Het grote wobbel/networkanalyzer topic
Geplaatst: 16 feb 2009, 22:25
Aangezien ik zelf ooit een wobbelaar wilde maar daar weinig kaas van gegeten had viel me op dat daar zo weinig over te vinden was. Nu ik wat verder ben en inmiddels een paar van die dingen heb weet ik dat er meer is dan ik dacht alleen zijn er veel verschillende namen voor dezelfde dingen. Het leek me leuk daar wat over te maken. Uit de inbreng hier wil ik dan een verhaaltje maken om op mijn site als naslagwerkje te plaatsen zodat de edele kunst van het wobbelen niet verloren gaat.
Over wat voor dingen praten we ?
Wat zijn de verschillende ondervormen ? wobbelaar, wobbulator of sweepgenerator, drie namen voor het zelfde beestje. Al dan niet met beeldscherm, daar tussen in de scalar network analyser en in de meest geavanceerde uitvoering als vector network analyser. Ze zijn er digitaal en analoog.
Waar gebruik je die jongens nu voor?
Dat varieert van het afregelen van bv het middenfrequent van een ontvanger tot het doen van analyses aan bv een antenne. Kortom alles waarbij je info wil over de response als gevolg van frequentie.
Je bekijkt de invloed van een DUT (device under test=slachtoffer) op de amplitude van een bekend signaal afgezet tegen het frequentie domein.
Populair gezegt: Je duwt een signaal in het DUT en kijkt wat er van over blijft als het er uit komt. Je ziet op een beeldscherm dan links in beeld de laagste frequentie die je hebt ingesteld en rechts de hoogste. Als er niets met het signaal gebeurd qua versterking of verzwakking krijg je een rechte lijn. Is er verzwakking dan zie je een kuil of bult (kun je instellen) en bij versterking omgekeerd. Je kunt bij sommige (VNA) nog meer zoals faseverschillen bekijken waardoor je wat weet over de complexe impedantie van het DUT.
Wobbelen is het Nederlandse woord voor sweepen. Daarvoor heb je dus een sweepgenerator nodig. Een oscillator die in frequentie verloopt. De simpelste vorm is gewoon een oscillator waar je ipv een varco een varicap diode gebruikt en dan met een zaagtand de spanning op laat lopen tot het hoogste punt, dan weer terug ineens naar nul. De frequentie veranderd dan mee met de spanning. Op de bufferversterker van je oscillator, die je bv van 0-20MHz laat sweepen, sluit je nu een filter (bv LC kring) aan welke op 10MHz resonant is. Als je nu de zaagtand gebruikt om de X as aan te sturen en het signaal wat je weer uit het filter krijgt , gelijkgericht tot een DC spanning, de Y as van de scoop instuurt krijg je een beeld wat de doorlaat van dat filter aangeeft. bv bij 2Mhz laat het filter niets door. Als de generator er 1 Volt instuurt komt er dus 0V bij de scoop aan. De lijn blijft op 0V hangen. Bij 8MHz laat het filter van de 1V al 0,2V door. Dan stijgt de lijn daar dus tot een bepaalde hoogte (al dan niet logartithmisch versterkt), bij 10MHz laat hij alles door dus daar zit de top van de curve en daarna loopt hij weer in een bepaald gebied terug naar 0. Je weet dus op die manier hoeveel demping je filter geeft, hoe breed het is en op welke frequentie het zit. Maar ook de staande golven in een kabel, of de aanpassing van een antenne kun je bestuderen. De bekende antenne-analysers zijn in feite VNA's. Deze meten naast de amplitude van het signaal na het DUT ook nog de fase verschuiving zodat je niet alleen de ohmse waarde van de impedantie weet maar ook het ohmse en imaginaire deel. Dus de grote van het eventuele reactantie (capacitief of inductief) deel van de impedantie.
Nu maakt een wobbelaar dus een signaal wat na het DUT gelijkgericht wordt. Je kunt je voorstellen dat eventuele opgepikte signalen in de kabel dus ook worden afgebeeld en zo wat vertekening kunnen geven. Een volgende vorm de scalar network analyser, een soort obscure voorganger van de vector network analyser, is naast die op en neer lopende zender een sychroon meelopende ontvanger. Hij luistert dus alleen op die frequentie die op dat moment wordt uitgezonden via hele goede filters. De volgende stap was dat men dat signaal verder ging analyseren door de faseveschuivingen mee te meten. Dat gekoppeld aan een processor maakte het mogelijk leuke dingen als smithchards, complexe impedantie en swr grafiekjes op beeldschermen te toveren.
Een Networkanalyser is weer enigzins verwant aan een spectrum analyser. Deze doet namelijk voor een deel het zelfde. Een sweep maken en de amplitude weergeven. Alleen stuurt een SA geen signaal uit maar pikt hij een extern signaal op, mixt dat met zijn eigen sweepsignaal en het verschil of somsignaal wordt gelijkgericht en logarithmisch versterkt weergeven. Als je het zo leest dan lijkt een spectrum analyser een makkelijker apparaat om te maken maar dat schijnt net andersom te zijn. Dat heeft te maken met het feit dat die network analyzers maar een signaal te gelijk weer hoeven geven. Die mogen dus lekker langzaam hun werk doen en missen niets want als ze luisteren is er altijd een signaal. een SA moet echter die hele bandbreedte monitoren en daarbij niets missen en dat is een stuk complexer. Heel snel sweepen dus maar als het te snel gaat is er geen tijd het weer te geven en lijkt de amplitude lager dan hij is. Theoretisch kun je een pulsvormig signaal zo neer zetten dat het de SA wordt aangeboden wordt net in zijn terugslag periode dus ondanks dat het er is zie je het toch niet. Daarnaast mag hij niet zijn eigen oscillators horen.
Dit is allemaal nog redelijk simpel. Dan heb je zo'n ding gevonden en wil je er wat mee doen. Dat valt toch vies tegen en er lijkt veel kennis verloren te zijn gegaan. Aangezien de zender "weet wat hij uitstuurt is het dus wel de bedoeling dat ook alles het DUT ingaat en niet de helft wordt gereflecteerd richting de meetzender. Er moet dus een goede aanpassing zijn. Als je bv een manual van een murphy B40 hebt staat daar keurig hoe je de boel moet aanpassen maar als je de impedantie van het DUT niet weet wordt het lastiger.
Ik probeer meestal wat verschillende dingen. Ik sluit de wobbelaar af met zijn impedantie. Dus een weerstandje van 50 ohm tussen de midden ader en aarde en neem dan de spanning af over die weerstand. Dan controleer ik met de scoop of de amplitude gelijk blijft als ik het DUT aansluit. Soms werkt het goed om iets via een 1pF condensatortje of via een 10K weerstand aan te sluiten. Ik heb ook een trafotje van een ferrietring gemaakt met een stuk of tien aftakkingen.
Daarnaast heb ik een richtkoppelaar gemaakt. Dit T stuk komt in de draad tussen de uitgang van de wobbelaar en het DUT. Het signaal kan daar gewoon doorheen maar halverwege zit er een detector aan welke naar de aftakking gaat. Daar kun je dus meten wat er gebeurd met de spanning op de kabel. Je kan het ding op meerdere manieren inzetten. Je kunt de detector uitgang ook naar de wobbelaar terug sturen. Dan kun je bv meten wat er gereflecteerd wordt.
Ik hoop wat meer te leren over de mogelijke toepassingen en hoe die uit te voeren. Dan wil ik daar een test opstelling van maken en schema en foto plaatsen.
Als eerste bv de curve van een ohmse weerstand tov een reactantie waarbij je als het goed is een condensator van capacitief naar inductief ziet gaan. Leuk lijkt me ook iets met een stuk coax. Een antenne en bv een koolweerstand tov een draadgewonden. Misschien ook Iets over 3dB kantelpunten, Q en bandbreedte/vormfactor.
Is er ook een manier om zonder VNA met een wobbelaar toch faseverschuivingen, impedanties enz te zien/bepalen.
Over wat voor dingen praten we ?
Wat zijn de verschillende ondervormen ? wobbelaar, wobbulator of sweepgenerator, drie namen voor het zelfde beestje. Al dan niet met beeldscherm, daar tussen in de scalar network analyser en in de meest geavanceerde uitvoering als vector network analyser. Ze zijn er digitaal en analoog.
Waar gebruik je die jongens nu voor?
Dat varieert van het afregelen van bv het middenfrequent van een ontvanger tot het doen van analyses aan bv een antenne. Kortom alles waarbij je info wil over de response als gevolg van frequentie.
Je bekijkt de invloed van een DUT (device under test=slachtoffer) op de amplitude van een bekend signaal afgezet tegen het frequentie domein.
Populair gezegt: Je duwt een signaal in het DUT en kijkt wat er van over blijft als het er uit komt. Je ziet op een beeldscherm dan links in beeld de laagste frequentie die je hebt ingesteld en rechts de hoogste. Als er niets met het signaal gebeurd qua versterking of verzwakking krijg je een rechte lijn. Is er verzwakking dan zie je een kuil of bult (kun je instellen) en bij versterking omgekeerd. Je kunt bij sommige (VNA) nog meer zoals faseverschillen bekijken waardoor je wat weet over de complexe impedantie van het DUT.
Wobbelen is het Nederlandse woord voor sweepen. Daarvoor heb je dus een sweepgenerator nodig. Een oscillator die in frequentie verloopt. De simpelste vorm is gewoon een oscillator waar je ipv een varco een varicap diode gebruikt en dan met een zaagtand de spanning op laat lopen tot het hoogste punt, dan weer terug ineens naar nul. De frequentie veranderd dan mee met de spanning. Op de bufferversterker van je oscillator, die je bv van 0-20MHz laat sweepen, sluit je nu een filter (bv LC kring) aan welke op 10MHz resonant is. Als je nu de zaagtand gebruikt om de X as aan te sturen en het signaal wat je weer uit het filter krijgt , gelijkgericht tot een DC spanning, de Y as van de scoop instuurt krijg je een beeld wat de doorlaat van dat filter aangeeft. bv bij 2Mhz laat het filter niets door. Als de generator er 1 Volt instuurt komt er dus 0V bij de scoop aan. De lijn blijft op 0V hangen. Bij 8MHz laat het filter van de 1V al 0,2V door. Dan stijgt de lijn daar dus tot een bepaalde hoogte (al dan niet logartithmisch versterkt), bij 10MHz laat hij alles door dus daar zit de top van de curve en daarna loopt hij weer in een bepaald gebied terug naar 0. Je weet dus op die manier hoeveel demping je filter geeft, hoe breed het is en op welke frequentie het zit. Maar ook de staande golven in een kabel, of de aanpassing van een antenne kun je bestuderen. De bekende antenne-analysers zijn in feite VNA's. Deze meten naast de amplitude van het signaal na het DUT ook nog de fase verschuiving zodat je niet alleen de ohmse waarde van de impedantie weet maar ook het ohmse en imaginaire deel. Dus de grote van het eventuele reactantie (capacitief of inductief) deel van de impedantie.
Nu maakt een wobbelaar dus een signaal wat na het DUT gelijkgericht wordt. Je kunt je voorstellen dat eventuele opgepikte signalen in de kabel dus ook worden afgebeeld en zo wat vertekening kunnen geven. Een volgende vorm de scalar network analyser, een soort obscure voorganger van de vector network analyser, is naast die op en neer lopende zender een sychroon meelopende ontvanger. Hij luistert dus alleen op die frequentie die op dat moment wordt uitgezonden via hele goede filters. De volgende stap was dat men dat signaal verder ging analyseren door de faseveschuivingen mee te meten. Dat gekoppeld aan een processor maakte het mogelijk leuke dingen als smithchards, complexe impedantie en swr grafiekjes op beeldschermen te toveren.
Een Networkanalyser is weer enigzins verwant aan een spectrum analyser. Deze doet namelijk voor een deel het zelfde. Een sweep maken en de amplitude weergeven. Alleen stuurt een SA geen signaal uit maar pikt hij een extern signaal op, mixt dat met zijn eigen sweepsignaal en het verschil of somsignaal wordt gelijkgericht en logarithmisch versterkt weergeven. Als je het zo leest dan lijkt een spectrum analyser een makkelijker apparaat om te maken maar dat schijnt net andersom te zijn. Dat heeft te maken met het feit dat die network analyzers maar een signaal te gelijk weer hoeven geven. Die mogen dus lekker langzaam hun werk doen en missen niets want als ze luisteren is er altijd een signaal. een SA moet echter die hele bandbreedte monitoren en daarbij niets missen en dat is een stuk complexer. Heel snel sweepen dus maar als het te snel gaat is er geen tijd het weer te geven en lijkt de amplitude lager dan hij is. Theoretisch kun je een pulsvormig signaal zo neer zetten dat het de SA wordt aangeboden wordt net in zijn terugslag periode dus ondanks dat het er is zie je het toch niet. Daarnaast mag hij niet zijn eigen oscillators horen.
Dit is allemaal nog redelijk simpel. Dan heb je zo'n ding gevonden en wil je er wat mee doen. Dat valt toch vies tegen en er lijkt veel kennis verloren te zijn gegaan. Aangezien de zender "weet wat hij uitstuurt is het dus wel de bedoeling dat ook alles het DUT ingaat en niet de helft wordt gereflecteerd richting de meetzender. Er moet dus een goede aanpassing zijn. Als je bv een manual van een murphy B40 hebt staat daar keurig hoe je de boel moet aanpassen maar als je de impedantie van het DUT niet weet wordt het lastiger.
Ik probeer meestal wat verschillende dingen. Ik sluit de wobbelaar af met zijn impedantie. Dus een weerstandje van 50 ohm tussen de midden ader en aarde en neem dan de spanning af over die weerstand. Dan controleer ik met de scoop of de amplitude gelijk blijft als ik het DUT aansluit. Soms werkt het goed om iets via een 1pF condensatortje of via een 10K weerstand aan te sluiten. Ik heb ook een trafotje van een ferrietring gemaakt met een stuk of tien aftakkingen.
Daarnaast heb ik een richtkoppelaar gemaakt. Dit T stuk komt in de draad tussen de uitgang van de wobbelaar en het DUT. Het signaal kan daar gewoon doorheen maar halverwege zit er een detector aan welke naar de aftakking gaat. Daar kun je dus meten wat er gebeurd met de spanning op de kabel. Je kan het ding op meerdere manieren inzetten. Je kunt de detector uitgang ook naar de wobbelaar terug sturen. Dan kun je bv meten wat er gereflecteerd wordt.
Ik hoop wat meer te leren over de mogelijke toepassingen en hoe die uit te voeren. Dan wil ik daar een test opstelling van maken en schema en foto plaatsen.
Als eerste bv de curve van een ohmse weerstand tov een reactantie waarbij je als het goed is een condensator van capacitief naar inductief ziet gaan. Leuk lijkt me ook iets met een stuk coax. Een antenne en bv een koolweerstand tov een draadgewonden. Misschien ook Iets over 3dB kantelpunten, Q en bandbreedte/vormfactor.
Is er ook een manier om zonder VNA met een wobbelaar toch faseverschuivingen, impedanties enz te zien/bepalen.