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Forum: HF, Funk und Felder miniVNA Tiny - Schaltungsanalyse - Vecor Network Analyzer


Autor: Martin .. (ilikerf)
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Hallo,

ich möchte in diesem Thread alle Erkenntnisse zum miniVNA Tiny Netzwerk 
Analysator sammeln um evtl. mal einen eigenen VNA zu entwickeln.

Es sind alle interessierten und motivierten Leute willkommen, die etwas 
konstruktives dazu beitragen können.
Vielleicht hat sogar wer so ein Teil zu Hause und kann zur Ermittlung 
der Bauteilwerte/Schaltung beitragen.

Meinen bisherigen Analysestand poste ich in Kürze...

Autor: Martin .. (ilikerf)
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So, anhand von Fotos der Leiterkarte aus einem anderen Thread hab ich 
hier (erstes Bild) mal jene HF-Pfade markiert, die zum RX(gelb), TX(rot) 
und TX-REFELCTED(lila) gehören.

Das zweite Bild zeigt die LDOs und ihre Zugehörigkeit.
-) ROT: LDO + LC-Filter für TX-"amplifier"?
-) GELB: LDO + LC-Filter für den Oszillator
-) BLAU: LDO + LC-Filter für zwei TX-Pfad Switche + unterer RFFC5071
-) LILA: LDO + LC-Filter für zwei RX-Pfad Switche + oberer RFFC5071
-) GREEN: LDO + LC-Filter für den ADC
-) CYAN: LDO + LC-Filter für Atmega?


Das dritte Bild zeigt den bisher ermittelten HF-Schaltungsteil.


Bisher identifizierte Komponenten:
-) ATMEGA32A4U Atmel Microcontroller
-) FTDI oder SIPEX USB-UART Konverter
-) AD7192 24bit Sigma-Delta ADC
-) RFFC5071 VCO und Mixer
-) ADG918BRMZ ("W4B LW") SPDT breitband switch mit Term.

Wer kann helfen herauszufinden, welche Komponenten hinter den restlichen
Chips mit folgendem Aufdruck stecken?

-) "OE MG" (ich vermute ein amplifier)
-) "S1X 316" (hat balanced input und unbalanced output?)
-) "TA 2y" (ich vermute ein SAW filter)
-) Der silberne chip im 6-pin CSP rechts über dem "TA 2y" (Filter?)

Weiters sind die verwendeten Balancer Trafos noch nicht klar.
Wahrscheinlich wurden einfach jene aus dem Datenblatt des RFFC5071
verwendet. ;)
Die drei weißen Keramik Filter-Bausteine im rechten oberen PCB Bereich
zur TX-Bereichsumschaltung (Aliasing-Frequenzen Unterdrückung?)

Feedback/Korrekturen und Unterstützung sind willkommen!

: Bearbeitet durch User
Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Warum wird eigentlich so oft von Balanced auf Unbalanced gesprungen? 
Irgendwie wirkt das Blockschaltbild aufgebläht auf mich :-D

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Bauteil-Update:

"S1X" beschriftete Komponente ist ein SPDT Switch vom Typ ADG919BRMZ

Autor: :-) (Gast)
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Wie breit ist die Leitung beim HF-Pfad und wie viel Abstand ist zur 
Masse?

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Super interessant wäre, wenn wer herausfinden/messen könnte auf welcher 
Frequenz die "TA 2y" beschrifteten Filter arbeiten und ob es Bandpass 
Filter für eine ZF oder Tiefpass Filter sind.

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Kleines Schaltplan-Update.
Ich denke mit ist jetzt klar wofür der erste "reflective"-Switch gedacht 
ist.
In Verbindung mit dem vorgeschalteten Balun kann damit die Phase des 
Signals zwischen 0° und 180° umschaltet werden.

Habt ihr eine Idee wozu das genau gebraucht wird?
...und was könnte der mysteriöse Baustein sein?

P.S.: Schaltplan ist im Gegensatz zur ersten Skizze von links nach 
rechts zu lesen und zeigt nur den Teil zwischen den beiden RFFC5071 
Bausteinen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Beitrag "Re: AD 8302: Eingangssignal-Spannung?"
der VNA der TAPR benutzt zwar einen AD8302, aber da brauchen die auch 
einen 180 Grad Phasenumschalter:
"To resolve the phase sign,the VNA instrument switches the reference 
input to the detector between an in-phase (I) and quadrature-phase (Q) 
reference signal and measures the detector output for both conditions."

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Hallo Christoph,

ich glaub dein Tip ist Gold wert ;)
Allerdings denke ich, dass der bislang unbekannte silberne Baustein die 
von dir ins Spiel gebrachte I/Q Phasendrehung, ausgeführt als 90° Hybrid 
Coupler, durchführt.
Ein Beispiel wäre dieser hier:
http://www.mouser.com/ds/2/21/C3337J5003AHF%20Data...

Warum die 0/180° Phasenumschaltung zusätlich vorgesehn ist weiß ich noch 
nicht.

Ich könnten mir weiters durchaus vorstellen, dass der Entwickler des 
Tiny einfach das Narrowband 3.7 GHz Application-Schematic aus dem 
RFFC5071 Datenblatt als Vorlage genommen hat und die ZF daher in diesem 
Bereich liegt (also auch der Hybrid und die "TA 2y" Filter)?

: Bearbeitet durch User
Autor: Martin .. (ilikerf)
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Gibts hier wen der einen miniVNA Tiny besitzt und die Zwischenfrequenz 
am SAW-Filter messen kann?

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Nachdem ich jetzt so gut wie alle Komponenten identifizieren konnte, 
hier mal eine Auflistung der Hardware-Kosten (ohne Fertigung) auf Basis 
von online-Distributor Preisen bei einer Stückzahl von 1k+.

Wenn sie das Teil dann auch noch in China fertigen lassen, und die 
Bauteile nicht über Digikey & Co. beziehen, wirds nochmal günstiger.
Den Aufschlag / Gewinn darf sich dann jeder selbst aus den 428,-€ 
Händlerpreis errechnen ;)

: Bearbeitet durch User
Autor: Bernd F. (Gast)
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@Vorname: Naja, die reinen Hardwarekosten machen nur einen geringen Teil 
der Gesamtkosten des Gerätes aus. Das teuerste und aufwendigste ist die 
Software/Firmware (Lizenzkosten inkl. Support/Updates), zumindest wenn 
man den VNWA 3 betrachtet.

Autor: Arno H. (arno_h)
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40 € mal 1k sind dann schon mal 40000€ nur an Bauteilen, die du 
natürlich locker aus der Portokasse bezahlst.
Bei dir läuft immer das erste Layout und so einen Firlefanz wie Muster, 
CE und Co brauch man dann logischerweise auch nicht.
Du machst das alles natürlich allein ohne diese faulen Angestellten, die 
für 10 Monate Arbeit frecherweise 12 oder mehr Monatsgehälter haben 
wollen. Die wollen sogar noch Geld, wenn mal keine Arbeit da ist.
Die weiteren Lohnnebenkosten und so Unsinn wie BG spart man dann auch.
Die Aufzählung ist unvollständig!
Software gibts umsonst im Internet.

Du hast noch nie eine ernsthafte Kalkulation gemacht. Leb weiter in 
deiner Traumwelt.

Ach ja, warst du eigentlich in deinem Leben schon mal außer Haus essen? 
Ich kann mir nicht vorstellen, dass du in einem Restaurant 20 Euro für 
ein Essen bezahlst, wenn die Zutaten nur 4€ kosten.

Arno

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Nachdem hier offensichtlich (wie so oft) nur mehr unkonstruktive 
Klugscheißerbeiträge Einzug finden und keiner Interesse an einer 
Weiterentwicklung zeigt, ist für mich der Thread in diesem Forum hiermit 
geschlossen.

Autor: Bernd F. (Gast)
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@Vorname: Werfe bitte nicht gleich die Flinte ins Korn!
Ich finde deine Beiträge, da ich selbst einen kleinen VNWA besitze, sehr 
interessant. Die Hardwarekosten/Händlerpreis sind hierbei ersteinmal 
nicht von Belang. ;)

Autor: Charly B. (charly)
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Arno H. schrieb:
> Du hast noch nie eine ernsthafte Kalkulation gemacht.

Aber du!, dann erklaer uns doofen doch mal wie die 428€
zustande kommen, Danke!

vlG
Charly

Autor: Silvio K. (exh)
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Bitte verzankt euch nicht! Die Hauptmotivation sollte zuerst das 
Verständnis des VNAs und das Zusammenspiel der Komponenten untereinander 
sein.

Ich habe auch schon VNAs selbstgebaut und ich denke, man kann vieles 
besser machen, aber leider eben nicht für 428 Euro im Verkauf.

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Silvio K. schrieb:
> man kann vieles besser machen, aber leider eben nicht für 428 Euro im
> Verkauf.

Aber vielleicht als gemeinsam organisierten Platinensatz, den sich
jeder selbst bestückt, plus Opensource-Firmware?

Wenn das Zielpublikum Leute sind, die ihre eigene Arbeitszeit gern
statt einer Menge Geldes einbringen möchten, wird es damit preiswerter,
auch wenn man es betriebswirtschaftlich nicht so rechnen kann.

Der „Transistortester“ wäre ein Projekt, bei dem man derartiges
Zusammenspiel eindrucksvoll sehen kann.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Carlos (Gast)
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IF seems to be 920MHz with 40MHz BW
http://www.taisaw.com/upload/product/TA0666A%20_Rev.1.0_.pdf

In this VNA, the dynamic range should be limited by the SPDT ADG918 
switches. They should have used an HMC349MS8G instead (only need to swap 
pins 3 and 4).
But maybe with isolation calibration you can improve it via software 
leackage cancelation.

Carlos

Autor: Alex W. (a20q90)
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Hi Leute,

kann mal bitte einer die Leiterbahnbreiten messen welche für das Signal 
benutzt werden und ob unterhalb der Bahnen Kupfer ist?

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Carlos schrieb:
> IF seems to be 920MHz with 40MHz BW
> http://www.taisaw.com/upload/product/TA0666A%20_Rev.1.0_.pdf
>
> In this VNA, the dynamic range should be limited by the SPDT ADG918
> switches. They should have used an HMC349MS8G instead (only need to swap
> pins 3 and 4).
> But maybe with isolation calibration you can improve it via software
> leackage cancelation.
>
> Carlos

Hi Carlos,

are you sure about the saw?
normally the first line determines the type and the second line the 
production date code.
my guess is the TA1575IG, working on standard gps frequency 1.575 ghz.
http://www.taisaw.com/upload/product/TA1575IG%20_R...

would be great if someone could simply measure the if - although i am 
working on the 6ghz vna version already ?

: Bearbeitet durch User
Autor: Martin .. (ilikerf)
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Update zu weiteren Komponenten:

Der Amplifier am Ausgangsport ist definitiv einer der beiden Analog 
Devices Typen AD8353 oder AD8354:
http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...

Die BALUNs könnten diese hier sein:
http://www.minicircuits.com/pdfs/TC1-1-13MG2+.pdf

Beim 90° Hybrid tippe ich auf diesen hier:
http://www.mouser.com/ds/2/21/C3337J5003AHF%20Data...

Damit wäre die Bauteilliste dann vorerst mal vollständig - wenn auch 
noch nicht verifiziert.


@Alex W:
Es muss definitiv Kupfer (GND-plane) unter den Leiterbahnen sein. Der 
unbalanced Pfad (also der normale Signalpfad) ist auf 50 Ohm Impedanz 
ausgelegt. Die balanced-Abschnitte je nachdem bei ca. 100 / 200 Ohm.

Bei der Leiterkarte bin ich mir sicher, dass sie 4 Lagen besitzt und aus 
FR4 besteht:
Layer1: Signal (RF)
Layer2: GND
Layer3: Supply
Layer4: Signal (digital etc.)

Die Leiterbahnbreite der RF-Pfade hängen vom Abstand und der 
Dielektrizitätskontante des verwendeten Materials (hier FR4) ab.
Für einen Nachbau musst also in jedem Fall die Leiterbahnbreite an 
deinen Lagenaufbau anpassen damit die Impedanz stimmt!

: Bearbeitet durch User
Autor: Martin .. (ilikerf)
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ok, der hybrid muss natürlich zur zf passen!
also bei z.b. einer zf von 1.575ghz könnte der hier passen:
https://www.anaren.com/sites/default/files/Part-Da...

ps.
kennt wer eine günstge quelle für den RFFC5071?
beim hersteller muss man leider min. 25stk a 13$ nehmen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Martin P. schrieb:
> kennt wer eine günstge quelle für den RFFC5071?

Frag' doch mal bei box73.de an, vielleicht haben sie ja Interesse, den
ins Programm aufzunehmen.

Autor: Martin (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe das Ding mal geröngt. Der Lagenaufbau ist offensichtlich wie 
bereits oben erklärt.

Vielleicht hilft es beim debuggen...

VG

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Martin .. schrieb:
> Carlos schrieb:
>> IF seems to be 920MHz with 40MHz BW
>> http://www.taisaw.com/upload/product/TA0666A%20_Rev.1.0_.pdf
>>
>> In this VNA, the dynamic range should be limited by the SPDT ADG918
>> switches. They should have used an HMC349MS8G instead (only need to swap
>> pins 3 and 4).
>> But maybe with isolation calibration you can improve it via software
>> leackage cancelation.
>>
>> Carlos
>
> Hi Carlos,
>
> are you sure about the saw?
> normally the first line determines the type and the second line the
> production date code.
> my guess is the TA1575IG, working on standard gps frequency 1.575 ghz.
> http://www.taisaw.com/upload/product/TA1575IG%20_R...
>
> would be great if someone could simply measure the if - although i am
> working on the 6ghz vna version already ?


Der Peak bei knapp über 1.5GHz in der Kurve zur "Messung der Reflektion" 
auf der folgenden Seite könnte ein Hinweis auf eine tatsächliche IF von 
1.575 GHz sein?
http://www.knietzsch.com/amateur_radio/ham_VNA.htm
Was meinen die Experten?

Autor: Martin .. (ilikerf)
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Hier das um die zwischenzeitlichen Erkenntnisse (Baluns, Widerstände, 
Verstärker, Hybrid) ergänzte/geänderte Schaltbild.
Die große Unbekannte ist leider nach wie vor die verwendete ZF.

Update:
Ein Balun war im SCM v2 falsch... darum Update auf SCM v3

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang E. (we1965)
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Hallo Martin,

eine Frage zu den Preisen in deiner BOM - 3€ für eine vierlagige 
impedanzkontrollierte Platine halte ich für weit ab von der Realität 
wenn man  Kleinstückzahlen von <100 ansetzt. Selbst 30€ reicht bei einer 
halbwegs guten Leiterplatte und der Stückzahl meines Erachtens nach 
nicht. Die Platte soll ja nachher HF übertragen.
Unsere Produkte laufen im Bereich bis 10GHz und ich mache solche Designs 
öfter.

Wie kommst Du auf den Preis?

Grüße

Wolfgang

Autor: ilikerf (Gast)
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Hallo Wolfgang,

die Leiterkarte ist ein simples 4-Layer PCB.
Keine besonders kleinen Bohrungen/Leiterbahnbreiten, blind/buried vias, 
... etc.
Leiterkartenmaterial ist mit Sicherheit 0815 FR4 und kein Rogers o.Ä.
Impedanzkontrolliertes Design im Bezug auf (halbwegs) konstant 
bleibendem Layer-Stackup JA, aber sicher kein zusätzlicher Aufwand (wäre 
bei den kurzen Leitungslängen meiner Meinung nach auch übertrieben).
Der geschätzte Preis kommt von einem online-Kalkulator eines 
chinesischen Herstellers.
Aber wie so oft gilt; man kann natürlich eine Leiterkarte beliebig teuer 
gestalten und einkaufen ;)

Autor: Harald (Gast)
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Folgende Aussage gilt für eine Kleinserie <1000, die das Produkt nicht 
überschreiten dürfte (so etwas brauchen viel weniger Menschen als man 
glauben mag)
Die o.g. Stückliste enthält z.T. unrealistische Preise für Bauteile. Mag 
für undefinierten Chinakram gelten, aber nicht für qualifizierte 
Marken-Bauteile.

Darüber hinaus zahlt man bei allen Produkten einen Anteil an der 
Entwicklung. Auch hier gilt die Binsenweisheit: je kleiner die Stückzahl 
desto höher die Umlage.

Legt man weiterhin die allgemeinen Erfahrungen im Netz zusammen, scheint 
es sich um ein Produkt zu handeln, dass sein Geld wert ist. Was ist an 
dem Preis nicht in Ordnung? Darf man kein Geld mit Ideen verdienen, die 
so in der Form kein Wettbewerber umsetzt?

Autor: Dietmar (Gast)
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Das ist sehr schade wie wegen unterschiedlicher Preisansichten ein 
technisches anspruchsvolles Thema zum erliegen kommt.
War das Absicht?

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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So ich habe das Ding auf der HamRadio gekauft, zum Filterabgeich etwas 
zu langsam, aber ich hab ja Zeit.

Ein paar alte Teststücke sind schon gewobbelt, ein Helixfilter für 138 
MHz, ein Streifenleitungsfilter für 1,5 GHz auf Teflonmaterial und ein 
Interdigitalfilter für 2,3 GHz.

Schade ist auch dass S11 und S21 nicht gleichzeitig dargestellt werden. 
Das ist beim Filterabgleich eigentlich die übliche Methode.

Unter Win8.1 und Ubuntu 15.04 läuft es. Das Original Oracle Java8 ist in 
Ubuntu nach der verlinkten Anleitung der DL2SBA.com-Seite installiert.
Ich habe den Benutzer zur Gruppe tty und dialout hinzugefügt, vorher 
klappte es nicht. Bin aber nicht sicher, ob das die Änderung bewirkt 
hat.

Bei der Gelegenheit habe ich auch "hterm" unter Ubuntu zum Laufen 
gebracht. Die Probleme kamen vom 32-Bit-Programm in einer 
64bit-Umgebung. Einige Libraries fehlten, mit "ldd hterm" werden die 
aufgelistet. Danach wollte hterm zunächst die ttyUSB0 nicht benutzen, da 
sie "von einem anderen Programm verwendet" wurde, das hat vielleicht 
auch die Gruppenzuweisung behoben.

Im Handbuch bedankt sich DL2SBA bei einem italienischen Funkamateur, 
anscheinend stammt das Gerät von dem.

: Bearbeitet durch User
Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Christoph K. schrieb:
> Ich habe den Benutzer zur Gruppe tty und dialout hinzugefügt, vorher
> klappte es nicht. Bin aber nicht sicher, ob das die Änderung bewirkt
> hat.

"dialout" brauchst du, um auf ein Terminal/serielle Schnittstelle
zugreifen zu können.  Insofern passt das.

Autor: Pete (Gast)
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How does the block diagram not have directional couplers?  That's the 
piece you are missing here.

I did a VNA on kickstarter, let me know if anyone is interested in 
details.  Sorry about the English.  I also give a talk explaining 
how/why I would want to build a VNA:

https://www.kickstarter.com/projects/1913839854/ch...

Youtube-Video "Pete Bevelacqua - How I learned to stop blinking LEDs and make a product"

Auf Wiedersehen

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