Автор Тема: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS  (Прочитано 70803 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +118/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #270 : 02 Февраль 2013, 15:48:45 »
Вот такая приставка к SPANFI. Основа это вольтметр, измеряющий напряжение на выходе логарифмического детектора ВЧ-блока, и пересчитывающий его в dB. Удобен, когда нужно знать участок, на котором работает логарифмический детектор: лучше измерения делать там, где логарифмическая характеристика ВЧ-блока проверена. Или когда нужно знать значение Y-фактора. Правда, в цифрах, выводимых по сервисной кнопке SPANFI, можно найти Y-факторы в mV при калибровке и измерениях, но все же.

Все немного сложнее, чем просто вольтметр. На выходе детектора не просто постоянное напряжение, которое достаточно один раз считать и вывести на индикатор: там есть шумовая составляющая. Алгоритм SPANFI, видимо, производит усреднение в течение времени измерения, и результат сглаживается. У меня еще дополнительно стоит RC цепочка между выходом детектора ВЧ-блока и входом вычислителя с временем релаксации tau ~ 0.1 сек (R=4.7 к, C=22 мкФ), она дополнительно сглаживает шум. Больше время цепочки брать не стоит, иначе будет слишком инерционной при тех временах, что алгоритм вычислителя SPANFI использует. Проверяли с Александром RW3AZ, и datasheet на AD8307 рекомендует использовать в подобных случаях, правда, активные фильтры.

У меня в вольтметре сделано усреднение по 32 отсчетам, сделанным в промежутке времени до 0.5 сек, показания обновляются, соответственно, раз в полсекунды. Подбирал по стабильности показаний.

Пока версия только пробная. Точность невысокая: в контроллере, на котором сделан вольтметр (PIC16F676), 10-ти разрядный АЦП, и точность показаний до 0.2 dB. Надо брать хотя бы 12-ти разрядный АЦП, другой контроллер, точность будет до 0.05 dB, и еще подумать об опорном напряжении для него.

Если кому интересна схема и прошивка, могу выложить.
« Последнее редактирование: 02 Февраль 2013, 15:54:17 от UA3AVR Dimitry »
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн noise1

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 534
  • Репутация: +30/-26
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #271 : 24 Февраль 2013, 21:41:29 »
Все это хорошо, но Вы упускаете одну вещь. Вторичные эталоны и то калибруют с точностью +/- 5%, 0,21 дБ.
При точных измерениях необходимо хорошо развязывать ГШ Измеритель , а так же изделие, которое измеряете. КСВ во всех случаях должно быть не хуже 1,15 во всех случаях ( это при +/- 5%), при большей точности, как ГШ калибровать с развязкой более 20 дБ, лучше не менее 40 дБ, так и при калибровке измерителя и измерении изделия. Иначе выжимать точность самого измерителя- бессмысленно. Кстати, а как Вы определяете точность, если малейшее рассогласование по входу, дает большую погрешность. Пробовали откалибровать измеритель, а потом измерить  Кш образцового генератора шума, по которому калибровали? У меня расхождение в десятых долях КТо , при Кш-3-60 ед, и то по сравнению с Государственным эталоном меньше +/-2%, при развязке не менее 40 дБ не получить. Кстати, твердотельные ГШ так же необходимо "греть" не менее 10 минут перед измерениями.
« Последнее редактирование: 24 Февраль 2013, 21:43:37 от noise1 »

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +118/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #272 : 25 Февраль 2013, 10:04:26 »
Прикладываю файл Excel с формулой для вычисления ошибки из-за рассогласования.

У меня головка уже со встроенной развязкой-аттенюатором. Точно какая она в dB не скажу, но резисторы подбирал так, чтобы ENR был в районе 5 dB на 144 MHz. Рассчитываю на то, что ее КСВ не больше 1.05-1.1 хотя бы до частот диапазона 23 cm. Перед измерениями все прогревается, конечно, не меньше получаса-часа. Еще жду, чтобы температура в комнате стабилизировалась, закрываю окна.
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн ur5efx Игорь

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1147
  • Репутация: +58/-9
  • QRA: KN78ol
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #273 : 25 Февраль 2013, 12:55:52 »
Если кому интересна схема и прошивка, могу выложить.
Дмитрий, интересует. PSE выложите схему и прошивку.
73!   ur5efx

Оффлайн noise1

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 534
  • Репутация: +30/-26
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #274 : 25 Февраль 2013, 18:39:09 »
Учтите, чем меньше уровень СПМШ, тем большая погрешность при калибровке. У Вас КСВ ГШ может быть великолепным, а вход прибора и измеряемого объекта? Допустим вход прибора и КСВ ГШ-1,1,и 1,06, КСВ изделия 1,5, вот Вам и погрешность. Когда калибруете ГШ при каком КСВ входа измерителя? Все это не дает возможности калибровать ГШ с точностью более +/-5%, на низких частотах, меньше 1 ГГц  +/-7%  Меньше 20 ед, уровень ГШ делать не имеет смысла. Стабилизировать температуру в комнате нет большого смысла, пробовал греть нагрузку ГШ, от 20 до 40 С ухода практически нет, укладывается в величину случайной погрешности.

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +118/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #275 : 25 Февраль 2013, 19:34:42 »
При КСВ головки 1.06 и КСВ прибора 1.5 получается ошибка около 0.05 dB.

Дмитрий, интересует. PSE выложите схему и прошивку.

Игорь, OK, сейчас попробую сделать схему из Proteus-а и выложить. Под PIC16F676.

Еще, если интересно, есть вариант под PIC18F2523 (12-ти разрядный АЦП, без внешнего опорного напряжения, добавлены опции измерения мощности при подключении к нему головки на AD8317 по графикам, снятым из datasheet), в принципе, работает. Память у него огромная, даже еще какие-то опции вместит. Правда, еще буду дорабатывать его под внешнюю опору 4.096 V.

Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн ur5efx Игорь

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1147
  • Репутация: +58/-9
  • QRA: KN78ol
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #276 : 25 Февраль 2013, 19:48:31 »
 Интересно. Дмитрий, я не знаю нужно ли кому то еще, меня устроит и файл Протеуса.
Что бы не тратить время на рисование.
73!   ur5efx

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +118/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #277 : 25 Февраль 2013, 21:03:28 »
Интересно. Дмитрий, я не знаю нужно ли кому то еще, меня устроит и файл Протеуса.
Что бы не тратить время на рисование.

Вот тут в архиве файлы для Протеуса, там же hex-прошивка. Это для PIC16F676. Внутренний осциллятор 4 MHz. В принципе, все начиналось вот с этой схемы.

ЖКИ индикатор годится любой знакосинтезирующий 16x2. Надо только подобрать напряжение на выводе 3 у него, посмотреть по datasheet, что для конкретного индикатора нужно. Чаще достаточно просто поставить переменный резистор 5-10k с питания 5V на землю, среднюю точку на вывод 3. И подобрать напряжение для уверенного отображения знаков.
« Последнее редактирование: 25 Февраль 2013, 21:07:45 от UA3AVR Dimitry »
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн noise1

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 534
  • Репутация: +30/-26
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #278 : 25 Февраль 2013, 21:18:43 »
Так это чисто теоретически, когда калибруют ГШ, так же ошибки. Когда калибруете прибор- ошибка рассогласования, прикручиваете ГШ на вход МШУ, еще ошибка рассогласования. Сами твердотельные ГШ достаточно не стабильны (кратковременная нестабильность). Можно конечно тешить себя иллюзией, но вторичные эталоны, калиброванные по Государственному эталону, имеют погрешность +/- 0,2 дБ. Можно добиться и +/-0.1 дБ, но очень трудоемко и дорого.

Оффлайн ur5efx Игорь

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1147
  • Репутация: +58/-9
  • QRA: KN78ol
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #279 : 25 Февраль 2013, 21:49:48 »
Дмитрий, спасибо!
73!   ur5efx

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +118/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #280 : 25 Февраль 2013, 21:52:35 »
Когда калибруете прибор- ошибка рассогласования, прикручиваете ГШ на вход МШУ, еще ошибка рассогласования.

Да, это понятно. Влияние ошибок рассогласования можно проверить, включая дополнительные переходники с известными параметрами, по предсказуемости результатов. Если они уплывают, например, в другую сторону, то тогда ошибки есть.
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +118/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #281 : 26 Февраль 2013, 09:50:23 »
Интересно. Дмитрий, я не знаю нужно ли кому то еще, меня устроит и файл Протеуса.

Игорь, еще файлы Протеуса с прошивкой для PIC18F2523. Включение опций делается заданием состояния четырех бит на входе B, RB0-RB3 (ножки 21-23):
RB3, RB2, RB1, RB0
1,1,1,1 - работа с AD8310;
1,1,1,0 - AD8317, > 8 GHz (диапазон 8-10 GHz);
1,1,0,1 - AD8317, центральная частота 8 GHz;
......
1,0,0,0 - AD8317, центральная частота 900 MHz.

Ножки 21-23 желательно посадить на землю или питание через резистор 50-100k для стабильной работы. Аналогично с входом MCLR (ножка 1), через большой резистор ее на питание (резистор такой, чтобы не мешал при программировании, она же вход Vpp, плюс с этой ножки конденсатор 0.1 на землю), правда, в этой прошивке отключил ее работу на сброс. Питание 5 V, желательно выдержать его поточнее, оно служит опорой для АЦП в этом варианте.

Схема работает с кварцем 9.335938 MHz, какой был под рукой. Точность задающего генератора там не так важна, но для экономии времени не стал пока разбираться с внутренним осциллятором. В принципе, должна нормально работать с любым ближайшим кварцем. Конденсаторы обвески кварца не больше 20p, работает и без них в районе 10 MHz.

Если кому нужна будет прошивка под конкретный кварц (желательно в пределах от 4-5 до 12-15 MHz), можно написать мне, сделаю.

Пара слов о математике. Выход AD8310 обрабатывается в простом линейном режиме: берется точка пересечения с осью dB (intercept) -108 dBV в нуле напряжения и наклон 25 mV/dB. По умолчанию AD8310 дает 24 mV/dB: в схеме log-детектора надо поставить резистор около 230k между выходом и ножкой 6, см. datasheet.

Выход AD8317 обрабатывается посложнее, там графики нелинейные. Они были сняты для каждой частоты, интерполированы (полиномами 8-й степени), и вычисление полиномов сделано в программе. Точность интерполирования на большей части графиков хорошая, небольшие расхождения могут быть в верхней части характеристики (> 0 dBm), там сами графики плохие: характеристика dB от mV может задирается вверх (mV от dB идет горизонтально), и интерполяции график поддается плохо. На частоте 5.6 GHz даже сделано ограничение на несколько dB ниже максимальной возможной мощности (5 dBm).
« Последнее редактирование: 26 Февраль 2013, 10:13:42 от UA3AVR Dimitry »
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).

Оффлайн NickName

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 921
  • Репутация: +118/-9
  • Оставил форум в начале 2018
  • QRA: EARTH
Re: Noise Figure Meter SPANFI by SQ4AVS
« Ответ #282 : 26 Февраль 2013, 13:26:04 »
Прошу прощения, ошибка. Для RB0-RB3 ножки 21-24, на схеме видно.
Подписывался фразой "Scio me nihil scire", но здесь и теперь она лишь означает, что написанное мною можно игнорировать или не читать, я точно не обижусь, :).