Spektrumanalysator Frequenzspektrumanalysator Frequenzspektrometer Speki Wobbelgenerator TFT Atmega8

[Bernhard S. (bernhard)]

Geschätztes Forum,

ein kleines Beispiel, wie relativ kostengünstig und mit handelsüblichen 
Bauelementen ein kleiner NF-Spektrumanalysator und/oder Wobbelgenerator 
realisiert werden kann.

Seit über 5 Monaten beschäftige ich mich mit dieser Problematik, jetzt 
weiß ich auch, warum die Profigeräte so teuer sind... es steckt eine 
Menge Entwicklungsarbeit dahinter.

Dieser kleine Spektrumanalysator hält mit Profigeräten nicht mit.

Jede Baugruppe (z.B. Mischer, ZF-Verstärker) kann noch optimiert und 
verbessert werden.

Die gegenwärtigen Kosten betragen ca. 300 Euro, kann aber bei 
Projektänderung auf ca. 100 Euro reduziert werden.


Prinzip:

Der DDS-Sinusgenerator (AD9835), wird per SPI angesteuert, er erzeugt 
ein definiertes Sinussignal. Ein fertiges Modul fand ich bei 
„http://www.elexs.de/dds.htm“.

Dieses Sinussignal wird mit dem Eingangssignal im „BF961“ gemischt, 
bitte vorsichtig mischen (mV-Bereich), sonst wird Signal zu sehr 
verzerrt.

Das 2MHz-Mischprodukt wird im 2-MHz-ZF-Verstärker selektiv verstärkt und 
anschließend gleichgerichtet, logarithmiert und geglättet (AD8307 - 
Dynamikumfang ca. 60dB) und dem ADC des µC zur Verfügung gestellt.

Der µC steuert per TWI/I2C das TFT-Display (EA eDIPTFT32-A). Die 
Menueführung erfolgt durch das TFT-TOUCH PANEL.

Das TFT Display stellt die Ausgangsspannung des Logarithmierers in 
Abhängigkeit der DDS-Frequenz grafisch dar.

Der Eingangsfilter sorgt dafür, daß keine Frequenzen oberhalb 2MHz die 
Mischstufe erreichen. Liegen keine Eingangsfrequenzen oberhalb 2MHz an, 
dann kann ggf. auf diesen Filter verzichtet werden.

Die Eingangs-Filterschaltung ist eine spezielle Problematik, angepaßte
1-MHz LC-Filter brachten im Versuchsaufbau brauchbare Ergebnisse.

Durch eine kleine Schaltungänderung kann der "Speki" zu einem 
Wobbelgenerator umfunktioniert werden.

Der DDS-Sinusgenerator speist dann den "Prüfling“ das Ausgangssignal
des "Prüflings“ wird dem Logarithmierer zugeführt und anschließend vom 
µC ausgewertet.

Das Assemblerprogramm ist für beide Varianten offen.


Änhänge:

Im Bild "SCAN_EIGENTEST_2MHz_ZF_FILTER.JPG" ist die Filterkurve des 2MHz 
ZF-Verstärkers abgebildet.

Das Bild "SCAN_200Hz_EINGANGSSIGNAL.JPG" zeigt die Kurve eines 200Hz 
Eingangssignal gemisch mit einer Frequenz von 2.000.000 bis 2.001.000 Hz
DDS-Frequenz.

Probleme:

Der DDS arbeitet bei Frequenzumschaltung etwas unsauber, vermutlich 
entstehen kurzzeitig unerwünschte und undefinierte Frequenzen.
Dieser Effekt ist reproduzierbar, tritt bei bestimmten Frequenzsprüngen 
immer auf.

Die Ursache ist mir noch unklar.

Die Software versucht diesen Effekt zu erkennen (Einstellbar durch die 
„Turoschwelle“).

Ändert sich der Pegel am Logarithmierer sprunghaft, dann wird ca.100ms 
gewartet bis sich alles beruhigt hat und dann noch mal der Pegel 
gemessen.


Diese Beiträge haben mir u.a. sehr geholfen:

Beitrag "Spektrumanalyser Frequenzspektrometer Eigenbau bis 1MHz"
Beitrag "VCO für 1MHz bis 2MHz gesucht"

Ich habe versucht, das Assemblerprogramm gut zu kommentieren, damit 
Verbesserungen eingearbeitet werden können.

Der Assemblercode ist nicht optimal gestaltet... sorry, die 
Übersichtlichkeit und Nachvollziehbarkeit stand im Vordergrund.

Für konstruktive Beiträge sind wir alle sehr dankbar.

Bernhard

[Bernhard S. (bernhard)]

Etwas Theorie und das Assembler-Programm :-)

Eine sehr interessante Abhandlung:

http://www.heuermann.fh-aachen.de/files/download/diverse/Spektrumanalyse.pdf


Klaus, ich danke Dir für diesen Link.


Bernhard

[Ralph B. (rberres)]

Hallo Bernhard

Ich sehe noch ein paar Verbesserungsmöglichkeiten.

1. Als Mischer würde ich einen doppelt balangierten Ringmischer 
verwenden.

SRA1H oder ähnliches von Municom, könnte man da verwenden. Den ZF Port 
als Eingang verwenden und den RF Port als Ausgang verwenden. Dann geht 
er fast bis DC runter. Den DDS Synthesizer zwischen 2 und 4 MHz 
schwingen lassen.

Der SRA1H braucht 13dbm Mischerpegel am Oszillatoreingang. Das sind 
1Veff an 50 Ohm. Der Ausgang und den LO Eingng des Mischers sollten 50 
Ohm über die gesamte Bandbreite sehen.

2. Das Eingangsfilter mus schon bei 1,8MHz dicht machen, und deutlich 
steiler sein, um Spiegelfrequenzprodukte sicher zu unterdrücken.

3. Ich sehe das du bei deinen Quarzfilter die Bandbreite nicht 
einstellbar hast.

Man kann die Schaltung ein wenig erweitern, und ein ein gegenphasiges 
Signal über einen Trimmer hinter dem Quarz zuführen. Mit dem Trimmer 
kannst du dann die paralellkapazitäten kompensieren. Mit einen 
Widerstand gegen Masse hinter dem Quarz kannst du dann die bandbreite 
stufenlos einstellen. Ich würde es aber in Stufen einstellen.

Weiterhin würde ich 4 Quarzfilter hintereinander schalten, damit du auf 
eine Weitabselektion von etwa 80db kommst.

Schaue dir mal in dem HP8552B in den Serbviceunterlagen mal an wie die 
das gemacht haben. Das Manual kann man sich aus dem Netz runterladen.

Ansonsten hast du von den Grundzügen ja schon vieles richtig gemacht.

Ralph