Geschäztes Forum, ich suche nach einer Lösungsmöglichkeit für ein einfaches Frequenzspektrometer. Folgende Bedingungen sollte es erfüllen: - nur handelsübliche und bezahlbare Hardware - Frequenzbereich 1kHz...1MHz - Bandbreite 1kHz - Grafikdisplay - Grafische Darstellung per OSZI (X+Y) Prinzipiell könnte ein einfaches Frequenzmischverfahren die Anforderungen erfüllen (s.Bild). Z.B. Eingangsfrequenz von 12.000Hz wird mit der Oszillatorfrequenz(VCO) von 1.012.000Hz gemischt, das Mischprodukt von 1.000.000Hz herausgefiltert und die Amplitude per ADC gemessen. Mischer: Ein BF961 (Dual-Gate) als Multiplizierer bringt nach meiner Meinung schon sehr vernünftige Mischergebnisse. Filter: Erstaunlicherweise erbrachte ein in Serie geschaltete Quarz-C-Kombination ein sehr schmalbandiges Filter (s.Bilde). Ein 10,7MHz ZF-Filter ist relativ breitbandig (s.Bild) Gibt es noch weitere einfache Filter? VCO: In diesem Beitrag sind sehr interessante Ideen zusammengetragen worden: Beitrag "VCO für 1MHz bis 2MHz gesucht" Pegelmessung: Ob eine einfache Gleichrichtung am Ausgang eines Transistors ausreicht? Danke Bernhard
Angehängte Dateien:
-
1MHZ_FILTER.JPG
82 KB -
1MHZ_FILTER_KURVE.JPG
620 KB -
ZF_10MHZ_FILTER.JPG
130 KB -
ZF_10MHZ_FILTER_KURVE.JPG
700 KB
Die einfache Gleichrichtung gibt nur einen sehr eingeschränkten Amplitudenbereich. Üblich ist da ein Logarithmischer Verstärker. Dafür gibt es extra ICs, bzw. der lässt sich auch selber aufbauen, mit diskreten Transistoren. Beim Mischer wäre ein IC mit CMOS Schaltern möglich - das gibt eine bessere Linearität und bessere LO Unterdrückung - wobei man die ganz niedrigen Frequenzen eher sowieso nicht braucht, die macht die Soundkarte direkt viel besser. Die Alternative wäre von der Hardware ggf. so etwas wie ein einfacher SDR Empfänger (software defined radio) - das Ergebnis landet dann allerdings im PC, und nicht auf dem Oszilloskop. Passende Software könnte es auch schon geben. Wenn man bei der Stabilität des LO Abstriche macht (es geht ja nicht um high end Radioempfang), hält sich der Aufwand vermutlich auch noch in Grenzen.
Einen Quarz als Filter kannste vergessen. Denn ein Quarz hat eine Guete von 10^6 oder so. Dh du bekommst etwa einen Frequenzpunkt pro Sekunde. Dh ein scan mit 1000 Punkten dauert eine Viertelstunde
Kann man die Güte nicht einfach durch einen zusätzlichen Widerstand verringern?
Bist Du schon auf dieses Konzept festgelegt? Schau Dir mal das STM32F4Discovery an, die ADCs da drauf machen bis zu 7,2MSPS. Leider nur in 12 Bit, aber ich weiß ja nicht wie Deine Anforderungen an Rauschpegel sind. Der Controller hat nen Bus für verschiedene RAM-Typen, da kannst Du die Daten zwischenspeichern und dann an nen PC senden. Oder vielleicht reicht die Geschwindigkeit von dem Teil auch für direkten Versand der Daten z.B. per Ethernet. Auf dem PC gibt es Pakete wie z.B. Octave mit denen Du daraus dann per FFT ne ordentliche Frequenzauswertung bekommst. Vorteil ist daß Du gleich mit den gesamten Frequenzbereich in einem Rutsch gesampelt hast und diese Daten dann in Ruhe analysieren kannst ohne warten zu müssen, bis feiner aufgelöste Daten erst neu gemessen sind. Auch könntest Du dann einen Eingang ohne Trennkondensator vorsehen und damit bis auf DC runter analysieren. Für manche Anwendungen auch sehr hilfreich da die meisten gängigen Spekkis erst bei 9kHz anfangen.
Du kannst auch direkt auf Null runtermischen, einen Tiefpass nachschalten und anschließend Gleichrichten. Das ergibt bei jedem Signal einen Doppel-Peak. Wahrscheinlich lässt sich das mathematisch noch optimieren. Anstatt eines Gleichrichters hätte ein logarithmischer Verstärker wie der AD8307 einen viel größeren Dynamikbereich. Damit kann so ein Projekt immer noch sehr preiswert verwirklicht werden. > Dh ein scan mit 1000 Punkten dauert eine Viertelstunde Mit einem hohen Abschlusswiderstand kann die Güte auch künstlich verschlechtert werden. Die Einschwingzeit beträgt dann ca. 1-3 ms. Bei 1000 Punkten komm ich so auf 3 Sekunden für ein Vollbild. Es sollten max. 2 Quarze kombiniert werden damit beide von außen bedämpft werden können. Quarzfilter höherer Ordnung haben in der Regel lange Einschwingzeiten.
Für mich klingt 1MHz eigentlich auch eher nach einem guten AD-Wandler und FFT. Wobei die Spectrum Analyzer-Methode, wenn man sie gut umsetzt, wahrscheinlich bessere Ergebnisse bringt. Übrigens: Der DSA815 hat eine Screenshot-Taste, wenn man die noch in PNG konvertiert, hat man schöne Screenshots mit 20kB, und muss keine 700kB-Fotos hochladen ;)
Angehängte Dateien:
@alle Eine einfache 1MHz Quarz-Filterschaltung mit einem 1HC18 (s.Bild) habe ich mal durchgemessen. Die Bandbreite liegt bei ca. 50Hz (3dB). @Zottel > Einen Quarz als Filter kannste vergessen. Ich denke, 50Hz Bandbreite ist für diesen Anwendungsfall brauchbar. > Denn ein Quarz hat eine Guete > von 10^6 oder so. Dh du bekommst etwa einen Frequenzpunkt pro Sekunde. > Dh ein scan mit 1000 Punkten dauert eine Viertelstunde Ein RIGOL DSA815 braucht für einen 1MHz SCAN bei 100Hz Bandbreite auch 100s und bei 1Khz Bandbreite nur 1s. Du hast schon Recht, man sollte sich mal Gedanken über die Vergrößerung der Bandbreite machen, vielleicht durch parallelschalten von mehreren Quarz-C-Kombinationen. @Sven > Kann man die Güte nicht einfach durch einen zusätzlichen Widerstand > verringern? Guter Vorschlag, bringt leider nicht sehr viel, nur die Amplitude verringert sich merklich. @Gerd E. > Bist Du schon auf dieses Konzept festgelegt? Schau Dir mal das > STM32F4Discovery an, die ADCs da drauf machen bis zu 7,2MSPS. Auch eine Variante, aber FFT sollte in diesem Projekt nicht genutzt werden. Analoge Schaltungen haben nicht nur Nachteile. @Bernd > Du kannst auch direkt auf Null runtermischen, einen Tiefpass > nachschalten und anschließend Gleichrichten. Das ergibt bei jedem Signal > einen Doppel-Peak. Wahrscheinlich lässt sich das mathematisch noch > optimieren. Schöner Gedanke, der Sache gehe ich später nochmal nach. > Anstatt eines Gleichrichters hätte ein logarithmischer Verstärker wie > der AD8307 einen viel größeren Dynamikbereich. Damit kann so ein Projekt > immer noch sehr preiswert verwirklicht werden. Stimmt, vielleicht schaft es auch ein "normaler" OPV, denn es müss ja nur 1MHz verstärkt werden. > Mit einem hohen Abschlusswiderstand kann die Güte auch künstlich > verschlechtert werden. Die Einschwingzeit beträgt dann ca. 1-3 ms. Bei > 1000 Punkten komm ich so auf 3 Sekunden für ein Vollbild. Es sollten > max. 2 Quarze kombiniert werden damit beide von außen bedämpft werden > können. Quarzfilter höherer Ordnung haben in der Regel lange > Einschwingzeiten. Ich werde mal mit mehreren Quarzen in der Schaltung experimentieren. @Swen > Analyzer-Methode, wenn man sie gut umsetzt, > wahrscheinlich bessere Ergebnisse bringt. Da hast Du Recht, denn FFT hat auch Grenzen. > Übrigens: Der DSA815 hat eine Screenshot-Taste.... ...hab sie gerade gefunden und es funktioniert :-) Bernhard
Das Quarzfilter kann man auch mit einem oder mehreren Quarzen stufenlos in der Bandbreite einstellen. Einfach mal das Servicemanual des HP 8552B herunterladen, gibt es bei Agilent kostenlos. Die Einstellung kann mit Festwiderständen, aber auch mit PIN-Dioden gemacht werden.
Was mehr Sorgen macht bei dem Konzept, ist der Eingangstiefpass und das Frequenzschema. Es gibt bei 1 MHz eine Mhrdeutigleit, und auch nahe 1 MHz bestimmt Aliasing.
Angehängte Dateien:
@alle Durch mehrere verstimmte Quarz-C-Kombinationen lässt sich die Bandbreite deutlich erhöhen, am Versuchsaufbau wurden 300Hz erreicht. @Jochen > Was mehr Sorgen macht bei dem Konzept, ist der Eingangstiefpass und das > Frequenzschema. Es gibt bei 1 MHz eine Mhrdeutigleit, und auch nahe 1 > MHz bestimmt Aliasing. Deine Bedenken sind gerechtfertigt. Vermutlich muss man Eingangsfrequenzen um 1MHz absolut meiden, oder der Eingangstiefpass wird sehr aufwändig. Vielleicht genügt eine RC-Kombination, die ab 500kHz alles sperrt, oder eine gut abgestimmte LC-Kombination bis vielleicht 800kHz. Bernhard
@Jochen
> ...Einfach mal das Servicemanual des HP 8552B herunterladen...
Hab jetzt eine Ewigkeit vergeblich gesucht, hättest Du einen Link?
Versuche es mal hiermit http://bama.edebris.com/manuals/hp/8552b Ich würde mir ohnehin mal die Grundlagen der Spektrumanalyze anschauen. Es gibt ein Buch von Rhode&Schwarz. Das kann man irgendwo hier im Internet kostenlos runterladen. Ralph Berres
Link: https://www.home.agilent.com/agilent/gated.jspx?lb=1&gatedId=1643467&cc=DE&lc=ger&parentContId=worldwide_home&parentContType=sr&fileType=VIEWABLE&searchType=GR Auf www.agilent.com gehen, 8552B eingeben und siehe da, 59 MByte. Problem?
Angehängte Dateien:
-
filter.png
43 KB
Ein Filter fuer einen Spektrumsanalyzer kann man wie folgt bauen. Dabei wird mit C15 die Mittenfrequenz des Filters abgeglichen und mit C16 die Shuntkapazitaet des Quarzes kompensiert. Der Trafo T2 stellt dafuer 2 um 180 Grad Phasenverschobene Spannungs zu verfuegung. Der Wert von R20 bestimmt die Bandbreite des Filters. Q6 ist der Ausgangspuffer und Q4 und Q5 der Vorverstaerker des Filters um die Einfuegedaempfung zu kompensieren. In aller Regel sind in einem Specki so rund 4 dieser Stufen in Reihe geschaltet.
Mit den Widerständen R8 R20 R32 R44 kann man die Bandbreite stufenlos einstellen, ohne die Verstärkung wesentlich zu ändern. So im etwa wird das bei allen SAs gemacht. 4 Quarzfilter in Reihe sind schon deswegen notwendig, weil ein einzelner Quarzfilter kaum mehr als 20db Weitabselektion hat. Die Zuleitungskapazität wird mit C7 C16 C25 C34 im negativen Zweig wegkompensiert, so das nur noch der Reihenschwingkreis des Quarzes übrig bleibt. Ralph Berres
Angehängte Dateien:
OT: HF Schalter aus helmi1's Quarzfilterschaltung Ich hab mal spasseshalber den HF Schalter aus filter.png simuliert .... falls es jemanden interessiert. Im 2.ten Anhang ist eine etwas verbesserte Version mit höherer Isolation und im 3.ten eine Version aus dem HP4195A Speki.
@K.M. Wie ist der Q4 der 3. Schaltung angeschlossen ? Sehr interessante simulationen. Danke.
Angehängte Dateien:
> Wie ist der Q4 der 3. Schaltung angeschlossen ?
Garnicht, Dioden Offset, siehe Originalbeschreibung
Ja HP hat immer schon tricky Schaltungen in ihren Geraeten eingebaut. Die gingen frueher immer an die Grenze des technisch Machbaren.
Meine Vorgaenger Generation hatte Zugriff auf alle Schemas zu den gekauften Geraten und benutzte diese um zu Lernen.
Bei den noch recht moderaten Frequenzen gehen auch die CMOS Schalter wie 74HC4066 noch recht gut - für bessere Isolation halt 3 davon. Das gilt auch noch, wenn man mit der ZF etwas höher geht (z.B. 4 MHz) so dass der Tiefpassfilter am Eingang weniger kritisch wird. Zumindest wenn man mit der Filterbrandbreite weit runter will, so etwa ab 1 kHz lohnt sich aber definitiv der digitale Weg, entweder rein digital oder auch mit Frequenzumsetzung und dann z.B. auf die Soundkarte. Ein digitaler Filter ist in dem Bereich einfach besser und flexibler und nicht zuletzt wird das ganze auch schneller weil die FFT mehr Frequenzen gleichzeitig auswerten kann. So schlecht ist die Dynamik bei einer Soundkarte auch nicht, dafür muss man sich auch analog schon ganz schön anstrengen, so dass da der Aufwand auch nicht mehr so klein ist. Die Ausgabe auf das Oszilloskop ist wegen der geringen Wiederhohlrate auch noch von geringem Nutzen, denn das muss dann in der Regel schon ein Digitales sein.
Eine Stufe aus Helmut's Filterschaltung, ohne L. Bernhard
@alle Der erste Versuch einer 1-MHz Spitzenwert-Gleichrichtung mit einem OPV TL072. Der TL072 stößt hier an seine Grenzen, denn die Phasenverschiebung zw. Eingangsignal und Ausgangssignal sind schon bei 1MHz relativ hoch und der OPV kann nicht mehr die Flußspannung der BAT48 korrekt ausgleichen. Die Kennlinie ist auch nicht linear (bis ca. 100mV), da der C2 am Ausgang bei einer negativen Halbwelle sofort wieder entladen wird (Flußspannung D2). Bei höheren Eingangsspannungen wird's linearer, aber ab 1V am Ausgang macht der TL072 schlapp. Die ein OPV NE5532 und CA3140 hatten das Problem, dass die maximale Ausgangsspannung bei 1MHz doch relativ niedrig sind (kleiner 1V). Welche OPV's wären besser geeignet? Danke Bernhard
Angehängte Dateien:
-
log.png
8,4 KB
Bernhard S. schrieb: > Welche OPV's wären besser geeignet? Besser als ein Spitzenwertdetektor ist es einen Logarytmischen Gelichrichter zu verwenden. Sowas kann man einfasch mit einem NE614 machen. Man nimmt nicht den FM Ausgang sondern den RSSI Ausgang. Der sollte ueber einige Dekaden ein logarytmisches Signal fuer den Pegel ausgeben.
Den Log Detector kann man ggf. auch diskret aufbauen, wenn man unbedingt will. Einen Plan findet man z.B. hier: http://www.s5tech.net/s53mv/spectana/sa.html Bei nur 1 MHz reichen wohl auch BC548, und bei weniger hohen Ansprüchen auch ein paar Stufen weniger.
Angehängte Dateien:
-
sa09_LD.png
35 KB
Hab mal die Schaltung aus Ulrichs Link herauskopiert, wie funktioniert Die Schaltung? Scheint ein log. Verstärker zu sein, ohne Gleichrichtung?
Was haltet Ihr von so einer einfachen Schaltung? Die Diode wird mit einigen mV vorgespannt, somit müsste sich doch die Gleichspannung am Ausgang relativ Linear zur HF-Eingangsspannung verhalten? Bernhard
Bernhard S. schrieb: > Scheint ein log. Verstärker zu sein, ohne Gleichrichtung? Die Basis-Emitterstrecken richten das Signal gleich. Und zwar die rechten Stufen zuerst bis sie in die Bregenzung geht dann die nächste.
@alle Ein einfaches Beispiel eines 1-MHz Filters mit Gleichrichtung. Eingangsspammumg: max 2V (bei 0dB Verstärkung) Bandbreite: 100Hz. Verstärkung einstellbar: 0dB...40dB Dynamikumfang der Gleichrichtung: ca. 40dB Bernhard
Das ist aber vermutlich kein log.Gleichrichter? Ralph Berres
> Das ist aber vermutlich kein log.Gleichrichter?
Korrekt, das ist ein linearer Gleichrichter, er arbeitet im
Versuchsaufbau von 10mV bis 2500mV.
Ein µC könnte z.B. mit seiner internen Referenz die Ausgangsspannung
messen und anschließend in dB umrechen.
Bernhard
Es gehr weniger um umgerechnete dB, sondern um den dynamischen Bereich. Und der ist eher bescheiden 2500/10 = 250, entprechend 8bit, entsprechend 47dB.
Angehängte Dateien:
-
SPEKTRUM_MP1.png
19 KB -
OSZI_MP1.png
3,3 KB -
BILD_SCHALTUNG_V3.JPG
53 KB
@alle Das Projekt musste etwas anpasst werden, denn 1MHz-Quarze sind momentan zu "normalen" Preisen nicht auffindbar. Verbessert wurde die Gleichrichtung, 60 dB schafft sie problemlos, im Testaufbau über 66 dB. Vermutlich könnte ein logarithmischer Gleichspannungsverstärker die Messauswertung etwas verbessern. Zu einem späteren Zeitpunkt werde ich mich damit noch beschäftigen. Leider mussten 2 Quarze in Serie geschaltet werden, da die Parallelkapazität der Quarze die Eigenschaften der Filterschaltung zu sehr verschlechterten. Messergebnisse Version 3: Bandbreite: 20Hz Ausgangsspannung: 1mV....2,5V (>60dB) Eingangsspannung: max 10mV bei 20mV Oszillatorspannung Am Messpunkt1 (MP1) habe ich das Spektrum und die Oszidarstellung mit beigefügt. Bernhard
Bernhard S. schrieb: > Vermutlich könnte ein logarithmischer Gleichspannungsverstärker die > Messauswertung etwas verbessern. Zu einem späteren Zeitpunkt werde ich > mich damit noch beschäftigen. > Das Stichwort hatte ich schon gegeben: NE614 davon den RSSI Ausgang nehmen. > Leider mussten 2 Quarze in Serie geschaltet werden, da die > Parallelkapazität der Quarze die Eigenschaften der Filterschaltung zu > sehr verschlechterten. Und warum nimmst du nicht ein um 180 Grad invertiertes Signal und kompensierst damit die Parallelkapazitaet? Das hast du doch schon selber mal probiert. Bernhard S. schrieb: > Das Projekt musste etwas anpasst werden, denn 1MHz-Quarze sind momentan > zu "normalen" Preisen nicht auffindbar. Das waren die noch nie. Da brauchst du auch nicht drauf zu warten das die billiger werden.
Jürgen Schuhmacher schrieb: >> Bandbreite: 20Hz > 20MHz? Frequenzbereich-Eingangssignal: 10Hz...1MHz Frequenzbereich-Mischsignal (Aufwärtsmischung): 2MHz...3MHz Filter-Frequenz: 2MHz Bandbreite-Filter: 20Hz
Helmut Lenzen schrieb: >> Vermutlich könnte ein logarithmischer Gleichspannungsverstärker die >> Messauswertung etwas verbessern. Zu einem späteren Zeitpunkt werde ich >> mich damit noch beschäftigen. >> > > Das Stichwort hatte ich schon gegeben: NE614 davon den RSSI Ausgang > nehmen. Ich danke Dir für den Tipp, ist auch eine sehr interessante Lösungsvariante. Doch momentan bevorzuge ich noch die diskrete und lineare Gleichrichtung, da dieser IC nur bedingt beschaffbar ist, denn das Projekt soll einfach und nach Möglichkeit mit handelsüblchen Bauelementen realisiert werden. >> Leider mussten 2 Quarze in Serie geschaltet werden, da die >> Parallelkapazität der Quarze die Eigenschaften der Filterschaltung zu >> sehr verschlechterten. > > Und warum nimmst du nicht ein um 180 Grad invertiertes Signal und > kompensierst damit die Parallelkapazitaet? Das hast du doch schon selber > mal probiert. Die verwendeten Quarze haben eine Parallelkapazität von ca. 0,4pF. Die experimentelle Kompensation war bei diesen Quarzen nicht zufriedenstellend, leider Bringt mich aber auf eine Idee... wenn man mehrere Quarze parallel schaltet, erhöht auch die Bandbreite, der Sache gehe ich nochmal nach. >> Das Projekt musste etwas anpasst werden, denn 1MHz-Quarze sind momentan >> zu "normalen" Preisen nicht auffindbar. > > Das waren die noch nie. Da brauchst du auch nicht drauf zu warten das > die billiger werden. Ein Angebot von 11 Euro pro Stück und bei einer Mindestabnahmemenge von 20 Stück stimmten mich sehr schnell um.
Angehängte Dateien:
-
SCHALTUNG_SPEKI_V5.jpg
120 KB
@alle Das ist die etwas verbesserte Variante einer Filterschaltung für das Frequenzspektrometer. Die Bandbreite beträgt 5Hz bei 3dB und 60Hz bei 20db. Für die Logaritmierschaltung brachte die BAT48-Diode relativ gute Ergenbnisse. Als nächstes kümmere ich mich um die Eingangsschaltung mit einem Tiefpass-LC-Filter (Tschebyscheff-Filter), ist nicht ganz einfach, aber lösbar, denn die Eingangs-Verstärker-Stufe darf das zu untersuchende Signal nicht wesentlich verändern. Aber! Das größte Problem ist momentan für mich die exakte Generierung der Oszillatorfrequenz (2...3MHz). Man könnte einen VCO mit einer Kapazität und einer Kostanstromquelle ansteuern (linearer Frequenzansieg), in definierten Zeitabständen wird dann die Amplitude des Ausgangssignals der Filterschaltung gemessen (aber ev. etwas ungenau in der Frequenz). Oder, man steuert per PWM den VCO, misst die Oszillatorfreuenz, korrigiert bei Bedarf den VCO und misst dann die Amplitude des Ausgangssignals der Filterschaltung (etwas genaueres Verfahren, dauert aber relativ lange, wegen der Frequenzmessung). Bernhard
Hast du die Durchlasskurve mal gewobbelt? bzw aufgenommen? Wie gut ist denn die Weitabselektion? Mehr als 60db wird da wohl nicht kommen. Warum machst du es nicht so , wie es die SA Hersteller auch gemacht haben? Die Quarzhalterkapazität mit einen gegenphasigen Signal kompensieren. Warum nicmmst du als log Gleichrichter nicht ein fertiges IC? Das AD8307 würde ich doch hier anbieten. Es ist ziemlich genau logarythmisch, hat keine Temperaturdrift, wie deine Schaltung es vermutlich haben wird, und hat einen Dynamikbereich von gut 90db. Bernhard S. schrieb: > Aber! Das größte Problem ist momentan für mich die exakte Generierung > > der Oszillatorfrequenz (2...3MHz). Das ginge ja fast noch mit einen 8038 von Maxim. Oder nimm einen State Vario Oszillator. Das könntest du dann mit Varikapdioden abstimmen. Ralph Berres
Bernhard S. schrieb: > Aber! Das größte Problem ist momentan für mich die exakte Generierung > der Oszillatorfrequenz (2...3MHz). Das ist doch am einfachsten. Dazu kannst du einen DDS Chip nehmen. HP machts in ihren SA mit einer Fractional PLL. Ralph Berres schrieb: > Das ginge ja fast noch mit einen 8038 von Maxim. Aber nur fast. Das Phasenrauschen eines Multivibrators ist grottenschlecht. Da brauchst du auch kein so hochaufloesendes Filter mehr. Ralph Berres schrieb: > Warum machst du es nicht so , wie es die SA Hersteller auch gemacht > haben? > Die Quarzhalterkapazität mit einen gegenphasigen Signal kompensieren. Habe ich ihn auch schon gefragt. Er meinte die Kapaziataet waere zu klein dafuer. Ralph Berres schrieb: > Wie gut ist denn die Weitabselektion? Mehr als 60db wird da wohl nicht > kommen. Da muessten noch ein paar LC Kreise dafuer mit rein.
Bernhard S. schrieb: > Die verwendeten Quarze haben eine Parallelkapazität von ca. 0,4pF. Helmut Lenzen schrieb: > Habe ich ihn auch schon gefragt. Er meinte die Kapaziataet waere zu > > klein dafuer. 0,4 pF glaube ich im Leben nicht. Hätte er 4 pF geschrieben, wäre es mir noch schwer gefallen es zu glauben. Ich würde eher was um 10 pF angesetzt. Diese 10 pF kommen als Schaltungskapazitäten ( die müssen ja hinzu addiert werden ) schnell zusammen. Helmut Lenzen schrieb: > Ralph Berres schrieb: > >> Das ginge ja fast noch mit einen 8038 von Maxim. > > > > Aber nur fast. Das Phasenrauschen eines Multivibrators ist > > grottenschlecht. > > Da brauchst du auch kein so hochaufloesendes Filter mehr. Stimmt. Ich hatte dann aber auch ein State Vario Oszillator vorgeschlagen. Aber ein ( guter !! ) DDS Synthesizer geht vermutlich auch, wenn auch mit gewissen Abstrichen. Übrigens sind die üblichen DDS Synthesizerchipkanidaten von Analog Device was das Phasenrauschen betrifft, alles andere als Ideal. Nicht umsonst werden von den HF Schmieden Fraktional N Synthesizer eingesetzt. Da kann man das Phasenrauschen, welche durch das fraktionale teilen entsteht, durchaus wieder kompensieren. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Diese 10 pF kommen als Schaltungskapazitäten ( die müssen ja hinzu > addiert werden ) schnell zusammen. Das ist auch meine Vermutung. Ich weiss nicht wo er seine 0.4pF her hat. Das ein Fractional N Synthesizer besser als ein DDS ist ist mir klar. DDS ist nun mal einfacher aufzubauen. Bei Fractional N ist der Aufwand und das abgleichen doch erheblich. Ralph Berres schrieb: > Nicht umsonst werden von den HF Schmieden Fraktional N Synthesizer > eingesetzt. Die wissen schon warum sie das tun und nicht einfach einen DDS Chip nehmen.
Helmut Lenzen schrieb: > Habe ich ihn auch schon gefragt. Er meinte die Kapaziataet waere zu > klein dafuer. Hä?7 Das sind mehrere Pikofarad......
Helmut Lenzen schrieb: > Das ein Fractional N Synthesizer besser als ein DDS ist ist mir klar. > DDS ist nun mal einfacher aufzubauen. Bei Fractional N ist der Aufwand > und das abgleichen doch erheblich. Dafür hätte ich gerne eine Quelle! Fractional N benötigt weniger Silizium, war also früher da, aber DDS ist heute kaum zu schlagen.
Jochen Fe. schrieb: > Fractional N benötigt weniger Silizium, war also früher da, aber DDS ist > > heute kaum zu schlagen. Ein DDS Synthesizer ist mit den heute verfügbaren Chips ( Analog Device ) eindeutig einfacher aufzubauen , als ein Fraktional N Synthesizer. Aber sowohl die Spuriusprodukte, als auch das Phasenrauschen ist bei den üblichen Chips mit 12BIt DAW bei HF Chips oft nur mit 8 oder bestenfalls 10Bit DAW schlechter, als bei Fraktional N Synthesizer. Vor allem die Tatsache, das die Frequenzen der Sporiusprodukte nur schwer mit der Ausgangsfrequenz korrelieren, und in fast beliebiger Zahl auftreten, macht die Sache so spannend. Fraktional N Synthesizer treten zwar auch Phasenmodulationen und dadurch verusachte Spuriusprodukte und Phasenrauschen auf, doch diese werden bei den hochwertigen Generatoren durch eine gegenläufige Spannung auf dem VCO kompensiert. R&S und Agilent machen das schon seit Jahrzehnten so, und auch heute noch so. Schaue dir mal die Daten vom SMHU an. Das ist übrigens auch das was die Hersteller von Kurzwellentransceivern im Afunkbereich bis heute noch nicht kapiert haben ( oder sind es die Funkamateure? ). Dort glänzt man heute mit intermodulationsfreien Dynamikbereich von 100db und mehr, Roofingfilter ( oft an der falschen Stelle ), ohne dabei das reziproge Mischen des DDS Synthesizergerümpels auf die Eingangsfrequenz zu beachten. Meines Wissens hat R&S in seinen KW Emfängern bis heute kein DDS-Synthesizer als Lokaloszillator sondern immer noch PLLs. Ralph Berres
Beim klassischen Fractional-N vor 40Jahren bis 20 Jahren wurde in der Tat die Reduzierung der "Spurious" Signale über DACs gemacht. Das stellte hohe Anforderungen an den D/A Konverter. Heutzutage machen das die Fractional-N synthesizer ICs über einen eingebauten delta-sigma modulator rein digital. Das macht das Ganze preiswert und trotzdem genau. http://www.analog.com/en/rfif-components/pll-synthesizersvcos/adf4153a/products/product.html Ein Nachteil den PLL Synthesizer gegenüber DDS haben ist die vergleichsweose langsame Frequenzumschaltung verglichen mit DDS. Das ist Systembedingt durch das notwendige (externe) PLL-Loop filter. Für einen Frequenzsweep beim Spektrum-Analyzer reicht aber die Geschwindigkeit bei weitem aus. Natürlich muss man auch noch einen guten VCO spendieren. Der VCO kann meistens nur Faktor zwei in der Frequenz. Den hat man bei DDS-ICs schon drin und kann Frequenzen von mHz bis MHz, also beliebig.
K.M. schrieb: > Ich hab mal spasseshalber den HF Schalter aus filter.png simuliert .... > falls es jemanden interessiert. Welches SimTool hast Du da genommen ? Grüße Andreas
Andreas H. schrieb: > Welches SimTool hast Du da genommen ? Er benutzt LTSpice. Er hat sich aber die Farben neu eingestellt. LG Christian
Christian L. schrieb: > Er benutzt LTSpice Echt ? Ich wusste garnicht, dass man bei LTSpice mehrere Curvewindows haben kann. Danke für die Infro :-) Viele Grüße Andreas
Andreas H. schrieb: > Ich wusste garnicht, dass man bei LTSpice mehrere Curvewindows > haben kann. Wenn man sich die Bilder mal genau anguckt, so sieht man verschobene weiße Ränder. Es sieht also danach aus, dass die Bilder mit einem Grafikprogramm zusammengesetzt worden sind. LG Christian
In LTspice gibt es im Waveform Fenster eine Funktion um mehrere Unterfenster, allerdings gleicher x-Skalierung, zu bekommen. Plot Settings -> Add Plot Pane
Christian L. schrieb: > Wenn man sich die Bilder mal genau anguckt, so sieht man verschobene > weiße Ränder. Es sieht also danach aus, dass die Bilder mit einem > Grafikprogramm zusammengesetzt worden sind. Ja, wäre möglich. Schade eigentlich, das ist einer der echten Minuspunkte von LTSpice :/ Grüße Andreas
Helmut S. schrieb: > In LTspice gibt es im Waveform Fenster eine Funktion um mehrere > Unterfenster, allerdings gleicher x-Skalierung, zu bekommen. > Plot Settings -> Add Plot Pane Das benutze ich auch fleissig. Es sah aber nach mehreren Plotfenstern aus, war aber anscheinend doch eher GIMP oder sowas ähnliches, schade. Grüße Andreas
Angehängte Dateien:
-
Kurve_V5_3x2MHz_Quarze.png
3,9 KB
Ralph Berres schrieb:
> Hast du die Durchlasskurve mal gewobbelt? bzw aufgenommen?
Startfrequenz: 1.990.000 Hz
Stoppfrequenz: 2.010.000 Hz
Wobbelfrequenz: 0,1 HZ
Alle Quarzfrequenzen auf 2.0 MHz
Gemessen am logarthmischen Ausgang.
Bernhard
Wie kommen die kleineren Peaks zustande, sind das Nebenresonanzen?
>Aber sowohl die Spuriusprodukte, als auch das Phasenrauschen ist bei den >üblichen Chips mit 12BIt DAW bei HF Chips oft nur mit 8 oder bestenfalls >10Bit DAW schlechter, als bei Fraktional N Synthesizer. naja was ist üblich ? - eher billig die etwas besseren üblichen AD DDS haben 14 bit A/D und nicht ganz unwichtig ist ja auch beim DDS die Qualität der Clk Frequenz - mit der eingebauten PLL wird das nie so wirklich gut DDS ist immer nur so gut wie seine Taktfrequenz (naja fast..)
Der Dioden Logarithmierer ist gut. schon mal die Bandbreite eines Logamp betrachtet? Die machen schnell mal 500MHz, Ein grosser Bereich umMuell aufzulesn...
Heya ho. schrieb: > Der Dioden Logarithmierer ist gut. schon mal die Bandbreite eines Logamp > > betrachtet? Die machen schnell mal 500MHz, Ein grosser Bereich umMuell > > aufzulesn... Trotzdem macht der AD8307 satte 90db Dynamik. Man kann ja vor dem Demodulator ein Bandfilter schalten, welches die Bandbreite begrenzt. Auserdem kann man die ZF vorher so verstärken, das man auch den vollen Dynamikbereich auch ausnutzt. Von den 4 Quarzfilterstufen schaltet man sowieso üblicherweise 2 vor dem ZF-Verstärker und 2 nach dem ZF Verstärker, um sowohl das Eigenrauschen des ZF Verstärkers in den Griff zu halten ( dafür sind die 2 Filter nach dem ZF-Verstärker zuständig ), als auch Intermodulationen im Griff zu halten ( dafür sind die 2 Filter am Eingang des ZF Verstärkers zuständig ). Alle rein analog aufgebauten Spektrumanalyzer haben das so gemacht. Damals gab es noch keine ICs ala AD8307, also hat man einen Log Verstärker zu Fuss aufgebaut, in dem man nacheinander die Stufen in die Begrenzung hat gehen lassen, und die Ausgangsspannungen der einzelnenen Stufen addiert und dann gleichgerichtet. Manche Hersteller haben auch erst gleichgerichtet und dann addiert. Die Stufenverstärkungen betrugen dann sinnvollerweise 10db. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Von den 4 Quarzfilterstufen schaltet man sowieso üblicherweise 2 vor dem > ZF-Verstärker und 2 nach dem ZF Verstärker, um sowohl das Eigenrauschen > des ZF Verstärkers in den Griff zu halten ( dafür sind die 2 Filter nach > dem ZF-Verstärker zuständig ), als auch Intermodulationen im Griff zu > halten ( dafür sind die 2 Filter am Eingang des ZF Verstärkers zuständig > ). > > Alle rein analog aufgebauten Spektrumanalyzer haben das so gemacht. > Ralph Berres Das kann ich so nicht stehen lassen, es ist nicht korrekt.
Jochen Fe. schrieb: > Das kann ich so nicht stehen lassen, es ist nicht korrekt. Dann schaue mal ins Servicemanual von HP8552 HP8558 7L12 7L13 7L14 Taketa Riken TR4111 usw. Ralph Berres
Habe ich. Es ist normalerweise ein Verstärker pro Stufe da. Und ist Hameg 5005/5010/5012 nicht auch analog? Dort ist es anders - weiß ich, das ZF-Teil ist von mir entwickelt worden.....
Angehängte Dateien:
B e r n d W. schrieb: > Wie kommen die kleineren Peaks zustande, sind das Nebenresonanzen? Diese Peaks haben mich jetzt lange beschäftigt. Ich bin mir ziemlich sicher, dass sie vom DDS-Generator stammen. Diese Kurve stammt von einem RC-Generator...ohne Peaks. Leider lassen sich die Frequenzen nicht exakt einstellen, aber die Peaks tauchen nirgens auf. Helmut Lenzen schrieb: > Besser als ein Spitzenwertdetektor ist es einen Logarytmischen > Gelichrichter zu verwenden. Hab mir einige AD8307 organisiert, werde mich mal mit ihm beschäftigen. Bernhard
Jochen Fe. schrieb: > Und ist Hameg 5005/5010/5012 nicht auch analog? > > Dort ist es anders - weiß ich, das ZF-Teil ist von mir entwickelt > > worden Hat der nicht nur 2 ZF Bandbreiten? War der nicht mit irgend ein Konsumer IC als ZF Verstärker bestückt? Hatte der überhaupt ein Quarzfilter? Ich habe die Schaltung des Hameg nicht im Kopf. Bei den HP und Tektronix ist es definetiv so 2 Quarzfilter ZF-Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 2 oder 3 Quarzfilter Log Detektor. Die Quarzfilter bestehen jeweils aus einen Quarz, dessen Paralellkapazität durch hinzuaddieren eines gegenphasiges Signal kompensiert wurde. Mit dem Lastwiderstand des Quarzes wurde dann die Bandbreite eingestellt. Jochen Jirmann hatte in den UKW Berichten genau nach dem Prinzip auch mal ein Spektumanalyzer vorgestellt. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Hat der nicht nur 2 ZF Bandbreiten? 12.5kHz und 250kHz >War der nicht mit irgend ein > Konsumer IC als ZF Verstärker bestückt? Als log. Gleichrichter hatte der einen ZF Verstaerker von Motorola drin. Die Stufen davor alle mit einzel Transistoren. >Hatte der überhaupt ein > Quarzfilter? Noe, alles nur LC Filter.
Das war beim alten 5005 und 5010 so. Der 5012 hatte 9 kHz, 120 kHz und 400 kHz. Die 9 kHz waren exakt so ein Quarzfilter wie von Ralph beschrieben. ich hatte sogar schon ein ZF-Teil mit 1-3-1-Filterung am Start, für einen 2,6 GHz-Hameg, der dann allerdings nie marktreif wurde. Der 5530 bekam auch nur das Filter mit den 3 Bandbreiten.
Ich habe hier noch einen alten HM5006 stehen. Ist der auch von dir? Bist du denn noch bei Hameg?
Die 3. Generation Fernsehtuner habe ich für den 5005/6 umbauen lassen. Die Controllerplatine ist zumindest teilweise von mir. Das war ein Muster aus den USA, mit schlechten Schaltplänen, das habe ich (in der gleichen Firma!) reverse engineered, vor allem die Frequenzanzeige.
Jochen Fe. schrieb: > Das war ein > Muster aus den USA, mit schlechten Schaltplänen, das habe ich (in der > gleichen Firma!) reverse engineered, vor allem die Frequenzanzeige. Das sieht man in den Schaltplaenen. Der Tuner ist da grausig gezeichnet. Hatte Hameg da in Oceanside ein Werk?
Ja, damals war die Fertigung der Analyzer noch in Oceanside.
@alle Ich danke Euch für die sehr wertvolle Unterstützung. Das Projekt habe ich nun endlich veröffentlichen können: Beitrag "Spektrumanalysator Frequenzspektrumanalysator Frequenzspektrometer Speki Wobbelgenerator TFT Atmega8" Gruß Bernhard
Angehängte Dateien:
@alle eine mögliche Schaltung bzw. Schaltungsvariante eines Logarithmierers mit Eingangsverstärker und einem AD8307. Die Eingangsstufe ist hochohmig (ca. 1MOhm) durch den verwendeten J-FET(N-Kanal) 2N3493. Die Eingangskapazität an der HF-Buchse beträgt bei 10cm abgschirmter Leitung ca. 20pF, ohne Schirmleitung ca. 5pF. Die untere Grenzfrequenz liegt bei ca. 30Hz, die obere konnte nicht zuverlässig bestimmt werden, da mir dazu die Messtechnik fehlt, liegt aber oberhalb 20MHz. Die gesamte Schaltung wurde in einem kleinen Blechgehäuse untergebracht, denn der AD8307 ist in dieser Breitband-Ausführung sehr empfindlich gegenüber HF-Einflüssen. Selbst der 10mm lange ungeschirmte HF-Buchsenanschluss kann schon eine Menge "MÜLL" empfangen. Nachdem ich den Blechdeckel des Gehäuses zuklappte, erfreute mich ein Dynamikumfang von 75db. Bernhard
Danke fuer den Beitrag. Das Ganze koennte man noch etwas verbessern. 1)Nie mit Kabeln in eine Buechse. Immer gesteckt arbeiten. 2)Beim Stecker gleich filtern. DC mit 100nF ans Gehaeuse. Da der AD8307 bis 500MHz geht muss eine Filterung auch bis 500MHz gut sein. Dh ein 100nF ans Gehaeuse reicht noch lange nicht. Dasselbe uebrigens fuer das Eingangs- und Ausgangs-Signal. Wenn der Eingnag bis 1MHz gut sein soll, muss der Rest obendran weg. Mann will ja nicht, dass sich ein Messwert veraendert, nur weil man das Mobiltelephon in der Naehe hat.
Danke für die Tipps. Theoretisch liegt die obere Grenzfrequenz bei ca. 26MHz, bestimmend sind die beiden Dioden 1N6263 mit je 2pF (2pF//2pF+Eingangsimpedanz+Zuschlag=10pF) und einem R von ca. 800 Ohm (1,6k Ri AD8307 // 1k Sourcewiderstand).
Ja. Wenn's denn nach dem Schema gehen wuerde. Dh. Wenn's auch so designt waere. Ist es aber nicht. Die Kabel, so wie sie angelegt sind bilden Antennen und koennen sehr gut magnetisch koppeln. Auch bei 500MHz und etwas mehr. Der 8307 ist ein kaskadierter Verstaerker, der nimmt alles auf. Als absolutes Minimum sollten die Speisungsdraehte verdrillt sein. Man sollte sich eigentlich immer vor einer Anwesenhet von Frequenzen bis 3GHz wappnen. Das deckt dann auch den oberen Mobilfunk, und den unteren WLan Bereich ab. Transistoren mit Transitfrequenz bis da hin koennen diese Frequenzen immerhin gleichrichten und ploetzlich unerwartete Offsetspannungen zeigen. Dasselbe gilt auch fuer Operationverstaerker. Darf der Ausgang der 8307 mit einer so hohen Kapazitaet belastet werden? Ich hab grad das Datenblatt nicht mehr im Kopf.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.