Announcement: there is an English version of this forum on Hallo, ich möchte eine einfachste Spektrumanalyse eines Signals von ca. DC (ab 500 KHz wäre ok) bis 10MHz machen (ist ein Videosignal). Das Ganze darf quasi nichts kosten (< 100 EUR), kaum Platz beanspruchen (2*3cm²), und über I2C ansprechbar sein (Steuerung und Auswertung über PC). Die Auslesedauer ist egal, kann im Bereich von 1-2 Minuten liegen, die Frequenzauflösung sollte so ca. 100KHz betragen. Das waren meine bisherigen Überlegungen: a.) Mischen->Tiefpass->I2C-AD Wandler + DA-Wandler->VCO b.) 20MSPS AD Wandler+Cypress FX2, 512Byte Schnipsel in den Rechner c.) AM Radio Chip, ggf. I2C AD Wandler oder PIC-Controller Zu a.) Sprengt den Platz und ist mir zu komplex. Zu b.) Zu teuer und zu groß, obwohl das eigendlich ganz elegant ist Zu b.) Erschien mir als der ultimative Ansatz, aber leider gibt es nur seltsames Zeug, meistens stimmt der Frequenzbereich nicht (AM nur bis 1.7MHz, SW beginnt erst bei 2.3MHz) oder Tuning mit Kapazitätsdioden, etc. Aus meinen Ideen könnt ihr ablesen, das ich eher in der SW Zuhause bin. Bin für jede Hilfe (über die Straße komme ich noch alleine) dankbar :-) Es grüßt euch Ekkehard
Was hältst du von aufwärts mischen, Bandpass, RF-Detektor? Könnte eigentlich klappen. Die Funkamateure werden mich berichtigen... Oder aufwärts mischen und einen Radiobaustein...
b.) ist doch voll o.k., warum mehr Aufwand? Naja es wird ja doch noch mehr: Tiefpassfilter, Signalkonditionierung, und hinter dem A/D-Wandler ein FIFO. Mit 10-Bit-Wandler bekommst du eine Auflösung von 60 dB, wenn das nicht reicht, mehrmals wandeln. ADC (AD9203) stifte ich, der Rest ist einfach zu bekommen.
uC mit ext. speicherinterface und dma + flash-adc DMA schiebt xByte vom am datenbus hängenden ADC in den Ram; Rd-Line=ADC-Clk.; man müsste nachprüfen ob das jitter-frei vonstatten geht, aber grundsätzlich sollte das so gehen. 73
Erstmal Danke. @Silvio: Aufwärtsmischen->Bandpass->RF-Detektor->AD-Wandler, ist fast so wie meine Variante a.) allerdings mit dem Charme eines dB Detektors. Was würde man denn da zum Mischen nehmen? NE612 gibts den noch geht das? @Guido und Hans: der Cypress FX hat 4KByte Fifo, welches so konfiguriert werden kann, das es die Daten des AD-Wandlers automatisch (ohne CPU interaktion) aufnehmen kann. Dann, nach dem Anhalten des ADC-Lesens, kann über die integrierte CPU dieser Speicher gelesen werden. Der AD-Wandler braucht ein bisschen Zeug am Eingang, das brauche ich aber sowieso. Dann wäre das quasi mit einem Quarz, FX2+EEProm, ADC und ein bisschen "Hühnerfutter" erledigt.
Hallo zusammen. @ Ekkehard AD 1.) Schlag dir die 2*3cm aus dem Kopf, in meinen Augen unrealistisch! Die Gedanken von Silvio sind mir als Analog-Mensch doch näher. Ich würde keinen NE612 (aber sicher gibt es den noch!) nehmen sondern einen Dioden-Ringmischer. Brauchst du Mischverstärkung? Ringmischer sind einfach nur großsignalfester. Weniger 'Mist' in der Anzeige.Die Pegel werden wohl bei dir keine Rolle spielen, genug 'Dampf' scheint ja da zu sein. Zur Not selber mit 4St. 1N4148 stricken. Bauanleitungen zu selbstgestrickten Mischern gibt es ...zig im Netz. Popeligst zu bauen! 2 trifilare Übetrager, 4 Dioden, ... ferig. Wenn es an den Ringkernen scheitern sollte, helfe ich dir gerne aus. Was willst du als Oszillator nehmen? Ob man Vorfilter braucht, wer weiss? Als Demodulator/Anzeige würde ich dir den NE614 empfehlen. Hat einen logarithmischen RSSI Ausgang. Tante Angelika in Sande führt ihn leider nicht mehr, aber er sollte noch aufzutreiben sein. Der 'Blaue Klaus' hat ihn auch nicht mehr. Das Filter: Du brauchst eines > 10Mhz. Die normalen Keramikfilter sind 10.7 MHz oder tiefer. Die Bandbreite ist auch > 100kHz. Mit einem Spulenfilter wird man das nicht geregelt bekommen. Hier weiss ich nicht mehr weiter, vielleicht hat ein anderer aus der Runde bessere Gedanken. 73 Wilhelm
Ekkehard Domning schrieb: > ich möchte eine einfachste Spektrumanalyse eines Signals.. Ganz klar: Aufwärtsmischer, Quarzfilter, logarithmischer Detektor. Macht um die 90 dB (mit AD8309 sogar 100 dB) Dazu brauchst du. - einen Oszillator. Entweder einen DDS (AD9851 paßt bestens) oder einen Chip mit PLL und Oszillator drauf. Beispiel. LMX2541 - ein Quarzfilter, entweder fertig oder selbstgebaut. Beim AD9851 kannst du ein fertiges Filter für ca. 21 MHz bei Ebay bekommen, beim LMX solltest du eines aus ein paar 32 MHz SMD-Quarzen selber bauen (Ladder). - einen Mischer. Ob du nun mit viel Aufwand einen Ringmischer selber baust, oder dir einen von Minicircuits o.ä. bei ebay besorgst oder eben einen IC benutzt, ist relativ egal. - einen logarithmischen Detektor (AD8307 o. ä.) - einen kleinen uC, der den Oszillator einstellen, den Ausgang des Detektors AD-wandeln und das ganze Ergebnis irgendwo hin senden kann. Ich denke schon, daß man das Ganze mit ein bissel Verstand recht klein hinbekommt. Ob 2x3 cm ausreichen, ist fraglich, aber auf 4x3 cm sollte es machbar sein. W.S.
Ein 32bit Controller und ein ADC sollte genuegen. Wenn man mit 50MSample und 16 Bit daherkommt sollte gut sein.
Hallo Ekkehard Mich würden noch noch ein paar Fakten interessieren: * Wie groß muß der Dynamikbereich mindestens sein? * Wie groß ist das Signal? Kann sich das ändern? * Welches ist die höchste vorhandene Frequenz, gibt es höhere Anteile als 10 MHz?
Delta Oschi schrieb: > Wenn man mit 50MSample > und 16 Bit daherkommt Ah ja. Toller Beitrag. Mach mal und stell uns dein Elaborat vor. Ich bevorzuge ne machbare Lösung, zu der man auch die Bauteile bekommt. W.S.
> ist ein Videosignal
Ein Fernseh-Videosignal hat doch schon 5MHz Bandbreite.
Was willst du da noch mischen?
>>Delta Oschi schrieb: >> Wenn man mit 50MSample >> und 16 Bit daherkommt > >Ah ja. Toller Beitrag. Mach mal und stell uns dein Elaborat vor. > >Ich bevorzuge ne machbare Lösung, zu der man auch die Bauteile >bekommt. Die Bauteile bekommt man. zb den AD9269-40 (digikey AD9269BCPZ-40-ND) Dann ein FPGA, zB Cyclone3, fuer die Ansteuerung und Speicherung und einen AVR32UC3 fuer die FFT. Ja, das Projekt ist aufwendig. Ein einfacher Spektrumanalyzer wird guenstiger sein.
Ekkehard Domning schrieb: > ich möchte eine einfachste Spektrumanalyse eines Signals von ca. DC (ab > > 500 KHz wäre ok) bis 10MHz machen (ist ein Videosignal). Wie weit willst du denn das Videosignal auflösen? Das ist ja nicht so ganz uninteressant zu wissen. Ralph Berres
B e r n d W. schrieb: >>die Frequenzauflösung sollte so ca. 100KHz betragen Da sieht man ja nicht mal die Horizontalfrequenzen, geschweige denn die Vertikalfrequenzen. Ob das so sinnvoll ist? Ralph Berres
Meine Vermutung ist, er will den hochfrequenten Abfall auf einer Übertragungsstrecke oder die Auflösung des Videosignals sehen.
@Bernd W: > * Wie groß muß der Dynamikbereich mindestens sein? 60dB sollten reichen, allerdings ist das Signal breitbandig und nicht nur ein-zwei Sinustöne > * Wie groß ist das Signal? Kann sich das ändern? Kann ich noch nicht genau sagen, aber wahrscheinlich 1.0Vpp bei 100Ohm. Der Pegel wird sich während des Betriebes nicht ändern, bzw. das soll die Analyse ja zeigen :-) > * Welches ist die höchste vorhandene Frequenz, gibt es höhere Anteile als 10 MHz? Das Signal ist 6-8MHz breit und liegt zentriert um 3-5MHz, nennenswerte Außerbandanteile sind nicht zu erwarten @Wilhelm und W.S.: DDS ist eine Idee, habe die Dinger bisher nicht gebraucht, weil die für höhere Frequenzen so schlecht sind, aber für niedrige sind sie ja sehr gut. Raufmischen hatte ich auch schon überlegt, dann braucht man hat ein schmalbandigen Bandpass, der aber doch ziemlich groß ist oder ich nehme ein SAW hat aber viel Dämpfung. Was wäre mit DDS und runtermischen? @Delta Oschi Das ist leider völlig aus der Spezifikation. Es geht darum zu einem bestehenden Gerät eine kleine Ergänzung zu bauen die ein Spektrum rausbringt. Als "Standalone" haben wir schon einen USB-basierenden Sampler für 36MHz (Cypress FX + ADC), das muss ich nicht neuerfinden. @Ralph Berres 100kHz Auflösung sollten reichen, also ca. 100 Punkte für das ganze Spektrum. Man soll die Pegelverhältnisse des Signals sehen können und insbesondere wenn was völlig schiefgelaufen ist. Es soll keinen Spektrumanalyser ersetzen. Falls das Signal seltsam aussieht soll man sagen können: "Ich bräuchte mal einen Spektrumanalyser um XYZ anzusehen". Danke für eure Hilfe! Gruß Ekkehard
B e r n d W. schrieb: > Meine Vermutung ist, er will den hochfrequenten Abfall auf einer > Übertragungsstrecke oder die Auflösung des Videosignals sehen. Ja, ich möchte frequenzabhängige Dämpfung/Verstärkung sehen (z.B. Echos), aber auch störende Einzelträger. Letztere müssen natürlich schon massiv sein, damit sie bei 100kHz Bandbreite noch sichtbar sind. Außerdem eine Einschätzung des Signal-zu-Rauschen, d.h. Pegel im Signal in Relation zum Pegel außerhalb des Signals. Eher "Schätzen" als "Messen", deshalb so einfach und billig wie möglich.
60db Dynamik dürfte mit einem 10 Bit AD Wandler bei 20MHz Samplingfrequenz noch zu schaffen sein. Das wären dann etwa 7MHz maximale Signalfrequenz( wegen des nicht unendlich steilen Tiefpassfilter am Eingang ). Die gewandelten Daten kann man dann mit einer FFT Analyse auswerten. Man hat dann sogar den Vorteil, das man die Auflösung nur durch Software beinahe beliebig steigern kann. Das ist glaube ich zielführender als den Frequnzbereich erst mit einen Diodenringmischer und einen DDS Synthesizer auf eine hohe ZF zu mischen, und dann zu filtern. Zur Auswertung der Daten braucht man ja sowiso einen PC. Dann kann der die FFT Analyse gleich mit machen. Leistungsfähig genug sind heutige Pcs allemal. Ralph Berres
>100kHz Auflösung sollten reichen Normalerweise ist die Filterbreite bei -6dB definiert. Das Filter kann dann bei -50dB durchaus 500kHz breit sein. Filter für SAs werden gerne dreieckig, also unten breiter ausgelegt. Dadurch wird das Signal selten auf -60dB zurückgehen. Mehrpolige, steile Quarzfilter sind unbrauchbar wegen der Einschwingzeit. >Einschätzung des Signal-zu-Rauschen Wie sind da die Erfahrungen mit dem Standalone? Kann man das da sehen? >Was wäre mit DDS und runtermischen? Mit Direct Conversion auf Null mischen und dann mit OPs weiter. Durch einen 30kHz Tiefpass und dann in einen Zweiggleichrichter, der ist wenigstens linear. Es werden aber einige Phantompeaks auftauchen, die man mindestens zum Teil wegrechnen kann.
B e r n d W. schrieb: > steile Quarzfilter sind unbrauchbar > wegen der Einschwingzeit. 1/Einschwingzeit = Bandbreite (Sinngemäß) Gegen schmalere Bandbreiten hätte wohl keiner was. Bin zwar ein Laie bezüglich Quarze, aber eine Bandbreite im kHz Bereich kann man doch leicht schaffen. f=25 MHz, Q 25000 -> B=1kHz Dann log-Detektor, ADC, fertig, kein riesiger Datenstrom, Keine FFT > auf Null mischen und dann mit OPs weiter Beißt sich mit hoher Dynamik -> DC-Driftproblematik
>DC-Driftproblematik Was driftet da? >log-Detektor Den könnte man bei 60dB Dynamik evtl. gerade noch einsparen, aber alternativ muß man Gleichrichten. Das würde ein Log-Amp gleich miterledigen. >25 MHz Da wird die DDS aber schon ziemlich hochfrequent, und das auf 2x3cm. Ich hatte mir eher einen AD9834 vorgestellt, der ist auch schön klein.
Also ich glaube jetzt mal, das dass geringste Risiko bei der digitalen Variante liegt (schon alleine weil ich mich da eher zu hause fühle). Bauteile: AD Wandler, z.B. AD9237-40 12Bit, bei max 40MSPS ca. 12 EUR Cypress FX2 ca. 15 EUR, plus EEProm 1 EUR, 24MHz Quarz 1 EUR I2C Interface 16bit PCF 8575 ca. 2 EUR Evtl. Teiler für ADC Sample-Frequenz Summe Bauteile: 31 EUR plus Kleinteile und Platine < 100 EUR Funktion: FX2 8051 Kern startet Program aus EEProm, dieses konfiguriert das interne FIFO auf externe Aufnahme 16bit bei 1KByte (=512 Samples) Speichertiefe. Der ADC wird mit 24MHz aus dem ClkOut des FX2 (evtl 48MHz geteilt durch 2) angetrieben, dieser Takt wird auch zum eintakten in das FIFO verwendet. Der FX kann die Polarität des Taktes auswählen, damit kann mit der abfallenden Flange der Sample-Clock eingetastet werden. Es wird also keine externe Logik benötigt. Bei 24MSPS sind 512 Samples nach 21.33us im Kasten, das entspricht 46.7kHz, das erhaltene Spektrum ist nur halbseitig nutzbar, hat also eine Auflösung von 94kHz. Das Programm kann erkennen wann der Speicher voll ist, dann auslesen und einen neuen Zyklus starten. Dummerweise kann der FX2 nur als I2C Master agieren, für die Kommunikation muss dann ein 16bit Portextender herhalten. Über I2C muss dann ein Protokoll den Speicher auslesen - langsam, aber Zeit spielt nicht die große Rolle. Alternativ würde man doch einen USB-Hub spendieren, dann kann der ganze Aufbau als Sampler ohne weitere Begrenzung verwendet werden können. Platzbedarf 2.5cm mal 4cm, vielleicht beidseitig bestückt auf die gewünschten 2cmx3cm zu quetschen. Ist doch alles nicht so einfach. Gäbe es die Radiotuner im Frequenzbereich wäre das doch sooo einfach. Nochmal ein großes Dankeschön an alle Diskutanten! Gruß Ekkehard
B e r n d W. schrieb: > Was driftet da? Vielleicht der OPV oder der Gleichrichter. Bzw. schreib mal was du für einen Gleichrichter meinst. Ne normale Brücke wirds wohl kaum sein. Du betontest die Linearität... > Da wird die DDS aber schon ziemlich hochfrequent Vielleicht reichen auch 15 oder 10 MHz. Ich habe mir die Bandverschiebungen nicht genauer angesehen. Alternativ könnte man ja auch mit ner Oberwelle mischen. In diesem Thread ist es wieder schön zu sehen, dass die Analogleute lieber mischen wollen und Abtastung in der digitalen Hemisphäre bevorzugt wird :-)
Ich habe nochmal nach Radio-Chips geforscht. Von Silicon Labs gibts da einen Si4735, da siehts so aus als könne man den von 147kHz bis 23MHz lückenlos in 1kHz Schritten durchstimmen. Nachbarkanalunterdrückung ist 50dB (+-200kHz), für FM für AM/SW steht da nix :-( Ansteuerung per I2C und das Ding hat einen Signalindikator in dBuV (8 bit) der per I2C auszulesen ist. Kostet 12EUR (plus 32kHz Quarz 2EUR) Kommt im QFN und ist 3.3mm*3.3mm groß (Löten nur unterm Mikroskop :-)) Anbindung wahrscheinlich einfach per HF-Trafo Damit wäre das Ganze (wahrscheinlich) möglich, sowohl vom Platz als auch vom Preis, und die Konmplexität ginge gegen Null. Hat irgend jemand von Euch schonmal was mit diesem Empfängerchip gemacht? Gruß Ekkehard
Ekkehard Domning schrieb: > Hat irgend jemand von Euch schonmal was mit diesem Empfängerchip > gemacht? Guck mal hier: http://www.mikrocontroller.net/part/SI4735
Ekkehard Domning schrieb: > Hat irgend jemand von Euch schonmal was mit diesem Empfängerchip > gemacht? Hab mal die UKW-Variante davon aufgebaut, als Teil einer Versuchs/Bastelplatine mit nem LPC2103 und nem kleinen Grafikdisplay von der HAMRAD. Geht ganz gut, läßt sich auch noch löten, wenngleich auch QFN absolut nicht meine Favoriten sind. W.S.
Ich will es mal probieren. SiLabs hat sogar auf meine Anfrage geantwortet, der Chip ist zu bekommen, das SW Interface sind einfach aus. Die QFN sind natürlich schwierig, ein ehemaliger Kollege hat die für Probeaufbauten auf dem Kopf aufgeklebt und dann mit Fädeldraht gearbeitet. Beim Platinenlayout muss man darauf achten, das die Pad-Fläche nicht nur unter dem Chip ist, damit man mit dem Lötkobleb noch ran kommt. Die Massefläche unter dem Chip ist natürlich auch Mist, da muss dann eine große Durchkontaktierung hin zum Löten. Naja und dann Föhnen und Löthonig und Sauglitze :-(
Hallo Ekkehard, wie bist Du mit Deinem Projekt vorangelommen? Ich habe jetzt ein ähnliches Problem, kannst ja mal schauen: Beitrag "Spektrumanalyser Frequenzspektrometer Eigenbau bis 1MHz" Gruß Bernhard
Ach ja, hatte ganz vergessen dass ich hier gefragt hatte. Das Ding ist fertig und wird jetzt schon verwendet. Der verwendete Platinenplatz ist ca 10mm*10mm groß, beinhaltet den SiLabs Si4735 Chip, den Quarzgenerator und einen Resetbaustein, sowie ein bisschen Hühnerfutter für die RF Anbindung. Der Chip lässt sich von 150KHz bis 23MHz (ich brauche aber nur bis 10MHz) durchstimmen und der Pegel kann direkt in dB ausgelesen werden. Es dauert ca 60ms um zu tunen und dann 40ms zum lesen, d.h. ein vollständiges Spektrum mit 10kHz Auflösung habe ich nach ca. 2min. Ein einzelnes Sinussignal lässt sich auf 200Khz und 70dB Dynamik darstellen. Vorteile: Unkritischer Aufbau, normale Bauteile, sehr klein, I2C Steuerung Nachteile: Langsam, externe I2C Steuerung erforderlich Gruß Ekkehard
Schön einfache Lösung Ekkehard Domning schrieb: > ca 10mm*10mm groß = 1cm², nicht schlecht. Hast du noch ein Foto zur Hand? Viele Grüße
Angehängte Dateien:
-
microspec.jpg
79 KB
Habe jetzt nur noch eine Platine aus der Bastelkiste gefunden, die ein bisschen verbastelt aussieht. Man sieht aber den Si4735 und die Anschlüsse für Versorgung und I2C und RF. Auf der Rückseite befindet sich derQuarzgenerator und der Resetbaustein. In der aktuellen Version passt das alles auf die Vorderseite, weil wir einen sehr kleinen Quarzgenerator gefunden haben. Gruß Ekkehard
Hallo Ekkehard, mir gefällt deine Lösung :-) Könntest Du uns mal bitte eine Schaltung zur Verfügung stellen? Wo kann man einen SiLabs Si4735 Chip beziehen? Bernhard PS: Mein diskreter Aufbau wird sicherlich Dimensionen von 100x100 annehmen.
Den Schaltplan gibts nicht, aber er ist nicht weit von dem hier entfernt: http://www.elexs.de/SI4735a.html Abweichungen sind - statt dem Widerstand an Reset ist ein richtiger Resetbaustein verbaut, es ginge aber auch ein zusätzlicher Kondensator oder ein freier Pin vom steuernden µC, der RST Pin muss lange genug unten gehalten wird, damit das Viech richtig startet! - an RCLK hängt ein richtige Taktgenerator mit 20MHz (oder was so in der Kiste liegt), weil die 32kHz Quarzsteuerung I2C empfindlich ist (wg. der AGC muss in der Tune zeit sonst Ruhe auf dem I2C Bus herrschen) - An AMI und dem GND daneben legt man das RF Signal an. Die Einkopplung hängt natürlich vom verwendeten Signal ab. Als Bastellösoung empfehle ich genau den Baustein von der angegeben Internetseite, dann kommt man auch ohne Mikroskop aus. Gruß Ekkehard
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