Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3GBit/s-Link mit Spektrumanalysator messen, Tastkopf?


von Stefan  . (phreakshow)


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Hallo zusammen.

Ich habe eine mir nicht im Detail bekannte Verbindung, APIX2 genannt. 
Die arbeitet mit 3Gbit/s, sagt zumindest das Datenblatt. Ich möchte 
wissen, welche Frequenzen dort mit welchen Anteilen drin sind.

Mein Oszi geht leider nur bis 200MHz bei 1GS/s, die Tastköpfe sind für 
250MHz gedacht. Da fehlt mir mindestens eine Größenordnung, um damit was 
messen zu können.

Außerdem habe ich noch einen 2721B SpectrumMaster, den ich vor einiger 
Zeit günstig bei ebay schießen konnte, damals für WLAN und WWAN 
Spielereien. Zu dem fehlt mir aber ein Tastkopf, bisher bin ich damit 
mit RP-SMA/N Adaptern reingegangen.

APIX ist ein differentielles Signal, allein deswegen bräucht ich vmtl 
einen aktiven Tastkopf? Die Frage ist, was kauf ich? Ich habe wenig Lust 
Unsummen dafür auszugeben, bei den Anforderungen kann der Preis 
anscheinend leicht vierstellig werden, das ist mir zu teuer.

Mit welchen Frequenzen müsst ich überhaupt rechnen, worst case 6GHz? Mir 
gehts nicht darum jeden Frequenzanteil aufs dB zu messen, sondern eher 
darum ungefähr zu wissen was "drin" steckt.
Mein Ziel ist: Wenn ich den APIX-Link über einen Übertragungskanal 
schicke der fiktive 3GHz packt und drüber um mind. 3dB dämpft, wieviel 
"hinten" noch raus kommt und ob der Kanal evtl sogar Resonanzen hat und 
einzelne Harmonische komplett killt.

von Egon D. (Gast)


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Stefan M. schrieb:

> Die arbeitet mit 3Gbit/s, sagt zumindest das
> Datenblatt.

Hmm.
MFM schafft 2Bit/s je Hertz Bandbreite; ich würde also
mit ca. 1.5GHz (Grundwelle) rechnen. Oberwellen gehen
extra :)


> APIX ist ein differentielles Signal,

Hmm. Blöd.
Einfach und echt gut ist der berühmte 20:1-Tastkopf.
Nur ist der halt asymmetrisch.


> allein deswegen bräucht ich vmtl einen aktiven
> Tastkopf?

Ich würde es ganz hemdsärmelig mit einem Übertrager
versuchen. Allerdings muss er für die Frequenzen
geeignet sein. MiniCircuits?!

Vielleicht kann man einen Übertrager sinngemäß mit
dem resistiven 20:1-Tastkopf verheiraten: Zwei
Längswiderstände von... was weiss ich... 300 Ohm
nehmen, dazwischen die Primärwicklung. Übertrager
200 Ohm : 50 Ohm; sekundär 50-Ohm-Kabel zum Oszi bzw.
Spekki, Abschluss. Gibt im Idealfall 800 Ohm Belastung
für die Quelle und Teilungsverhältnis 4:1.

Nur so ein Schuss aus der Hüfte.

von Christian B. (luckyfu)


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Egon D. schrieb:
> Hmm. Blöd.
> Einfach und echt gut ist der berühmte 20:1-Tastkopf.
> Nur ist der halt asymmetrisch.

Dazu musst du eher ein schnelles Oszi mit 2 Kanälen nutzen.

Dann nimmt man 2 davon (einen an D+ und einen an D-, Bezugspotential der 
Tastköpfe möglichst kurz angebunden an GND) und bildet das 
Differenzsignal, kommt am Ende auch wieder das raus, was man sehen kann. 
(1)

(1) Das wird sichaufgrund der Fehlanpassung aber immer mit 
Signaleinbußen herumärgern müssen. Man sieht immer ein anderes Signal 
als ohne Tastkopf. Das kann eine gewisse Gefahr sein. Muss man halt 
wissen und entsprechend bewerten.

: Bearbeitet durch User
von Stefan  . (phreakshow)


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Danke für die Antworten. Ein Oszi jenseits der 1,5GHz wird ziemlich ins 
Geld gehen, das fällt also aus.

Mein Spektrumanalysator hat einen Akku, kann ich dann nicht mit dem 
Tastkopf messen indem ich die Masse auf die andere Leiterbahn des 
differentiellen Signals klemme?

Was spricht dann gegen einen HP 54006A oder TEKTRONIX P6158, wenn das 
klappt? Oder ist da einfach die Impedanz viel zu groß für so eine 
pseudo-differentielle Messung?

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Stefan M. schrieb:
> Die arbeitet mit 3Gbit/s, sagt zumindest das Datenblatt. Ich möchte
> wissen, welche Frequenzen dort mit welchen Anteilen drin sind.

Die "Frequenzen" dürften recht wenig Aussagekraft haben.

https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_pixel_link
https://www.inova-semiconductors.de/apix-2.html

Oder möchtest Du das, was diese Bausteine machen, selbst nachbasteln?

von Gerd E. (robberknight)


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Stefan M. schrieb:
> Mein Ziel ist: Wenn ich den APIX-Link über einen Übertragungskanal
> schicke der fiktive 3GHz packt und drüber um mind. 3dB dämpft, wieviel
> "hinten" noch raus kommt und ob der Kanal evtl sogar Resonanzen hat und
> einzelne Harmonische komplett killt.

Ist das denn wirklich das Problem?

Geht es nicht eher darum, daß da hinten am Ende noch ein für den 
Empfänger verständliches Signal rauskommt? Ein üblicher Test dafür wäre 
ein Augendiagramm.

Das ist leider auch wieder eine Domäne der Oszis und nicht der Spekkis. 
Wobei für ein Augendiagramm auch ein Sampling-Oszi ausreichen würde und 
es kein Realtime-Oszi sein muss.

von Stefan  . (phreakshow)


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Ich möchte eine Umschaltung bauen für mind. APIX2. Kleine Platine, drei 
HSD-Buchsen, HF-Relais drauf, Leiterbahnen gleich lang und mit 
konstantem Abstand zueinander, etc.

Ich würde gern messen was mit dem Signal passiert, wenn ich es dort 
durchschicke, bzw vorab, auf welche Frequenzen ich die ganze Leiterbahn 
denn auslegen muss bzw, vor allem, welche Relais ich nehmen kann ohne 
Probleme zu bekommen.

von Egon D. (Gast)


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Stefan M. schrieb:

> Ein Oszi jenseits der 1,5GHz wird ziemlich ins Geld
> gehen, das fällt also aus.

Wirst Du nicht brauchen. Eher schon 5GS/s.


> Mein Spektrumanalysator hat einen Akku, kann ich dann
> nicht mit dem Tastkopf messen indem ich die Masse auf
> die andere Leiterbahn des differentiellen Signals
> klemme?

Probier's. Mehr als schiefgehen kann es nicht.

Eigentlich bräuchtest Du einen Balun, aber der muss
erstens für f>1GHz geeignet sein, und zweitens weiss
man nicht, ob der verwendete Code gleichstromfrei ist.

Im Prinzip kann man so etwas als Leitungstransformator
mit Koax-Kabeln aufbauen, aber da kenne ich mich dann
doch zu wenig aus...


> Was spricht dann gegen einen HP 54006A oder
> TEKTRONIX P6158, wenn das klappt?

Nunja, das sind ja genau die 20:1-Tastköpfe, von denen
ich geredet habe...


> Oder ist da einfach die Impedanz viel zu groß für so
> eine pseudo-differentielle Messung?

???

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Stefan M. schrieb:
> Kleine Platine, drei
> HSD-Buchsen, HF-Relais drauf, Leiterbahnen gleich lang und mit
> konstantem Abstand zueinander, etc.

Huh, irgendwelche neumodischen multi-link, seriellen Standards und das 
mit Relais schalten - das hoert sich fuer mich irgendwie so an, wie wenn 
der Gehirnchirurg mit 'nem Faustkeil operieren will.
Gibts denn irgendwas an Spec. ueber APIX2 Physical layer? Scheinen mir 2 
symmetrische Leitungspaare zu sein - aber wohl irgendwie bidirektional? 
So aehnlich wie bei 1000Base-T? oder mit einem Zeitmultiplex? oder noch 
ganz anders?

Gruss
WK

von Stefan  . (phreakshow)


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Die Leitung ist in jedem Fall gleichstromfrei, die Signale werden über 
Kondensatoren geführt. Ja, das sind zwei Paare, eins pro Richtung. Die 
Richtung zum Display mit max 3Gbit/s, die Gegenrichtung mit knapp 
200MBit/s wenn ich mich recht erinner. Wobei das wieder vom Display 
abhängt.

Die Schaltung mit Relais ist nicht so weit hergeholt, ich habe schon 
kommerzielle Platinen für APIX1 mit Relais gesehen, die auch 
funktioniert haben. Das waren poplige NEC ud2. Deswegen die Idee, das 
ganze mit bspw. G6KU-2F-RF-T zu realsieren.

@Egon: Wenn ich gegen eine Masse messe, dann doch immer mit kurzer 
Leitung direkt neben dem zu messenden Signal. Wenn ich die 
Tastkopf-Masse auf den zweiten Teil des diff. Signals lege, dann ist das 
doch nur eine winzige Leiterbahn mit "langem" Abstand zur Quelle. Darauf 
hab ich die Impedanz bezogen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Keine Ahnung, ob und wie gut das mit den Relais wird. Ich stell's mir 
nicht so ganz simpel vor, da mit impedanzkontrollierten, symmetrischen 
Leitungen ein Relais anzufahren.
Wenn die Richtung der Links eh' vorgegeben ist, die Pegel nicht voellig 
abartig sind und irgendwas binaeres (also z.b. 8b10b/TMDS ueber die 
Leitung geht), werden wohl auch irgendwelche HDMI- oder USB 
(3.x?)-Multiplexer dafuer gehen.

Gruss
WK

von Blubb (Gast)


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Warum nicht mit nem Aktiv-Tastkopf messen?
Sind zwar nicht ganz billig diese Teile aber dafür gibt es sie auch bis 
in den GHz Bereich..

von Stefan  . (phreakshow)


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Weil ich keinen habe und nicht weiß, welchen ich nehmen soll. Ist ja 
auch Teil der Frage. Mein SpectrumMaster hat außer USB auch keine 
Möglichkeit, das Ding zu versorgen.

von Egon D. (Gast)


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Dergute W. schrieb:

> Keine Ahnung, ob und wie gut das mit den Relais wird.
> Ich stell's mir nicht so ganz simpel vor, da mit
> impedanzkontrollierten, symmetrischen Leitungen ein
> Relais anzufahren.

Simpel sicherlich nicht, aber ich habe schon Miniatur-
relais für 50 Ohm in der Hand gehabt, so Größenordnung
"Würfelzucker".
Waren nicht so arg teuer und bis zu einigen 100MHz
spezifiziert (genaue Werte weiss ich nicht mehr).

von Egon D. (Gast)


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Stefan M. schrieb:

> Die Leitung ist in jedem Fall gleichstromfrei, die
> Signale werden über Kondensatoren geführt.

Ahh, super. Dann müsste ein Balun funktionieren.
(Nützt Dir natürlich nichts, wenn Du keinen hast...)


> @Egon: Wenn ich gegen eine Masse messe, dann doch
> immer mit kurzer Leitung direkt neben dem zu messenden
> Signal.

Ja.


> Wenn ich die Tastkopf-Masse auf den zweiten Teil des
> diff. Signals lege, dann ist das doch nur eine winzige
> Leiterbahn mit "langem" Abstand zur Quelle. Darauf hab
> ich die Impedanz bezogen.

Ach so... nee.

Der Tastkopf verursacht natürlich an der Stelle, wo Du
die Zweidrahtleitung antastest, auf beiden Leitungen eine
Stoßstelle, das ist unvermeidlich.
Blöd ist nur, dass das Messgerät asymmetrisch ist und
deswegen die Kapazität gegen Erde verschieden ist; das
bringt eine Asymmetrie in die Zweidrahtleitung.

Deswegen war ja meine Idee, einen "halbsymmetrischen"
Tastkopf zu improvisieren: Normales Koax-Kabel nehmen,
einen Längswiderstand in die Signalader, einen gleich
großen in die Masseleitung, korrekter Abschluss am
Messgerät. Messgerät natürlich aus Akku versorgen.

Das sollte nahezu keine Asymmetrie in der Zweidraht-
leitung bewirken.

von Olaf (Gast)


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Um ein Signal mit 3Gbit halbwegs sinnvoll beurteilen zu koennen wird man 
schon bis 30Ghz messen muessen. Und das naechste Problem, jede Aenderung 
am Aufbau, z.B dem anstecken eines Tastkopfs veraendert dann auch das 
Signal. Das muss man mit Erfahrung beurteilen koennen.

Ich halte die Wahrscheinlichkeit fuer sehr hoch das du irgendeinen 
Unsinn misst der mit der Realitaet nichts zutun hat.

Olaf

von Kalle (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Eigentlich bräuchtest Du einen Balun, aber der muss
> erstens für f>1GHz geeignet sein

Die Eignung für hohe Frequenzen wäre nicht das Problem. SMD Baluns gibt 
es für die ISM Bänder in der Nähe von 2,4 und 5 GHz an jeder Ecke für 20 
cent. Das sind aber eben keine Breitbandtransformatoren und deshalb 
denkbar ungeeignet für die Charakterisierung eines Signals. Selbst 
breitbandigere Baluns sind für so eine Messaufgabe nicht sinnvoll 
einsetzbar, wenn man Ein- und Ausgangsimpedanz nicht exakt kontrollieren 
kann.

Die Diskussion ist aber auch nicht zielführend. Entweder, der OP möchte 
das Gerät für die Heimanwendung als Experiment bauen. In dem Fall ist es 
am einfachsten und günstigsten, zwei drei Varianten als Platine zu 
bestellen und einfach auszuprobieren, ob es funktioniert. Die 
Messergebnisse, die mit vertretbarem Aufwand zu erreichen sind, hätten 
sowieso keine Aussagekraft.

Soll das Produkt verkauft werden, wird die Schnittstelle sowieso mit 
einem >30 GHz Oszi über ein Augendiagramm verifiziert werden müssen. Da 
kommt dann ein aktiver, symmetrischer Tastkopf zum Einsatz, der alleine 
schon so mehr kostet als ein normaler Spektrum Analysator. Und der wird 
selbstverständlich auch nicht einfach auf die Leiterbahnen geklemmt.

von georg (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> auf welche Frequenzen ich die ganze Leiterbahn
> denn auslegen muss

Der Wellenwiderstand ist natürlich sehr wichtig, aber bei dessen 
Berechnung taucht die Frequenz garnicht auf, bei "lossless transmission 
lines" ist die Impedanz unabhängig von der Frequenz. Konsequenterweise 
kann man die Frequenz in den üblichen Berechnungsprogrammen nicht 
eingeben.

Was du wissen möchtest wird durch andere Eigenschaften bestimmt wie z.B. 
die Dämpfung (reale Leiterbahnen sind eben nicht "lossless"). Dazu kann 
ich aber nichts sagen und ich bezweifle, dass du ein bezahlbares 
Programm findest mit dem du das berechnen kannst.

Georg

von Andi B. (andi_b2)


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Bis 4GHz würde ich den Rohde & Schwarz RT-ZD40 nehmen. Mit Adapter 
welcher über USB versorgt wird, hast du dann am anderen Ende den 50 Ohm 
Ausgang für übliche Spectrum Analyzer.

Klar geht das ins Geld. Bei solchen Frequenzen ist nichts mehr billig. 
Die Frage ist, ob du diese Frequenzen wirklich brauchst. Da kann ich 
leider nicht helfen, weil ich über "APIX2" nix weiß.

von Ralph B. (rberres)


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wie niederohmig ist die Quelle des Signales?

Um mit dem Spektrumanalyzer in Schaltungen zu messen, wo nicht zufällig 
eine 50 Ohm Schnittstelle greifbar ist, habe ich mir folgende 
Schnüffelsonde gebaut.

Man nehme eine SMA Buchse, löte unmittelbar an den Stift zwei parallel 
geschaltete 910 Ohm SMD Widerstände mit einen 1nF SMD Kondensator in 
Reihe.
Größe je kleiner desto besser. Am anderen Ende des SMD Kondensator ein 
Messingstift löten. Über diesen ganzen Konstruckt ein Isolierschlauch 
und das ganze mit Stabilit Express Uhu-Plus 300 oder ähnliches füllen, 
damit das ganze mechanisch stabil ist, und nur noch der Messingstift am 
Ende rausschaut.

Man hat damit einen Tastkopf mit etwa einen Teilerverhältnis von 10:1 
gebaut, welches etwa 500 Ohm Eingangswiderstand hat. Am anderen Ende 
muss die SMA Buchse 50 Ohm sehen.

Es ist zwar nicht genau 10:1 ( also 20db Dämpfung ) und der Frequenzgang 
ist nicht hundertprozent glatt, aber um in Schaltungen Messungen zur 
Orientierung durchzuführen reicht es.

Mit solch einen Konstrukt würde ich versuchen unsymetrisch an einer der 
beiden Leitungen zu messen. Die beiden symetrischen Leitungen müssten ja 
den gleichen ( 6db niedrigeren als zwischen beiden Leitungen ) Pegel zu 
messen sein mit 180° Phasenverschiebung.

Ralph Berres

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