wersji 7.01, którą można znaleźć w dziale "Oprogramowanie" opisu NA01.
L.J.

[SP6FRE]

Przy okazji uruchomienia układu na nowej płytce przyszedł mi do głowy pomysł na regulację właściwego poziomu wzmocnienia wzmacniacza wyjściowego co z jednej strony ma wpływ na dynamikę pomiaru (im większe wzmocnienie tym lepiej) ale z drugiej strony może znacząco pogorszyć jakość pomiarów jeśli sygnał pomiarowy mocno odbiega od sinusoidy..
Biorc za podstawę schemat miernika NA01 można powiedzieć, że poziom sygnału wyjściowego można ustalić za pomocą proporcji elementów R3 i R7 i w przybliżeniu wzmocnienie tego stopnia to iloraz R3/R7. Wartość R7 decyduje o obciążeniu generatora DDS i powinna być na poziomie 0.5-1.5k. Jako R3 można podczas regulacji użyć potencjometru montażowego 10-20k.
Do oceny jakości sygnału wykorzystałem przystawkę do pomiaru elementów L,C, Xtal oraz elementy LC tworzące szeregowy układ rezonansowy o częstotliwości rezonansu ok. 3.7MHz. To kondensator o pojemności ok. 220pF i cewka o indukcyjności ok. 8.4uH.



Zakres pomiaru to 2-5MHz a sam pomiar odbywa się oczywiście z przystawką po wykonaniu kalibracji i po wyborze trybu "Pomiar + Q". Pokazany wynik dotyczy prawidłowo ustawionego poziomu wzmocnienia.



Krzywa rezonansu przesłonięta jest oczywiście pomierzonymi parametrami mierzonego obwodu ale jest gładka co z punku widzenia metody pomiaru ma decydujące znaczenie. Ustalenie częstotliwości rezonansu zakłada bowiem symetrię wykresu w okolicach rezonansu





Tą samą krzywą rezonansu można obserwować dokładniej po wyjściu z trybu "Pomiar + Q" oraz wyborze trybu "Pomiar w paśmie". Jak widać krzywa rezonansu jest gładka a odpowiadający temu stanowi kształt sygnału na wyjściu miernika pokazałem na ekranie oscyloskopu. Ponieważ miernik przestraja częstotliwość podczas pomiaru to ustawiłem parametry przemiatania na ok. 100Hz w pobliżu 2MHz aby uzyskać stabilny obraz na ekranie.





Dla porównania krzywa rezonansu dla sygnału zniekształconego (przy zbyt dużym wzocnieniu) ma uskoki w okolicach rezonansu, mogą się pojawić również załamania na ramionach krzywej w dalszej odległości od rezonansu. Jak widać na oscyloskopie, sygnał wyjściowy jest zniekształcony na szczytach co oznacza, że znajdują się w nim harmoniczne deformujące wynik pomiaru.
Ustawienie wzmocnienia należy wykonywać z elementami LC z rezonansem w okolicach 2-5MHz bo w tym zakresie poziom sygnału jest największy i najłatwiej jest dokonać prawidłowej oceny działania miernika.
L.J.