Analizator wektorowy NA02

[SQ7HJB]

Byłem u kolegi . Odczytaliśmy zaprogramowany procek. Wszystko zgodnie tak jak u Ciebie. Dla spokoju jeszcze programowaliśmy dwa różnymi programatorami i cały czas ten sam efekt. Nie mam innego procka. Kwarce sprawdzałem dwa - wysoki i niski. Układ dds-a mam wybrany właściwy. Widać na wcześniejszym zrzucie ekranu.
Jutro jeszcze popróbuję.

I już. Muszę zmienić lcd. Ten który mam nie pracuje. Sterownik KS108B z poprzednim softem śmigał. Będzie jednak niebieski :-)
Zrzuty ekranu z MkAvrCalculator są poprawne.
Pozdro Marek

[SP6FRE]

Witam!
Mam dobrą wiadomość o nowych płytkach do NA02, ich status zmienił sie na "shipped"z terminem dostawy "1-8 Weeks". Oczywiście liczę na ten krótszy okres. W każdym razie świadomość stanu zamówienia poprawia nieco samopoczucie. Produkcja płytek trwała 5 dni - w tym Nowy Rok i choć liczyłem, że będzie szybciej to i tak nie ma chyba na co narzekać. Teraz dam znać jak towar dotrze do Polski.
Przy okazji dziękuję Markowi SQ7HJB za niezłomne tropienie błędów oprogramowania. Okazało się bowiem, że skupiłem się na poprawie pomiaru wektorowego impedancji zapominając, że zmiany w systemie pomiaru A/D mają wpływ także na inne moduły pomiarowe a że jednocześnie nie mam obecnie żadnych przystawek pomiarowych to i o sprawdzenie było trudniej. Obecnie, po korektach, wcześniejsze linki prowadzące do poszczególnych wersji zostały uaktualnione.
L.J.

[SP3GO]

Witaj Leszku!

Tak tylko spytam z czystej swojej ciekawości...
Na czym polega u Ciebie procedura kalibracji miernika przy porcie otwartym?
Czy na pełną procedurę kalibracji numerycznej Short-Open-Load brakuje po prostu miejsca w procesorze? (albo miejsca na zebrane dane kalibracyjne)

Nie raz już się sam przekonałem jakie cuda potrafi zdziałać wektorowa korekcja błędów, więc dla obecnych i przyszłych konstruktorów tego urządzenia Twojego pomysłu, byłoby szkoda, aby to pominąć. Tym bardziej, że sporo solidnej pracy włożyłeś w projekt tego miernika.
No chyba, że się nie da - tak też bywa - już niezależnie od przyczyn
Albo obecna procedura jest równie efektywna co SOL.

Nawiasem mówiąc dla miernika 2-portowego, to już powinna być nawet bardziej złożona procedura kalibracji: Short-Open-Load-Through (SOLT)

I drugie pytanie poboczne: jak sobie poradziłeś z identyfikacją znaku reaktancji?
Jak wiemy AD8302 ma z tym kłopot, a czytałem już gdzieś w innym wątku pomysł z drobną zmianą częstotliwości i decyzją o znaku na podstawie zachowania się impedancji przy tej małej zmianie (problem jednak pozostaje w okolicach rezonansów). Ciekaw więc jestem jak to u Ciebie wygląda, a skoro wykres Smith'a jest pełnym kołem (a nie jego tylko górną lub tylko dolną połówką), to pewnie jakoś to rozwiązałeś

Z góry dzięki za dzielenie się wiedzą! (tu i w innych wątkach

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

---

Przepraszam - jednak pomyliłem i to w TYM wątku opisujesz już jak radzisz sobie ze znakiem reaktancji, więc drugie pytanie już nieaktualne
Sporo czytania, więc się pogubiłem - więc dla podobnie zagubionych link ;-)

http://sp-hm.pl/thread-2610-post-29923.html#pid29923

Pierwsze pytanie ciągle podtrzymuję...


Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SP6FRE]

Witam!
W uzupełnieniu poprzedniej informacji o korekcie software dodam, że ze względu na zmianę napięcia odniesienia przetwornika A/C na źródło wewnętrzne procesora 2.56V należy usunąć kros pomiędzy pinem 32 procesora (VREF) a układem AD8302, a do pin-a 32 należy dołączyć kondensator 10uF.
Dziś miałem czas aby dorobić przystawkę do pomiaru SWR i potwierdziłem, że ten pomiar, jak i inne działają z poprawionym oprogramowaniem i układem elektrycznym.

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.
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. Punkt na wykresie Smitha wyznacza względem środka okręgu wektor gamma pochylony względem osi poziomej o pewien kąt. Obie wartości (moduł wektora i kąt pochylenia) dostarcza układ AD8302 ale na dwóch zbudowanych przeze mnie układach NA02 dało się od razu zauważyć, że rozrzut pomiarowy tych wartości jest zauważalny i w moim przekonaniu zależy głównie od egzemplarza układu AD8302. Znacznie mniejszy wpływ ma na przykład na ustawienia domyślne konstrukcja sprzęgacza. 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 (punkt leżący na osi poziomej na przecięciu z prawej strony z okręgiem). Dobór tego kąta możliwy jest za pomocą opisanej procedury z klawiszami i pamiętany jest później podczas innych pomiarów.
Okazuje się, że korekta dla otwartego wejścia jest najbardziej efektywną (bardziej skuteczną dla podobnej procedury dla zwartego wejścia) i nie wprowadza zauważalnego pogorszenia dokładności pomiaru, którą w NA02 można określić (tu szacuję bez szczegółowych wyliczeń ale z pewnym nadmiarem) jako nie gorszą niż 10%. NA02 nie ma ambicji miernika laboratoryjnego przedkładając łatwość użycia, uniwersalność i mobilność nad absolutną precyzję. Stąd też zadawala się ekranem 64/128 pixel-i a kalibrację transmisyjną (wejście-wyjście) wykonuje się oddzielnie podczas pomiarów charakterystyk częstotliwościowych dotyczących charakterystyk przenoszenia i SWR a także dobroci obwodów LC i kwarców. Dla przypomnienia, NA02 mierzy charakterystyki transmisyjne i SWR (skalarnie) w funkcji częstotliwości, mierzy moc, częstotliwość, dobroć i parametry układów LC i kwarców, jest prostym analizatorem widma oraz ostatnio mierzy także impedancję zespoloną (wektorowo).
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.
L.J.

[SP3GO]

Dziękuję Leszku za szczegółową odpowiedź!

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...

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).

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: 2,108)

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]

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.

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