LO Verteilung VNA

Purzel H. schrieb:
> Du hast aber schon begriffen worum's geht ?
Nein deswegen frage ich.

> Um in Quadratur herunter zu
> mischen, muessen beide Kanaele 90 Grad Phase haben.
Wie sichert man 90° Phase bei 2 LOs?

> Um etwas zu einer Phase des S11, resp S21 zu sagen muessen die
> hinlaufende und ruecklaufende/durchlaufende Welle den gleichen
> Phasenbezug haben.
Wie macht man das mit 2 LOs oder mit einer. Dann ist doch jede 
Leiterbahnlänge entscheidend, oder?

Sebastian B. schrieb:
> Ich habe mal eine Frage wie moderne Netzwerkanalysatoren ihren
> Lokaloszillatoren für das herunter Mischen verteilen. Ist das nur eine
> LO vorhanden pro Kanal und wird dann verteil für den Mischer des
> Referenzpfades und des Refklektierten Pfades oder sind zwei LOs pro
> Kanal vorhanden?

Grundausstattung ist ein LO für alle Kanäle. Daneben gibt es einen 
weiteren Synthesizer als Quelle. Mehrere Synthesizer als LO, um z.B. 
frequenzumsetzende DUT messen zu können und um vielleicht auch noch eine 
zweite Quelle zur Verfügung zu haben, um den DUT mit einem weiteren 
Signal beaufschlagen zu können (z.B. um das LO-Signal eines zu messenden 
Mischers zu generieren bei Geräten mit vier Ports), sind meistens 
Optionen.

Purzel H. schrieb:
> Du hast aber schon begriffen worum's geht ? Um in Quadratur herunter zu
> mischen, muessen beide Kanaele 90 Grad Phase haben.
> Um etwas zu einer Phase des S11, resp S21 zu sagen muessen die
> hinlaufende und ruecklaufende/durchlaufende Welle den gleichen
> Phasenbezug haben.

"Kanäle" bezieht sich hier auf die Empfängerkanäle, also hin- und 
rücklaufend je Port. Quadraturmischen, Filtern und die Extraktion von 
Betrags- und Phasendaten macht man heute digital, hinter den 
AD-Wandlern.

Mario H. schrieb:
> Sebastian B. schrieb:
>> Ich habe mal eine Frage wie moderne Netzwerkanalysatoren ihren
>> Lokaloszillatoren für das herunter Mischen verteilen. Ist das nur eine
>> LO vorhanden pro Kanal und wird dann verteil für den Mischer des
>> Referenzpfades und des Refklektierten Pfades oder sind zwei LOs pro
>> Kanal vorhanden?
>
> Grundausstattung ist ein LO für alle Kanäle. Daneben gibt es einen
> weiteren Synthesizer als Quelle. Mehrere Synthesizer als LO, um z.B.
> frequenzumsetzende DUT messen zu können und um vielleicht auch noch eine
> zweite Quelle zur Verfügung zu haben, um den DUT mit einem weiteren
> Signal beaufschlagen zu können (z.B. um das LO-Signal eines zu messenden
> Mischers zu generieren bei Geräten mit vier Ports), sind meistens
> Optionen.
>

Also Als Beispiel: Ich will nur S11 messen also habe ich einen 
Synthesizer für das Signal und einen Synthesizer für beide Mischer, den 
ich aufteilen muss oder habe ich dann insgesamt 3 Synthesizer einen für 
das herunterzumischende Referenzsignal und einen für das reflektierte 
Signal?

Sebastian B. schrieb:
> Also Als Beispiel: Ich will nur S11 messen also habe ich einen
> Synthesizer für das Signal und einen Synthesizer für beide Mischer, den
> ich aufteilen muss oder habe ich dann insgesamt 3 Synthesizer einen für
> das herunterzumischende Referenzsignal und einen für das reflektierte
> Signal?

Ersteres: ein Synthesizer als Quelle und einen, der das LO-Signal für 
beide Empfänger (hin- und rücklaufend) liefert. Drei Synthesizer sind, 
wie gesagt, in der Grundausstattung nicht vorhanden.

Mario H. schrieb:
> Sebastian B. schrieb:
>> Also Als Beispiel: Ich will nur S11 messen also habe ich einen
>> Synthesizer für das Signal und einen Synthesizer für beide Mischer, den
>> ich aufteilen muss oder habe ich dann insgesamt 3 Synthesizer einen für
>> das herunterzumischende Referenzsignal und einen für das reflektierte
>> Signal?
>
> Ersteres: ein Synthesizer als Quelle und einen, der das LO-Signal für
> beide Empfänger (hin- und rücklaufend) liefert. Drei Synthesizer sind,
> wie gesagt, in der Grundausstattung nicht vorhanden.

Die Frage ist, würde es denn funktionieren wenn für hinlaufen ein LO und 
für Rücklaufen ein LO benutzt werden würde mit erstmal völlig 
unbekannter Phase, da die beide eine eigene Referenz haben?

Sebastian B. schrieb:
> Die Frage ist

Ein VNA (die Betonung liegt auf V!) lebt davon vor einer
Messung nach Betrag und Phase kalibriert zu werden, sonst misst
er bzw. man nur beliebige Hausnummern. Daher (Kalibrierung) ist
es vom Prinzip her nicht relevant wieviele LOs (ob unabhängig
oder synchronisiert) an dem Mess-System beteiligt sind. Sie
müssen nur bei der Kalibrierung und bei der Messung das
identische HF-Signal (Betrag und Phase) liefern.

hard werker schrieb:
> Sebastian B. schrieb:
>> Die Frage ist
>
> Ein VNA (die Betonung liegt auf V!) lebt davon vor einer
> Messung nach Betrag und Phase kalibriert zu werden, sonst misst
> er bzw. man nur beliebige Hausnummern. Daher (Kalibrierung) ist
> es vom Prinzip her nicht relevant wieviele LOs (ob unabhängig
> oder synchronisiert) an dem Mess-System beteiligt sind. Sie
> müssen nur bei der Kalibrierung und bei der Messung das
> identische HF-Signal (Betrag und Phase) liefern.

Vielen Dank die Information hat mir gefehlt.

hard werker schrieb:
> Sebastian B. schrieb:
>
>> Die Frage ist
>
> Ein VNA (die Betonung liegt auf V!) lebt davon vor einer
> Messung nach Betrag und Phase kalibriert zu werden, sonst misst
> er bzw. man nur beliebige Hausnummern. Daher (Kalibrierung) ist
> es vom Prinzip her nicht relevant wieviele LOs (ob unabhängig
> oder synchronisiert) an dem Mess-System beteiligt sind. Sie
> müssen nur bei der Kalibrierung und bei der Messung das
> identische HF-Signal (Betrag und Phase) liefern.

Bist du dir da sicher? Mal angenommen man betreibt 3 PLL mit jeweils 
eigenem XCO, wer garantiert dir die gleiche Phase nach dem einschalten?

Michael H. schrieb:
> Bist du dir da sicher? Mal angenommen man betreibt 3 PLL mit jeweils
> eigenem XCO, wer garantiert dir die gleiche Phase nach dem einschalten?

Man müsste in der Praxis schon dafür sorgen, dass sie synchronisiert 
sind, also z.B. eine gemeinsame Referenz verwenden. Schrieb er ja: "Sie 
müssen nur bei der Kalibrierung und bei der Messung das identische 
HF-Signal (Betrag und Phase) liefern." Damit bliebe auch die relative 
Phase gleich.

Erklär mir bitte wieso ein zweiter vco 90° Phase hat.

Purzel H. schrieb:
> Ich nehme eine Quelle und einen VCO mit einem Bereich, welcher die
> Quellenfrequenz enthaelt.
Quellenfrequenz bei handelsüblichen VNAs 10kHz bis 10GHz. Nein da wirst 
du keinen VCO für bekommen.

> Beide auf einen Mixer. Der multipliziert beide
> Wellenformen. Mit einem RC Tiefpass mache ich das obere Seitenband auf
> der doppelten Frequenz weg. Falls beide Frequenzen identisch sind,
> bekomme ich die Phase als konstante Spannung. In Phase = maximum,
> Gegenphasig = minumum, 90 Grad = Null. Weil das Integral ueber sinus *
> cosinus = Null ist.
> Und nun diese Phasenspannung mit einem PI Regler auf die VCO
> Steuerspannung so regeln, dass eben Null rauskommt. Dann laufen Referenz
> und VCO in Quadratur (90 Grad verschoben).
Bringt dir aber nichts wenn du eine PLL für hin und rücklaufende Welle 
hast. Die wissen nichts voneinander. Generell ist es schlauer zwei LOs 
(PLL + VCO) zu nehmen, da man seinen LO Pfad sonst aufteilen muss. Will 
man das? Vermutlich nicht.

Wenn man mehrere VCO an eine Referenzfrequenz bindet, gibt es immer ein 
gewisses Maß an Jitter. Weil ein jeder VCO auf die Referenz regeln muß. 
Ob man den Aufwand der Jitterkompensation oder das HF Signal 
entsprechend verstärkt und verteilt ist dem Wissen der Konstruktion und 
den Gegebenheiten geschuldet.

Pandur S. schrieb:
> Ich sehe eigentlich keinen Sinn fuer die hin und ruecklaufende Welle
> einen anderen LO zu nehmen.

Bei einer Reflexionsfaktormessung eher nicht. Bei einer 
Transmissionsmessung kann man schon zwei LO gebrauchen, wenn das 
Messobjekt frequenzumsetzend ist.

> Bei der Quadraturdemodulation kann man sich
> fragen, die 90 Grad phasenverschiebung... nimmt man da den
> urspruenglichen LO mit einem 90 Grad Hybrid, sprich Delayline, oder
> einen zweiten LO.

Man wird wohl eher einen ganz normalen Quadraturencoder aus zwei 
D-Flipflops und einem Inverter nehmen. Die Angelegenheit spielt sich ja 
auf der ZF-Ebene ab, also bei nicht allzu hohen Frequenzen. So etwas 
gibt es auch fertig als IC von den üblichen verdächtigen. Heute passiert 
das, wie gesagt, digital. Da wird im DSP oder FPGA ein CORDIC arbeiten.

> Das Ganze sieht nochmals anders aus wenn man einen VNA mit mehr als
> Oktav Bandbreite bauen moechte. Denn dann muss der VCO vielleicht 4 Mal
> hoeher laufen und ins Band hinunter gemischt werden.

Normalerweise sind VNA nicht wie Spektrumanalysatoren gebaut, also mit 
hoch liegender LO-Frequenz, sondern sie verzichten auf 
Spiegelfrequenzunterdrückung. Man weiß ja schließlich vorher, wo das 
interessierende Signal liegt.

Purzel H. schrieb:
> Wenn man mehr wie Oktavband benoetigt, wird man mit oben liegender
> ZF
> arbeiten muessen. Wenn ich zB eine Quelle von fast 0-1 GHz brauche,
> werde ich einen VCO mit 3-4 GHz nehmen und einen fixen Oszillator bei zB
> 3GHz, und runtermischen. Dann bekomme ich 0-1 GHz am Stueck.

Das ist doch nun gar nicht mehr das Thema. Sebastian interessierte, ob 
er für jeden Mischer einen eigenen Synthesizer braucht. Solange die 
Referenz für alle Synthesizer gleich ist und verteilt wird kann man das 
so machen.

Mario H. schrieb:
> ... nicht wie Spektrumanalysatoren gebaut, also mit hoch liegender
> LO-Frequenz ...

Hoch liegender 1. ZF sollte das heißen.

Purzel H. schrieb:
> Wenn man mehr wie Oktavband benoetigt, wird man mit oben liegender ZF
> arbeiten muessen.

Der erste Mischer muss ja nicht zwangsläufig aufwärts mischen, wenn man 
keine Spiegelfrequenzunterdrückung fordert.

Hier ein Beispiel eines Einplatinen-VNA von 100 kHz bis 6 GHz, mit 1. ZF 
bei 70 MHz; der LO ist ein MAX2871, ein Synthesizer mit integriertem 
VCO, Frequenzbereich 23,5 MHz bis 6000 MHz:

https://github.com/jankae/LibreVNA

Der Urheber des Projekts schreibt hier auch hin und wieder im Forum.

Mario H. schrieb:
> Mario H. schrieb:
>> ... nicht wie Spektrumanalysatoren gebaut, also mit hoch liegender
>> LO-Frequenz ...
>
> Hoch liegender 1. ZF sollte das heißen.
>
> Purzel H. schrieb:
>> Wenn man mehr wie Oktavband benoetigt, wird man mit oben liegender ZF
>> arbeiten muessen.
>
> Der erste Mischer muss ja nicht zwangsläufig aufwärts mischen, wenn man
> keine Spiegelfrequenzunterdrückung fordert.
>


Ja da sieht man zum Beispiel, dass für jeden Mischer ein Synthesizer 
(Einer mit zwei Ausgängen) verwendet wird. Da wird nichts 
Phasenverschoben. Das ist alles im FPGA.

Michael H. schrieb:
> Ja da sieht man zum Beispiel, dass für jeden Mischer ein Synthesizer
> (Einer mit zwei Ausgängen) verwendet wird.

Nicht wirklich. Man sieht, dass die ersten Mischer in allen drei 
Empfängerkanälen mit demselben Signal aus einem Synthesizer beaufschlagt 
werden. Ebenso die drei zweiten Mischer, die auf der zweite ZF umsetzen.

Mario H. schrieb:
> Michael H. schrieb:
>> Ja da sieht man zum Beispiel, dass für jeden Mischer ein Synthesizer
>> (Einer mit zwei Ausgängen) verwendet wird.
>
> Nicht wirklich. Man sieht, dass die ersten Mischer in allen drei
> Empfängerkanälen mit demselben Signal aus einem Synthesizer beaufschlagt
> werden. Ebenso die drei zweiten Mischer, die auf der zweite ZF umsetzen.

So nun nimmst du dir vielleicht mal kurz Zeit, lädst Kicad herunter und 
schaust selber nach und merkst, dass du unrecht hast. Ich nehme an du 
hast auf die Schemazeichnung geschaut aber das ist, wie der Name schon 
sagt, nur eine Schemazeichnung.

Michael H. schrieb:
> Ich nehme an du hast auf die Schemazeichnung geschaut

So ist es. Wenn ich aber auf den pdf-Schaltplan schaue und in das 
Datenblatt des MAX2871, sehe ich, dass dieser einen Synthesizer enthält, 
und ein MAX 2871 das LO-Signal für alle ersten Mischer in den drei 
Kanälen liefert.

Also ein Synthesizer für die drei Mischer.

Die LO-Signale für die zweiten Mischer kommen aus einem SI5351C. Da sind 
zwei PLLs drin, die acht von den Silabs-Multisynth-Dingern versorgen. Da 
kann es u.u. sein, dass die drei zweiten LOs von getrennten Synthesizern 
versorgt werden. Ob man bei den Silabs-Synthesizern zwei Ausgänge auf 
dasselbe Multisynth-Device schalten kann, weiß ich nicht mehr. Müsste 
man nachschauen, und in der Firmware nachgucken, wie der Jan das gemacht 
hat.

Ich bin nun etwas verwirrt. Wie muss die Phasenlage bezüglich der 
Signale zueinander denn beim mischen sein und wie wird das weiter 
verarbeitet?

Sebastian B. schrieb:
> Ich bin nun etwas verwirrt. Wie muss die Phasenlage bezüglich der
> Signale zueinander denn beim mischen sein und wie wird das weiter
> verarbeitet?

Die relative Phasenlage der LO-Signale und der Quelle kann beliebig 
sein, sie darf sich nur nicht ändern. Sonst geht die Kalibrierung 
verloren.

Pandur S. schrieb:
> Ohne beschriftetes Schema laeuft nun nichts mehr. Zeig mal.

Wer? Ich? Und vor allem was? Wenn Du den Schaltplan von dem erwähnten 
VNA-Projekt meinst, der ist in dem oben verlinkten GitHub repo.