Rozważania na temat budowy VNA
0,045- 26,5 GHz
    SQ1GQC pisze:



    Dzisiaj pokrótce odniosę się do kilku zagadnień, bo poruszyłeś całą masę. Myślę że i tak będziemy musieli nawiązać bezpośredni kontakt, ale chwilowo proponował pozostać w tym temacie, gdyż ma to walor backupu pomysłów.


Ok. Poproszę Macieja o przekazania mojego maila.

    SQ1GQC pisze:



    Proponuję pozostać przy rozwiązaniach TI, poprostu już wykonałem część prac, kupiłem elementy i szkoda tego zmarnować. Na co kasę wydawać zawsze się znajdziewesoły


pewnie.

    SQ1GQC pisze:


    Pewnie najlepiej by to było zrobić w FPGA ale mi brakuje wiedzy i doświadczenia więc lepiej zostać przy realnych możliwościach.

kolejna iteracja ?

    SQ1GQC pisze:


    Całe szczęście, że CL5903 jest 100% zgodny softwarowo z LM97593 więc pierwsze próby nie muszą determinować ostatecznego rozwiązania. Z doświadczenia wiem, że cięko może być przycelować w dynamikę 120 dB całego toru. Mimo teorii z dołu limitować mogą choćby szumy fazowe generatorów czy możliwy do uzyskania poziom ekranowania i przesłuchy międzykanałowe. Za to od góry możliwości uzyskania dużej mocy, dobrych sygnałów w szerokim paśmie.
    Moje VNA zarówno Anritsu jak i HP mają w zależności od częstotliwości dynamikę pewnie realnie od 90 do 105 dB i jest to absolutnie użyteczne. Wiadomo że trzeba wszystko ze sztuką, ale co wyjdzie na końcu?


papier ma tę zaltę, że wszystko zniesie. jak nie zbudujemy to nie zobaczymy.
Uważam, że do ok +/-30kHz od Fc mój VNA ma użyteczny zakres dynamiczny ok 60dBc. Głównie z powodu szumu LO1 (przy pierwszym mikserze na wejściu). LO2 (2-ga pośrednia filtrowana już przez filtry RBW) też trochę dokłada ale jeśli zastąpić go np 8657B ustawionym na 1024M to róźnica jest niewielka.


    SQ1GQC pisze:


    Co do częstotliwości samplowania, to można by pomyśleć o wariantowym wyborze. I tak zegar raczej powinien być syntezowany z 10 czy 100 MHz master zegara.

Czyli DDS ? Fajnie byłoby mieć 10MHz bo wtedy można wyprowadzić na zewnątrz. Uzywam 100.0MHz: ASGTX-C-100.000MHz-1 co ciekawe, jeśli zostawić VC (napięcie strojące) nie podłączone (1.292V) to generował jakieś +170Hz więcej. Uzyskałem "dokładnie" 100M po zejściu na VC=1.0594 .. 1.0595V. Zrobiłem taki test-setup: LO2 używa ref-in=master clock (100M) i syntezuje (adf4118 + vco: ros-1500) 1024M, LO2 jest podłączone m.in. do tzw. mixera mxr3 do którego podłączyłem 8657B (mxr3.rf) ustawiony na 1024M, wyjście mxr3.if do oscyloskopu. Obserwując częstotliwość obwiedni mxr3.if ustawiałem VC tak, żeby była jak najmniejsza az uzyskałem praktycznie 3Hz, chwilowo można mniejsze ale to płynie. 3Hz okazało się w miarę stabile i powtarzalne. Ten ASGTX ma błąd 1ppm a uzsykałem ok 300ppb ? coś mniej więcej takiego. 3Hz /1e9

Znalazłem w mouserze 10MHz z błędem 0.1ppm i to 10MHz kosztuje około połowy ceny ASGTX'a 100M.

Ale 10M może wymagać jakiejś lokalnej małej "pll-elki" żeby podnieść te 10M do np. 50M do zsilenia DDSów. Myslałem o pll'ce jak NB3N* niektóre mają mały jitter.



    SQ1GQC pisze:



    Co do małych RBW. 8510C w ogóle nie ma wybory szerokości pasma IF, ma na stałe 10 kHz. Zamiast zwężania pasma IF można stosować uśrednianie. Mój Anritsu ma możliwość zawężenia pasma IF do 10 Hz, a maks 30 kHz. Przy 10 Hz pomiary a w szczególności kalibracja ciiiiąąąąąągggggnieeeee sięęęęęęę nieeeemiłoooooosiernieeee.
    Zastanawiałem się, czy ewentualnie nie można by przeprowadzić dodatkowej decymacji w software? Nie wiem na ile to jest kosztowne?


Ach tak. Spróbujmy uruchomić i zmierzyć podstawową konfigurację, tj lmh, ad9640, clc.


    SQ1GQC pisze:



    Co do samplerów. Największe kłopoty z wykorzystaniem wprost test-setu 8515A widział bym właśnie w samplerach i synchronizacji comb-generatora. Wgłębiałem się jakiś czas temu i nie byłem do końca przekonany że to by działało. Strojenie było kilkuetapowe, jakiś pretuning, różne nachylenia charakterystyk.


    Stabilne dobranie parametrów pętli może być kłopotliwe, dodatkowo krok syntezera musi być mały ze względu na krotność powielania. No i ze względu na tę krotność, wynikowy kąt przewodzenia diod samplera dla badanej częstotliwości jest bardzo mały. Skutkuje to dużymi szumami. Sam sampler ma współczynnk szumów chyba w granicach 30 dB. Dodatkowo przed nim jest sprzęgacz/mostek, bias-tee, złacze, kabel etc. Nie pamiętam już czy tę wiedzę zaczernęłem z artykułu w HP Journal czy dyskusji na forum Keysighta (może pisał na ten temat tam dr Joel P. Dunsmore?). Następca 8510C, powstała na początku XXI w seria PNA ma test sety oparte na mieszaczach. Tak, jest to kosztowne jeśli chodzi o częstotliwość heterodyny. Ewentualnie można stosować mieszacze harmoniczne ale z mniejszą krotnością niż samplery. A co za tym idzie mniej szumiące. Mam swoje przemyślenia co do możliwych mieszaczy, ale to raczej pod kątem 8517B. Można też ostatecznie spróbować okiełznać samplery, ale trzeba się liczyć z dość skomplikowanym syntezerem, pewnie DDS+PLL.



okay. DDS+PLL jak najbardziej. tak właśnie jest realizowane LO1 (w TG tzw. "LO3") w elektronice sprowls'a. dds ->, filtr 10.7M BW=15kHz + "clock recovery" ->, adf4118.ref_in ->, VCO ros-2150 1..2GHz

PLL pracuje w trybie "integer-n" co jest korzystne ze względu na "spury" a ref_in = 10.7M +/-5KHz jest syntezowane z ułamkiem Hz co wysatrcza żeby pokryć 1000 .. 2000M z hercową rozdzielczością i to jest aż za dużo jeśli nie będzie filtru RBW 10Hz w użyciu.


    SQ1GQC pisze:


    Co do wybowu STM-a może właśnie takie Nucleo H743? Kosztuje ~115 PLN, a ma w sobie sporo powera. Pewnie dało by się w tym nawet jakieś funkcje DSP implementować w razie potrzeby. Szkoda chyba tracić energii w tym miejscu na projektowanie własnej płytki? Bare-metal czy jakiś OS?



ok. H743 - chyba trzeba będzie zaprojektować jakiś carrier-board pod H743. ciągle jestem za tym, żeby wyodrębnić pcb "quadrature sampling" od pcb cpu ze zdefiniowanym interefejsem między tymi dwoma płytkami. cpu board będzie się zmieniać. po uruchomieniu pcb "quadrature sampling" przyjdzie kolej na pll-dds do 8515 vto, potem jakaś namiastka hpib w pcb cpu. a na końcu zamiast carrier board jakieś dedykowane pcb ze wszystkimi podsystemami.

Na przykładzie mojego stm32l151:
z stm-cube (v1.6) użyłem plików do implementacji usb core i endpointów typu CDC ("communication devices class") więc po stronie pc-towskiego systemu operacyjnego moje vna przedstawia się jako modem
a pod linuxem kernel log wygląda tak po podłączeniu kabla usb:

[3873867.587369] usb 3-2: new full-speed USB device number 3 using xhci_hcd
[3873867.716687] usb 3-2: New USB device found, idVendor=7ff3, idProduct=9234
[3873867.716689] usb 3-2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
[3873867.716690] usb 3-2: Product: msa-vmodem
[3873867.716691] usb 3-2: Manufacturer: kb@sysmikro.com.pl
[3873867.716692] usb 3-2: SerialNumber: 320CCDF3FFF7
[3873867.717137] cdc_acm 3-2:1.0: ttyACM0: USB ACM device

także jeśli firmware stm ma być interpreterem wymyślonego protokołu (ja nawiązałem do tak starego pomysłu jak scsi - deskryptory, pdu zmiennej długości) do sterowania pewnym zbiorem podsystemów to
bare-metal + pewne elementy biblioteki stm cube są wystarczające.
Z stm cube wziąłem także "i2c" bo mam czujnik temperatury chassis na i2c : mcp9800

    SQ1GQC pisze:


    Co do Projektowania PCB ja używam KiCAD'a. Optował bym raczej, żeby ten fragment który ja chcę skończyć tak schemat jak i pcb powstały w jednym narzędziu. Kwestia posiedzenia kilku dni.


Widziałem, używałem chwilę. Zbudowałem ze źródeł wersję 5.0.0 kiedy była ta aktualna. Wrażenia: trzeba uważać na uzupełnianie schematów, dodawanie kolejnych elementów a ich renumeracja ciągle może powodować problemy niespójności z pcb i wtedy cały np. duży projekt idzei do kosza. Backup'y plików są raczej konieczne.

PCB: brakowało mi możliwości dodawania warstw użytkownika. Kiedy robię projekt kilku pcb "stack'owalnych" używam wielu warstw referencyjnych do zaznaczenia punktów odniesienia, pewnych ograniczeń co do wysokości elementów itd (wedle potrzeb). Żeby chociaż 8 warstw można było dowolnie "dodefiniować" w kicad'pcb .. w eagle można użyć 255 warstw z czego domyślnie ok 60 jest już wstępnie określonych - mają odpowiednie przeznaczenie.

Ale będę mógł otworzyć projekt i nawet coś po edytować chociaż nie będzie to przebiegać tak sprawnie jak w przypadku mojego programu.
Swojego eagle'a używam także jako edytor schematów i generator netlisty do spice'a (dokładnie ng-spice linuxowego) - to dzięki eaglowym skryptom "ulp".



    SQ1GQC pisze:


    Co do obmierzenia wzorców, odezwij się na PM ustalimy co i jak. Wyślę Ci też mój numer telefonu, bo pisanie takich wypracowań strasznie długo trwa, możemy umówić się na pogawędkę. Możesz też pomyśleć o wzięciu udziału w Jesiennych Warsztatach Mikrofalowych. To w zasadzie taki nasz forumowy zjazd odbywający się dwa razy do roku. Wiosenna edycja odbyła się kilka tygodni temu, ma charakter troszkę bardziej ogólny i krótkofalarski a jesienna edycja (okolice listopada) to warsztaty, pomiary, technika mikrofalowa. Referat wraz z prezentacją Twojego VNA spotkał by się na pewno z dużym zainteresowaniem.


PM .. PM ?? Poproszę jednak Macieja.

Jesienne Warsztaty Mikrofalowe - tak, chętnie. Gdzie (i kiedy) będą ?

Ok postaram się przygotować coś ciekawego włącznie ze sprzętem na żywo.

----
Krzysztof




  PRZEJDŹ NA FORUM