Het grote wobbel/networkanalyzer topic

[fred101]

Ik heb nu 3 richtkoppelaars gemaakt. Eentje met een varkensneus, een die ik ooit had gemaakt als richtkoppelaar voor een swr meter (met twee ringkernen als uitkoppeltrafo's) en vandaag de hybride koppelaar uit deel 3 van HF messungen fur den FA. Een vreselijk gepriegel om het printplaatje met smd weerstanden (de op een na grootste uit die buisjes) en ringkern in zo'n Tstuk te krijgen. Daarna het gat dicht gemaakt met koperfolie en toen afgetaped.

Testen blijft wat moeilijk. Ik heb tijdens de vakantie al wat gelezen daarover maar dat gaat niet over een VNA dus de fase wordt niet meegenomen. Ik heb eerst de Sweepgenerator op 0dBm ingesteld. Toen de VNA afgeregeld zodat de meter daar nul dB aangeeft met de richtkoppelaar er tussen en met 50 ohm afgesloten, zodat ik een referentie punt heb. Dat heb ik voor iedere koppelaar opnieuw moeten doen want ze hebben niet de zelfde doorlaatdemping. De powersplitter zou 6dB verzwakken en de hybride ook. Dat is dus 12dB in theorie.

Eerst de boel aangesloten zonder richtkoppelaar en zonder dut. De instelling zo gezet dat het referentielevel op 0dB stond. Dat ging alleen bij -10dBm uitgangsvermogen.

Toen de richtkoppelaar er tussen. Deze gaf met 50 ohm afgesloten 13dB demping. Dat klopt dus aardig. 1dB verschil tov die 12 dB
Daarna een open, dit gaf -20dB gain tov 50 ohm, dus -33dB in het totaal.
Toen een short: dit was +7dB tov 50 ohm

De test herhaald bij 0dBm uitgangsvermogen
Open: 33dB tov 50 ohm
Short: +6dB tov 50 ohm

Op de VNA is hij over het hele bereik vlak. Echt lineaal-recht.

Naar de fase heb ik niet gekeken. Die is afgesloten bijna recht maar +140 graden. Hij springt verder bij open en short buiten beeld maar blijft vlak. Geen resonanties.

De zelfgemaakte van voor de vakantie is waardeloos. Ik heb daar toen helemaal op de verkeerde manier naar gekeken. (geen referentie level ingesteld)
De swr-brug geeft "fase ruis" Hij geeft minder doorlaatdemping wat gezien de constructie logisch is. Maar hij meet forward ipv reverse. Die was dus fout aangesloten bedenk ik nu. Open doet namelijk +24dB en short -2dB. Omgedraaid zou hij dus -24dB en +2dB doen en dat is nog knap gezien de grove constructie.

Maar die hybride lijkt me bruikbaar. Ik heb voor de grap er wat dingen aan gehangen. bv de uitgang van de bitx. Die was dus 28 ohm.

Ik heb nu ook 4 VHF coax relais. Ze zijn precies 50 ohm (gemeten ) Deze ga ik zo monteren dat ik via deze dingen meet en steeds met een schakelaar kan kiezen tussen DUT of calibratie of Reflectie en calibratie.

Heb ik die richtkoppelaar zo goed getest ?

[rbeckers]

....
Heb ik die richtkoppelaar zo goed getest ?

Fred,

Dat weet ik (nog) niet. Dit is geloof ik je eerste vraag waar ik niet meteen een antwoord op weet.
ik zal het stuk over de hybride richtkoppelaar in deel 3 gaan lezen.

René

[fred101]

Ik neem aan dat ik de meeste hulpstukken ook straks de digitale SA kan gebruiken (ivm de tracking generator) ?
Aan mijn HP SA kan ook een tracking generator. kan dat een willekeurige sweepgenerator zijn ?
Er kan ook een printer aan de SA, weet jij wat dat voor iets was ?

Ik ga nog wat verzwakkers maken. Wat stevige jongens om vermogen eerst zover terug te brengen dat ik daarna de interne of externe stappenverzwakker kan gebruiken. Ik heb 3 van die 150ohm 50W inductie vrije weerstanden. Dat maakt een mooie 15,5dB verzwakker die 100W aankan. Dan nog een 20dB, 10dB, 6dB en een 3dB, allemaal goed voor minimaal 10W. Die kunnen bij metingen aan zenders dan achter elkaar gekoppeld worden. Zullen niet helemaal inductie vrij (wel metaalfilm) zijn maar die zullen toch voornamelijk bij lage frequenties gebruikt worden.

Ik heb ook al het ontwerp voor de coax relais opstelling af zodat ik steeds met een schakelaar naar een referentie kan omschakelen.

Maar eerst mijn patch panel afmaken zodat ik weer on-air kan. Ik heb mijn switchbox omgebouwd tot LC tuner (kastje gebruikt) want dan moet ik wel aan dat pach panel beginnen.

[rbeckers]

Fred,



De meeste hulpstukken kun je inderdaad bij de digitale SA gebruiken.
Wat zijn het preciese typenummer + serienummer van die HP SA?
Aan een sweepgenerator voor een SA worden minimaal de eisen van gelijkloop en vlakheid gesteld. M.a.w. het kan niet een willekeurige sweepgenerator zijn.
Stel je sweepgenerator staat op 100,010 MHz en je SA staat op 100,000 MHz ( dus midden in de FM omroepband). Als je dan een smal RBW filter gebruikt in de SA, zal die in ieder geval de verkeerde waarde aangeven.

Er zijn nogal wat printer aansluitingen, o.a. RS-232, Centronics, USB, IEEE-488, ethernet, met ook nog eens verschillende conectoren per soort.
Ik zal in de manual van de HP kijken naar de printer.

René

[fred101]

Het is een HP8558A plugin in een HP853A chassis. Hij gaat tot 1,5GHz


Ik heb net met mijn TDR meter alle kabels getest en gesorteerd. Daar zitten nog aardige verschillen. Ik heb van die doorzichtige militaire. Die zijn bij 50 ohm afsluiting rimpeloos vlak, echt super. Ik heb echter ook een bnc kabel waarvan ik er twee van bij baco had gekocht. De eerste verloor al spontaan een halve connector. De tweede nu gemeten. Het zijn wel 50 ohm pluggen (dikke dielectrium), er staat ook 50 ohm op de kabel maar hij is toch echt 75 ohm. Daar is geen enkele twijfel over. (50 ohm tov 75 ohm scheelt een vakje in magnitude van de reflexie dus daar kijk ik niet naast)

Fred

[rbeckers]

Fred,

in de manual van de HP853B (de A kon ik niet vinden) staat dat er een HP-IB aansluiting is tbv een plotter. Dus geen printer.
Als je toch wilt printen moet je de signalen die naar de HP853A gaan, digitaliseren.
Is wel te doen. Mischien dat dat al gaat via een soundkaart van een PC.

Er zit een gigantisch verschil tussen connectoren. Goede merken zoals Amphenol of Radiall zijn meestal veel beter dan merkloze connectoren.

René

[fred101]

Is ook een B. Ik vergiste me in die letters. Er staat idd iets van HP-IB. Naar de PC zou wel leuk zijn. Zal eens zoeken. Lijkt me dat meer mensen zoiets zouden kunnen hebben gedaan.

De kabels voor de vna zijn af samen met 4 UHF relais wat omschakelen tussen calibratie en DUT mogelijk maakt. Alle kabels op lengte geselecteerd zodat het signaal via het DUT of de calibrator en de referentie een even lange tijd onderweg is. Dat zal voor de fase best bevoorderlijk zijn lijkt me.

Kwam er achter dat een van de kabels waar ik de richtkoppelaar mee getest had 75 ohm is. Dat moet dus weer opnieuw. (was de kabel van koppelaar naar test-ingang op de VNA.

Is het bij de digitale SA ook mogelijk om bij gebruik van de tracking generator de meetwaarden op het scherm te geven. Dan denk ik aan de reflectie (Rho meen ik) of SWR en de Impedantie en demping in dB ? (of verwacht ik nu teveel. Die analyser van funkamateur kan dat ook. Daar is nu ook een SA voorzet voor ontwikkeld. Net andersom dus als wat wij doen. Die software is freeware, is dat niet bruikbaar, werkt ook met usb.

[rbeckers]

Is ook een B. Ik vergiste me in die letters. ...

Fred,

en ik maar zoeken op een A.!

Heb je niet PC oscilloscoop of zoiets?

Er komen (bijna) zeker meetwaarden in het scherm van de digitale SA. In eerste instantie waardes zoals markers etc.. De tracking generator is er nog niet dus de digitale SA hoeft dat nu nog niet te kunnen. Ik zal eens bij funkamateur kijken.

De hybride richtkoppelaar moet ik nog bekijken.

René

[fred101]

Oeps, het wordt nog erger, sorry Ik ben nu voor de zekerheid maar eens op het ding zelf gaan kijken ipv op van in het manual op de pc.

Het is dus toch een 853A, dat had ik wel goed maar de SA daarbij is een 8558B en niet een A

Ik heb nog even de laatste kabeltjes bij gemaakt en een 10dB verzakker mbv 3x200 ohm metaalfilm weerstanden van 5cm lang en 8mm dik als serie en 2x200 per shunt poot. Ik heb geen idee hoeveel wat die jongens zijn. Ik denk iets van 5 tot 10W

Daarnaast een RF uitkoppelaar uit deel 3. Die met ringkern als stroomtrafo met potmeter. Metaa;l kastje met SO239 in/uit en een bnc voor naar een meetapparaat. Verder een 500 ohm potmeter in een klein kunstof doosje met BNC connector. Dat werkt wat makkelijker dan een losse potmeter aan een banaanadapter. Toen ik toch op dreef was ook maar de koppelspoel (3 windingen van 10cm) en de kleine variant 5 windingen CU 0,5mm om een 3mm boortje aan een stukje coax. Ik heb het spoeltje in een leeg "flesje" gestoken (de coax door het dekseltje)waar de BNC pinnetjes in zaten. Zo zit het veilig en moet het dichterbij dan kan ik het zo open schroeven.

Ik heb wat zitten zoeken op die hybride directional coupler maar ik ben er nog niet uit. Zover ik het begrijp moet een short een zelfde meetwaarde geven als een open en moet het verschil tussen geen coupler en wel een die met 50 ohm is afgesloten het liefst zo groot mogelijk zijn. Dat is dus precies omgedraaid bij wat ik meet. Het is in feite een brug van Wheatstone met een stroomtrafo als choke op de uitkoppel leiding. Als de load open is dan gaat alles in fase terug, als hij short is gaat het in tegenfase terug.(neem ik aan, net als bij de TDR meter) Dat heft elkaar op. Het lijkt hier echter omgekeerd. Bij open heb ik meer demping dan bij short.

De VNA werkt als volgt: Ik verbind de boel door als referentie en kies dan bv de bovenste lijn als 0. Hierbij is de spanning maximaal en er geen demping. Dan gaat de richtkoppelaar er tussen. Als ik die afsluit met 50 ohm heb ik 6dB demping veroorzaakt door de brug en de rest wordt gedissipeerd in de dummy. De brug is in evenwicht en ik zou dus een zo hoog mogelijke demping moeten hebben. Dat klopt dus ook niet. Dan zet ik de 50 ohm lijn bv op het tweede rasterlijntje als referentie (met de vertikale positie van de scoop) Als ik de coupler dan open laat krijg ik een veel lagere lijn. De spanning is dus een stuk lager en de demping groter. Dat lijkt op tegenfase. Als ik hem kortsluit wordt de spanning een paar dB hoger dan de 50ohm lijn. Er is dus minder demping dat lijkt op het bij elkaar optellen van spanning door signaal in fase. De TDR meter geeft bij een open een reflectie met een amplitude op grofweg de helft van de puls . Bij een heel kort stukje zie je dan de totale puls dalen. De helft in spanning is als ik het goed heb maar 3dB (de VNA gaat in dB) Bij een short zie ik een puls die negatief wordt en ook de helft in amplitude. Dat is in feite ook een reflectie meter maar dan met een gewoon T-stukje en geen brug.

Ik begin het idee te krijgen dat ik de brug verkeerd om gebruik en dus een forward meting doe. Bij 50 ohm max spanning (min de 6dB demping) wat klopt, bij open krijg ik minder output wat ook klopt en bij short krijg ik iets meer output dan bij 5o ohm wat waarschijnlijk iets met dat in/uit fase reflecteren te doen zal hebben of met een hogere spanning over de spoel naar massa. Ik zal morgen eens omgekeerd testen want dat moet kunnen bij zo'n brug heb ik begrepen.

Mooi boek trouwens dat methods in RF design. Staat die coupler ook in plus een uitgebreide (maar slechts 70MHz) zelfbouw SA.
Ik heb wel wat spectrumanalyse en scoop programmatjes op mijn laptop.

[fred101]

Het is eindelijk gelukt, achter in deel 3 staat een coupler met coax en zoiets had ik al eens gemaakt in een swr meter. Ik heb nu een stuk van 50cm aircom plus in een pcb koker met 3 bnc's gebouwd. Een draadje door de holle kern getrokken (dan hoef ik niet de ommanteling uit te rekken waardoor de impedantie te veel veranderd en een kant via 50 ohm aan massa, de andere naar de bnc.

Nu is een short precies het zelfde als open (scheelt nog geen dB) en met een potmeter kan ik zo de trace open neer draaien. Je ziet nu bv ook dat de reflectie bij 25 ohm gelijk is aan 100 ohm . Het is een groot lomp ding maar tot 100MHz werkt hij in ieder geval goed. Ik heb het nog niet hoger geprobeerd, was nu al laat genoeg maar ik moest het even kwijt, zo blij ben ik .

Ik ga hem nog verder testen met de SNA of hij recht is tot hogere frequenties en mbv de TDR meter of hij mooi 50 ohm is.

[rbeckers]

Fred,

Aircom plus is een van de betere coax kabels.
Kun je een foto plaatsen van de coupler en van de karateristiek op de SA?
Je zou mischien net de extra demping van de kabel bij 1GHz kunnen meten. Natuurlijk als de rest, o.a. de opbouw, perfect is.

René

[fred101]

Zal ik vanavond proberen. Ik heb aircom gebruikt omdat het hol is. Ik hoefde nu niet de buitenlaag te verwijderen en dan draad onder de mantel te wurmen. Daardoor rekt het uit en is de kabel geen 50 ohm meer. Ik wil natuurlijk geen coupler die zelf al reflecties veroorzaakt. Daarnaast ligt de oppiklus nu dicht bij de middenkern waardoor er een betere koppeling en minder demping (denk ik). Nu ik weet dat hij werkt ga ik hem nog een keer opbouwen maar dan nog beter. Ik ben nog niet tevreden over de aankoppeling van de connectors aan de coax. Daar is nog altijd een misaanpassing.
Eigenlijk zou ik een koperen pijp willen maken met daarin een massieve dikke middenkern, geen dielectric, gewoon lucht. Daar de blanke massieve opleiding naast en via een twee T-stukken de uitkoppel connectors. Dan hoeft er geen 50 ohm weerstand op maar kan ik er een 50 ohm bnc dummy op zetten. Dat is weer beter qua aanpassing en je kan hem ook andersom gebruiken door om te schakelen tussen de twee uitgangen. De in-uitgangsconnectors kunnen dan aan de pijp gesoldeerd worden zodat hij 100% HF dicht is. Ik weet alleen niet hoe ik de afmetingen moet maken om het 50 ohm te krijgen. Het liefts ook wat kleiner want 50cm is wat onhandig maar dat geeft wel een betere koppeling.

Ik snap alleen nog steeds niet waar die hybride koppelingen bij mij mis gaan.

Dat met die relais is echt reuze handig. Je flipt een schakelaar om en ziet zo in een flits de vergelijking bv open met short of DUT met 50 ohm. Maar zo kan ik een meting ook aan de SNA en VNA tegelijk hangen en zo in een keer omswitchen. Ik twijfelde of ik ze zou kopen (samen 20 euro voor 4 amphenol relais) maar ik hen er geen spijt van.

[rbeckers]

Fred,

volgens mij staat in Rothamel "iets" over afmetingen van een kabel versus impedantie.

René

[fred101]

Maak je borst maar nat de uitdaging wordt steeds groter, de lat komt steeds hoger Dit soort schrijfsels maken het voor me zelf vaak ineens duidelijk vandaar de soms lange verhalen. Bij werkt dat het beste. Soms type ik een heel verhaal om dan daarna, doordat de "data" gesorteerd wordt al het antwoord te vinden (dat wis ik dan weer, soms is het oorspronkelijke verhaal dus twee keer zo lang maar dat wordt je bespaard )

Ik heb die formule gebruikt bij aircom en dan zou die 6o,8 ohm zijn. Nu heb ik niet digitaal gemeten maar mijn mitutayo zal er niet ver naast zitten. De kern is 2,65mm, de diameter van de mantel (binnenkant folie want het gaat om de afstand tussen de twee lijkt me) is 7,2 tot 7,3mm hij is 5 hoekig dus dat is wat lastig. Volgens de datasheet is hij 2,7mm en 7,2mm dus dat klopt ongeveer.
Dat geeft bij mij 58,8 (datasheet) tot 60,8 ohm.(gemeten maten). Dit heeft ongetwijfeld met het dielectrium te maken.

Ik heb me nooit daarin verdiept maar dit vraagt nadere bestudering. Twee geleiders tov elkaar veroorzaken een capaciteit. Coax heeft een bepaalde capaciteit per meter en een bepaalde weerstand per meter (zowel koperverlies als skineffect) en natuurlijk een bepaalde inductie per meter. Nu neemt de capaciteit evenredig af met de inductie toename dus die kan je uitschakelen. Koperverlies en skineffect zorgen natuurlijk voor de demping naast kabel "lekkage" Dat betekent dus dat de kabel impedantie puur op afstand is gebaseerd (bij kippenladder feitelijk ook) maar toch zit ik hier met een redelijke afwijking. Nu is dat verschil heel toevallig 0,84 en laat dat nu ook ongeveer de verkortingsfactor zijn (ik vind waarden tussen 0,8 en 0,85)

Nu gebruikt de coupler lucht dus hoef ik geen correctie te doen.

Dit impedantiegebeuren wordt steeds interessanter. Het is wel complex. Alles hangt aan elkaar en beinvloed elkaar. Voor mijn gevoel zit ik in de goede richting maar je maakt zo makkelijk een redenatie fout. Bv ik dacht de oppiklus voegt inductie toe dus die moet kort maar hij heeft natuurlijk ook weer capaciteit en bij goede constructie heft dat elkaar weer op. Hij wordt 50 ohm gemaakt door een weerstand naar massa maar hij heeft ook zijn eigen karakteristieke impedantie. Zijn gezamelijke impedantie moet dus theoretisch een stuk(je) lager zijn.

Voor de impedantie is de lengte dus in principe niet van belang maar daar zit ik met een dilemma. Een langere buis betekent een langere oppikleiding wat denk ik een betere koppeling en meer signaal geeft maar ook onhandiger en ik denk dat het ding bij foute afsluiting (elke reflectie meting dus) als impedantie transformator gaat werken. De VNA ziet dus de gezamelijke impedantie en niet die van de DUT zelf denk ik. Bij 1GHz praat je over een golflengte van zo'n 30 cm daar gaat dus vanaf 7,5 cm al het een en ander gebeuren (eerder natuurlijk ook al want het is geen blokgolf). Bij sweepen ga je dus altijd frequentie afhankelijke impedantie transformaties krijgen lijkt me. Daarnaast : Als hij 3 toppen ziet maar 2 dalen is er dan loopt er meer stroom de ene kant op dan de andere. Hij moet dus korter dan een kwart golf zijn lijkt me. Dan "rolt" er altijd maar een top tegelijk door heen.

Je ziet commerciele couplers op plaatjes van enorme dingen (zo lijkt het) tot hele kleintjes voor hoge frequenties dus daar zit ik wel goed denk ik maar nu nog achterhalen wat dat lengte verhaal doet. korter geeft weer minder uitkoppeling denk ik en dus weer minder resolutie bij het meten. ik moet dus iets bedenken wat zoveel mogelijk signaal oppikt zonder de coupler te veel te beinvloeden (je ontrekt toch energie en hij beinvloed de impedantie).

Ik denk ook dat ik het verschil met die hybride coupler heb gevonden. Dat is een meetbrug gebaseerd op evenwicht. Die meet een spanningsverschil tussen de twee helften. Als je zo'n ding gebruikt voor een weerstand meting dan is hij in evenwicht als de weerstanden gelijk zijn. Dat is maar bij 1 weerstands waarde. Bij nul ohm is de ene kant van de brug lager in spanning, bij 50 ohm zijn ze gelijk en bij oneindig is de andere helft lager dus de gene die eerst hoger was nu lager. Nu is de "afstand" grafisch van 0-50 ohm een heel klein stukje tov 50- oneindig. De aanduiding op het scherm is nog logarithmisch ook. De brugspanning bij open is dus gelijk aan short maar niet aan de zelfde kant van de brug. We meten hier maar aan een poot en daar loopt de spanning dus van max naar min of omgekeerd. Er is dus theoretisch een directe impedantie meting mogenlijk terwijl bij de coax coupler puur de reflectie wordt gemeten. De bijbehorende impedantie kan echter even veel hoger of lager zijn dan 50 ohm.

poeh poeh, schiet mijn verhaal maar lek

[rbeckers]

Fred,

pas op, ik begin met schieten.

Dieletricum is noodzakelijk voor de geometrie van de kabel te behouden. Diectricum zorgt voor extra verliezen.
De dielecrische constante van lucht is 1 (ong.) (ietsje groter ) en die van water is 80.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Di%C3%ABle ... _constante
Stukjes teflon tussen binnen en buitengeleider, en de rest droge lucht, is het beste, pvc is een stuk slechter.
Hoe kleiner de demping van een kabel, hoe beter (en minder) dielectricum er in zit.
Verkoringsfactor zit meer in de buurt van 0,66.

Bij 1 GHz maakt al één cm ontzettend veel uit. Eerder een paar mm. Denk er ook aan dat een draad als een spoel werkt.

Voor hoge frekwenties is het ook praktisch mogelijk om de binnengeleider weg te laten, golfpijpen.
http://en.wikipedia.org/wiki/Waveguide_ ... magnetism)
Het echte loodgieterswerk.

Alle efecten treden samen op. Dat maakt het zo moeilijk en zo interessant.

René