mikrocontroller.net

Forum: HF, Funk und Felder RF-Einstieg: Experiment mit Mixern/Gain-Probleme


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Jan K. (jan-k)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ganz kurz zu mir, damit man das Folgende besser einordnen kann: Ich 
beschäftige mich seit über 10 Jahren mit Elektronik und habe relativ 
viel Erfahrung mit Mikrocontrollern sowie analoger Schaltungstechnik. 
Schon länger interessiert mich der RF-Bereich, ich habe aber nie einen 
richtigen Einstieg dazu gefunden. Jetzt bin ich mit dem Studium durch, 
bei der Arbeit ist es wieder "nur" Digitaltechnik und ich habe einfach 
mal angefangen nebenher mit höheren Frequenzen zu experimentieren. Dabei 
bin ich aber auf Probleme gestoßen, an denen ich schon 1-2 Wochen hänge, 
vielleicht hat hier noch jemand einen Tipp für mich.

Der Aufbau:
Langfristiges Ziel ist es, einen Spektrumanalysator zu bauen (ja, ich 
weiß, eventuell etwas viel vorgenommen. Ich erwarte auch nicht, dass da 
etwas herauskommt, das sich ansatzweise mit kommerziellen Geräten 
vergleichen kann. Es geht mir hauptsächlich um das Lernen dabei).

Der noch unvollständige Aufbau ist in "Aufbau.jpg" zu sehen bzw. ist in 
"Blockdiagramm.pdf" dargestellt: Der Funktionsgenerator erzeugt ein 
25MHz Signal mit 0dbm Amplitude. Dieses Signal wird durch den ersten 
Mixer auf 150-2500MHz gewandelt (das wäre später die erste 
Zwischenfrequenz, da fehlt zur Zeit noch der Bandpass). Der zweite Mixer 
wandelt das Signal anschließend auf konstante 18.75MHz. Diese zweite 
Zwischenfrequenz wird bereits gefiltert und anschließend durch den ADC 
mit 25MHz Abtastrate digitalisiert (ja, das verletzt Nyquist, der ADC 
sieht durch Aliasing hier eigentlich 6.25MHz, die Software korrigiert 
das später). Das ADC-Signal landet in einem STM32F7, der mit einer FFT 
den Signalpegel bei 18.75MHz berechnet.

Ab dem Bandpassfilter funktioniert alles super (ohne Mixer getestet, 
Funktionsgenerator direkt an Bandpassfilter angeschlossen). Jetzt wollte 
ich den Gain der Mixer untersuchen, mit dem Ziel eine Art "Baseline" 
aufzunehmen. Anschließend wollte ich den Bandpassfilter für die erste ZF 
einbauen, das Experiment wiederholen und durch Vergleich mit der 
Baseline den Frequenzgang des Filters bestimmen (warum so aufwändig? Mir 
fehlt die Messtechnik für >50MHz. Es gibt nur einen DG1022Z und ein 
DS1052E).
Das Ergebnis dieser Baselinemessung sieht man auch im Blockdiagramm. Mit 
idealen Komponenten sollte die Linie über alle Frequenzen auf 0dbm 
liegen. Durch den Conversion Gain der Mixer (typ. -2db) und insertion 
loss in den Baluns (vgl. Schaltplan_Mixer.png, nahezu 1zu1 der im 
Datenblatt gezeigte "Wideband Application Schematic") hätte ich eine 
Kurve erwartet die etwa bei -6dbm startet (150MHz) und halbwegs glatt 
auf vielleicht -10dbm oder so bei 2.5GHz abfällt.

Stattdessen schwankt die Signalstärke sehr viel über den Frequenzbereich 
und ich habe teilweise 30dbm Verlust. An diesem Punkt habe ich viel 
herumexperimentiert, doch ich komme nicht weiter. Hier noch einige 
vielleicht wichtige Infos:

- Wenn ich das Kabel zwischen den Mixern verkürze, wird der Abstand der 
Peaks im Frequenzgang größer. Meine Vermutung: Reflexionen im Kabel 
durch falsche Impedanzanpassung?

- Das hier sind die verwendeten Kabel und Buchsen:
https://de.aliexpress.com/item/10Pcs-1-6mm-SMA-Female-Jack-Solder-Edge-PCB-Straight-Mount-Gold-plated-RF-Connector-Receptacle/32779564868.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.28044c4dwQrGBo
https://de.aliexpress.com/item/ALLiSHOP-SMA-Stecker-Auf-SMA-m-nnlichen-RG316-kabel-montage-Jumper-Zopf-5-cm-10-15/32948634584.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.28044c4dwQrGBo
Habe ich da zu billig gekauft? Hat jemand eine bessere Empfehlung?

- Die Platine ist von JLCPCB. 4-lagig, angeblich "controlled impedance", 
was auch immer das bei denen heißen mag (man kann dann beim bestellen 
den Layerstack/Prepreg auswählen, in meinem Fall JLC7628). Eventuell 
nicht mehr geeignet für so hohe Frequenzen?

Ich würde eigentlich gerne den Signalpegel zwischen den Mixern messen, 
aber dazu fehlt mir das Equipment. Oder geht das trotzdem irgendwie?

Wie man vielleicht sieht, fehlt mir die Erfahrung in diesen 
Frequenzbereichen. Habe ich etwas offensichtlich falsch gemacht? Hat 
jemand einen Vorschlag, was ich als nächstes probieren könnte?

Vielen Dank,
Jan

Autor: Kalle (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Ich würde eigentlich gerne den Signalpegel zwischen den Mixern messen,
> aber dazu fehlt mir das Equipment. Oder geht das trotzdem irgendwie?

RF-Tastkopf mit einer Germanium-Diode und Kondensator als Gleichrichter 
und dann ans 50 MHz Oszi oder Multimeter. Ich kann dir aber schon 
prophezeien, dass du wenn du dich für das Thema interessierst, um 
ordentliches Equipment trotzdem nicht rum kommen wirst.

Autor: Karl M. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Jan K. ,

ich kann dir empfehlen mit einem skalaren NWA anzufangen.

Damit kann man eine ganze Menge Messungen preiswert durchführen,

FA-NWT2 mit Zubehör bei Verlag Funkamateur

https://www.box73.de/advanced_search_result.php?keywords=nwt2

Man benötigt auch noch sehr gute BNC Dämfungsglieder 6dB, in Summe 
40dB(10dB+30dB), und mind. einen 50Ω Abschlusswiderstand.

6dB : https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1338
10dB: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1334
20dB: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1335
30dB: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1337
50Ω: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=3839

Es gibt unzählige Erweiterungen, so auch eine Frequenzerweiterung für 
FA-NWT:

https://www.box73.de/product_info.php?products_id=2284

Autor: Karl M. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nachtrag,

die Software zum FA-NWT1 und 2 und andere Selbstbauprojekte von Andreas, 
DL4JAL:

http://www.dl4jal.eu/

Autor: Ralph B. (rberres)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
vielleicht solltest du dir mal an Hand eines Spektrumanalyzers aus den 
70ger Jahren das Funktionsprinziep verinnerlichen. Z.B. HP8558 HP8555 
oder ähnliches. Da gibt es unter anderem auch Blockschaltbilder welches 
für das Verständnis sehr hilfreich sein kann.

Allgemein liegt die erste FESTE!! Zf überhalb der höchsten zu 
empfangenden Frequenz. Damit benötigt man nur ein Tiefpass am Eingang 
und keine schaltbaren Bandpasfilter oder gar mitlaufende Selektion am 
Eingang um Spiegelfrequenzempfang im ersten Mischer zu vermeiden.

Bei einen Spektrumanalyzer bis 1,8GHz würde der erste ( Yig)-Oszillator 
zwischen 2050 und 3850 MHz abstimmbar sein die erste ZF wäre dann 
2050MHZ.
Der Tiefpass am Eingang wäre dann ein steilflankiges Filter der bei 
1,8GHz noch keine nennenswerte Dämpfung hat, bei 2050MHz aber schon mehr 
als 80db Dämpfung hat.

Keinefalls ist die erste ZF über so einen weiten Bereich wie bei dir 
variabel.

Nach der ersten ZF erfolgt bereits eine erste grobe Selektion um 
Spiegelempfangsstellen in der zweiten ZF zu vermeiden. Auch die zweite 
ZF ist eine feste Frequenz halt viel niedriger aber immer noch hoch 
genug um weit genug über die Bandbreite des Filters nach dem ersten 
Mischers zu liegen. In unseren Beispiel vielleicht bei etwa 500MHz.

Erst in der dritten oder gar 4 ZF kommen die in der Bandbreite 
umschaltbaren mehrpoligen Quarzfilter zum Einsatz. je nach Gerät 
zwischen 3MHz und 21MHz.

Für große Frequenzhübe wird der erste Lokaloszillator gewobbelt ( und 
damit wird auch grob die Mittenfrequenz eingestellt ) nur bei sehr 
kleinen Wobbelhüben wobbelt man den dritten Lokaloszillator und mit der 
macht man auch die Feineinstellung der Mittenfrequenz. Bei kleinen 
Wobbelhüben wird der erste Lokaloszillator gerastert, als ist dan die 
este Lokalfrequenz ein exaktes vielfaches von z.B. 1MHz und somit 
quarzgesteuert.

logarythmiert und demoduliert wird in einen Kettengleichrichter welches 
aus 8-10 Stufen mit jeweils 10db Verstärkung besteht welche nacheinander 
in die Begrenzung gehen. Die gleichgerichte Spannungen einer jeder Stufe 
werden aufsummiert, und bilden die Spannung welches auf die Y Achse des 
Oszillografen geht.

Modernen Spektrumanalyzer arbeiten vom Frequenzkonzept ähnlich nur das 
hier alle Lokaloszillatoren mit Hilfe von Fraktional/n Synthesizern 
gesteuert wird.

Ralph Berres

Autor: Jan K. (jan-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kalle schrieb:
> RF-Tastkopf mit einer Germanium-Diode und Kondensator als Gleichrichter
> und dann ans 50 MHz Oszi oder Multimeter. Ich kann dir aber schon
> prophezeien, dass du wenn du dich für das Thema interessierst, um
> ordentliches Equipment trotzdem nicht rum kommen wirst.
Germanium-Dioden sind bestellt, werde ich demnächst testen, danke für 
den Tipp.

Karl M. schrieb:
> Hallo Jan K. ,
>
> ich kann dir empfehlen mit einem skalaren NWA anzufangen.
>
> Damit kann man eine ganze Menge Messungen preiswert durchführen,
>
> FA-NWT2 mit Zubehör bei Verlag Funkamateur
>
> https://www.box73.de/advanced_search_result.php?keywords=nwt2
>
> Man benötigt auch noch sehr gute BNC Dämfungsglieder 6dB, in Summe
> 40dB(10dB+30dB), und mind. einen 50Ω Abschlusswiderstand.
>
> 6dB : https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1338
> 10dB: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1334
> 20dB: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1335
> 30dB: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=1337
> 50Ω: https://www.box73.de/product_info.php?products_id=3839
Ich denke darüber nach mir bessere Messgeräte zuzulegen (wobei ich da 
eher Richtung sowas wie SSA3021x schiele). Passiert aber nicht in den 
nächsten Wochen/Monaten. Wofür braucht man am Anfang die 
Dämpfungsglieder? Ich habe eher das Problem, dass meine Signale schon 
immer sehr (zu) klein sind.

Ralph B. schrieb:
> Allgemein liegt die erste FESTE!! Zf überhalb der höchsten zu
> empfangenden Frequenz. Damit benötigt man nur ein Tiefpass am Eingang
> und keine schaltbaren Bandpasfilter oder gar mitlaufende Selektion am
> Eingang um Spiegelfrequenzempfang im ersten Mischer zu vermeiden.
Das ist mir schon bewusst, der aktuelle Aufbau ist nur ein 
Zwischenstand, mit dem ich den Filter der ersten ZF tunen möchte. 
Letztendlich soll es auf ungefähr so etwas hinauslaufen:
Eingang->1.8GHz Tiefpass->Mixer(LO 
2.2-4GHz)->1.ZF(2.2GHz)->Bandpass->Mixer(LO 
2.181GHz)->2.ZF(18.75MHz)->Bandpass->ADC->FFT

Die FFT erspart mir schaltbare Quarz-Filter, das macht dann stattdessen 
die Software. Vermutlich wird der Bandpass für die 1. ZF auch nicht 
steil genug, sodass ich eine weitere ZF von einigen 100MHz einplanen 
müsste. Soweit bin ich aber noch lange nicht.

Autor: W.S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Der noch unvollständige Aufbau ist in "Aufbau.jpg" zu sehen bzw. ist in
> "Blockdiagramm.pdf" dargestellt:

Ich habe den Eindruck, daß du noch nicht so recht weißt, was denn 
überhaupt ein Spektrumanalysator ist. Also: das ist im Prinzip ein in 
weitem Bereich abstimmbarer HF-Empfänger, an dessen Demodulatorausgang 
ein logarithmischer Spannungsmesser ist. Also zeigt so ein Ding die 
Empfangssignalstärke der an seiner Eingangsbuchse anliegenden Signale 
bzw. des Signalgemisches an.

Für sowas brauchst du also keine FFT und keinen STM32F7xx und all das, 
was du da in deinem PDF geschrieben hast, sondern ne EIngangsbuchse, 
dahinter ein abstimmbarer Empfänger, dahinter ein logarithmischer 
Pegeldetektor, dann ein ADC und dann dein PC, wo du die grafische 
Darstellung Pegel über Frequenz veranstalten kannst.

Ein Wobbler hingegen sieht anders aus: Da hast du einen abstimmbaren 
Signalgenerator, dahinter eine Ausgangsbuchse. Extern dann dein 
Prüfling, dann eine Eingangsbuchse und dahinter gleich der 
logarithmische Pegeldetektor. Anschließend wieder der ADC und dein PC, 
um das ganze anzuzeigen.

Und wozu man Dämfungsglieder braucht? Na zum Dämpfen. Nicht alle 
Schaltungen und Bauteile vertragen +7..10 dBm und manche haben sogar ne 
deutliche Verstärkung, ein Radio zum Beispiel. Da muß man für nen 
Wobbler dessen Ausgangssignal um bis zu 60 dB dämpfen, um den Prüfling 
nicht hoffnungslos zu übersteuern.

W.S.

Autor: Jan K. (jan-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
W.S. schrieb:
> Ich habe den Eindruck, daß du noch nicht so recht weißt, was denn
> überhaupt ein Spektrumanalysator ist.
Ich glaube ich habe meinen Eröffnungspost nicht verständlich genug 
geschrieben bzw. hätte wahrscheinlich das Wort Spektrumanalysator nicht 
verwenden sollen. Das, was in meinem Blockdiagramm zu sehen ist, ist 
kein Spektrumanalysator. Das sollte auch nie einer sein. Das ist ein 
Aufbau, mit dem ich (aufgrund ansonsten fehlender HF-Messmöglichkeiten) 
einen 2.2GHz Bandpassfilter messen und einstellen möchte. Die einzelnen 
Bauteile sollen dann später für einen Spektrumanalysator wiederverwendet 
werden (dazu werden die natürlich anders angesteuert, insbesondere mit 
einer festen ZF). Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg und ich 
hänge im Moment an ganz anderen Sachen.

> Für sowas brauchst du also keine FFT und keinen STM32F7xx und all das,
> was du da in deinem PDF geschrieben hast, sondern ne EIngangsbuchse,
> dahinter ein abstimmbarer Empfänger, dahinter ein logarithmischer
> Pegeldetektor, dann ein ADC und dann dein PC, wo du die grafische
> Darstellung Pegel über Frequenz veranstalten kannst.
Das ist eine Möglichkeit einen Spektrumanalysator zu bauen, ja. Man kann 
aber auch den Pegeldetektor weglassen, einen schnellen ADC benutzen und 
die Resolution bandwidth durch die anschließende FFT einstellen. Diesen 
Weg habe ich gewählt, weil ich mich in der Digitaltechnik besser 
auskenne und dadurch eine mögliche Problemquelle weniger haben. 
Dargestellt z.B. hier (Figure 2, ganz oben): 
http://rfmw.em.keysight.com/spectrum-analyzer/
Da werden mehrere analoge Blöcke (Videofilter, Logdetekter, ...) durch 
digitale Signalverarbeitung ersetzt.
> Ein Wobbler hingegen sieht anders aus: Da hast du einen abstimmbaren
> Signalgenerator, dahinter eine Ausgangsbuchse. Extern dann dein
> Prüfling, dann eine Eingangsbuchse und dahinter gleich der
> logarithmische Pegeldetektor. Anschließend wieder der ADC und dein PC,
> um das ganze anzuzeigen.
Vielleicht passt die Bezeichnung Wobbler besser zu meinem jetzigen 
Aufbau. Der Prüfling würde zwischen den beiden Mixern sitzen, aktuell 
ist da halt nur ein Kabel.

Ich fände es super, wenn der Thread etwas vom Spektrumanalysator weg und 
stattdessen zu meinen Mixerproblemen kommen würde (das Thema 
Spektrumanalysator kommt dann in einigen Monaten und dann bin ich sehr 
dankbar für das Füllen von Wissenslücken).
Ich werde in den nächsten Tagen mit Hilfe der vorgeschlagenen 
Germanium-Diode versuchen, den Pegel zwischen den Mixern zu messen und 
das Ergebnis hier einstellen. Über weitere Tipps (oder Fehlerkorrekturen 
in meinem Aufbau) freue ich mich natürlich weiterhin :)

Autor: Sven B. (scummos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich glaube nicht dass das Problem bei der Impedanz der Platinen liegt. 
So hoch sind die Frequenzen dann auch wieder nicht, und 50-Ohm-Leitungen 
hast du ja sowieso nicht auf die Platine gebaut (dazu sind die zu 
schmal, oder?).

Da das Ändern des Kabels sich auf die Peaks auswirkt, würde ich den 
Fehler bei der Impedanzanpassung irgendeiner Komponente suchen. Hast du 
das Signal auch am ADC richtig terminiert?

Autor: W.S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Ich werde in den nächsten Tagen mit Hilfe der vorgeschlagenen
> Germanium-Diode versuchen,

Ach nö...

Also laß das Suchen und Verwendenwollen von irgendwelchen noch in der 
Bastelkiste sedimentierten Germaniumdioden lieber bleiben.

Schau dich lieber um nach logarithmischen Pegeldetektoren bei AD. Sowas 
ähnliches wie AD8302.
siehe https://www.analog.com/en/parametricsearch/11409#/

Und bevor du dich in die Digitalisierung deiner ZF hinein vertiefst, 
solltest du tatsächlich zuvörderst ein Gerät mit einem AD8307 als 
Pegeldetektor bauen und deinen Untersuchungsbereich brav Stück für Stück 
abklappern - damit du ein Gefühl dafür kriegst, wieviel 90 dB bereits an 
Unterschied ist.

Zumeist macht man das nämlich so (als Bastler), daß man zwar die 1. ZF 
oberhalb des angedachten Bereiches ansiedelt und dort auch ein so 
scharfes und schmales Filter wie nur möglich (bzw. erhältlich und 
beherrschbar) verwendet, dann aber auf eine gerade so noch mögliche 2. 
ZF heruntermischt, die dann bei etwa 250 MHz liegt, um ganz einfach 
soweit weg mit der Spiegelfrequenz zu liegen, daß das erste ZF-Filter 
bei (hier mal angedachten 2.2 GHz) schon gut genug dämpft, so daß man 
außer den eigenen Spiegelfrequenzen auch noch was vom Eingang des Ganzen 
zu sehen bekommt.

Hast du denn passende Cavity- oder Helix-Filter für 2.2 GHz überhaupt 
da? Für den Bereich ein sauberes Filter konstruieren zu wollen, das 
neben dem Durchlaßbereich auch noch nen Sperrbereich hat, der diesen 
Namen verdient - das ist selbst für unsereinen durchaus ne 
Herausforderung.

W.S.

Autor: Robert M. (r0bm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Stattdessen schwankt die Signalstärke sehr viel über den Frequenzbereich
> und ich habe teilweise 30dbm Verlust. An diesem Punkt habe ich viel
> herumexperimentiert, doch ich komme nicht weiter. Hier noch einige
> vielleicht wichtige Infos:
>
> - Wenn ich das Kabel zwischen den Mixern verkürze, wird der Abstand der
> Peaks im Frequenzgang größer. Meine Vermutung: Reflexionen im Kabel
> durch falsche Impedanzanpassung?

Sowohl der Ein- als auch der Ausgang des Mischers ist komplex, 
insbesondere der Ausgang ist weit entfernt von 50Ohm. Das kurze 
Koaxkabel wirkt als Transformationsglied zwischen Ein- und Ausgang 
wodurch sich die charakteristische Welligkeit ergibt. Wäre Ein- und 
Ausgang direkt miteinander verbunden, würde die Welligkeit verschwinden.

Ich würde vorschlagen erstmal ein ZF1-Filter (z.B. im unteren VHF 
Bereich) zwischen den Mischern vorzusehen um die gesamte Kette zu 
testen. Den Eingangspegel am 1. Mischer verändern und beobachten ob dies 
im gleichen Maße auch am Ausgang des 18,75MHz ZF2-Filters passiert.

Autor: sepp222 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
DA du ein Hf Anfänger bist würde ich unter Poor mans Spectrumanalyser 
suchen
oder ein besseres Objekt bei S53MV,ein slovenischer Amateur mit sehr 
viel HF Kenntnis.Von DF9IC gab es mal einen Bausatz bis 1,5 
Ghz,allerdings keine gute
Bandbreiteneinstellung zw.2-5Mhz Bb.
                                  Gruß Hans

Autor: Jan K. (jan-k)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sven B. schrieb:
> Ich glaube nicht dass das Problem bei der Impedanz der Platinen liegt.
> So hoch sind die Frequenzen dann auch wieder nicht, und 50-Ohm-Leitungen
> hast du ja sowieso nicht auf die Platine gebaut (dazu sind die zu
> schmal, oder?).
Super, für so eine Einschätzung fehlt mir die Erfahrung. Dann suche ich 
den Fehler erstmal bei den Komponenten. Es sind übrigens 50 Ohm 
Leitungen, die Groundplane liegt 0,2mm darunter, dann werden die so 
schmal.

> Hast du das Signal auch am ADC richtig terminiert?
Ja. Auch wenn ich statt ADC mein Oszilloskop (mit 50 Ohm 
Abschlusswiderstand) anschließe, kann ich das gleiche Verhalten 
beobachten.

Robert M. schrieb:
> Sowohl der Ein- als auch der Ausgang des Mischers ist komplex,
> insbesondere der Ausgang ist weit entfernt von 50Ohm.
Im Datenblatt steht zum Ausgang: "The mixer output is high impedance, 
consisting of approximately 2kΩ resistance in parallel with some 
capacitance, approximately 1pF dependent on PCB layout. The mixer output 
does not require a conjugate matching network. It is a constant current 
output which will drive a real differential load of between 50Ω and 
500Ω, typically 200Ω."
Ich bin deshalb davon ausgegangen, dass da anscheinend keine Anpassung 
nötig ist? Im Beispielschaltplan ist da auch nur der 4:1 Balun und 
danach eine 50-Ohm-Leitung (siehe Anhang).

Der Eingang hat laut Datenblatt etwa 85 Ohm differentiell (bei mittlerem 
Mixerstrom) + parasitäre Kapazitäten/Induktivitäten. Vor dem Eingang 
wird ein 1:1-Balun vorgeschlagen, was laut diesem Dokument hier 
(http://www.cn-william.com/uploadfile/Documents/e2v/Application%20Note/0944B_Single2Diff_AN.pdf) 
am Eingang auch wieder 85 single ended ergibt. Ich habe den Mixerstrom 
etwas reduziert, damit sollte ich nahezu auf 100 Ohm differentiellen 
Eingang kommen. Zusätzlich habe ich den im PDF vorgeschlagenen (Seite 2 
unten) 100 Ohm Abschlusswiderstand an den Balun gelötet, damit sollte 
ich auf der single-ended-Seite bei 50 Ohm landen.

Die Messung mit Vergleich zu vorher ist angehängt (Messung2). 
Insbesondere bei niedrigeren Frequenzen sieht es jetzt schon deutlich 
besser aus, die Welligkeit ist fast verschwunden (durch den 100 Ohm 
Widerstand gehen jetzt an beiden Mixereingängen 3db verloren, deshalb 
die Verschiebung um etwa 6db nach unten). Leider funktioniert es ab 1GHz 
immer noch schlecht.
> Ich würde vorschlagen erstmal ein ZF1-Filter (z.B. im unteren VHF
> Bereich) zwischen den Mischern vorzusehen um die gesamte Kette zu
> testen. Den Eingangspegel am 1. Mischer verändern und beobachten ob dies
> im gleichen Maße auch am Ausgang des 18,75MHz ZF2-Filters passiert.
Einen entsprechendes Filter habe ich leider nicht, aber wenn ich am 
Funktionsgenerator den Pegel reduziere, passiert genau das gleiche auch 
am ADC. Die aufgenommene Kurve verändert dabei ihre Form nicht 
(Messung3).

sepp222 schrieb:
> DA du ein Hf Anfänger bist würde ich unter Poor mans Spectrumanalyser
> suchen
Werde ich mir angucken, danke. Auf der Homepage von S53MV bin ich vor 
einigen Wochen auch schon mal gelandet.

Autor: Sven B. (scummos)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Ich glaube nicht dass das Problem bei der Impedanz der Platinen liegt.
>> So hoch sind die Frequenzen dann auch wieder nicht, und 50-Ohm-Leitungen
>> hast du ja sowieso nicht auf die Platine gebaut (dazu sind die zu
>> schmal, oder?).
> Super, für so eine Einschätzung fehlt mir die Erfahrung. Dann suche ich
> den Fehler erstmal bei den Komponenten. Es sind übrigens 50 Ohm
> Leitungen, die Groundplane liegt 0,2mm darunter, dann werden die so
> schmal.

Ok, dann liegt das m.E. definitiv nicht an der Impedanz der Platinen. 
Das Stückchen ist viel zu kurz, um bei 2.5 GHz diesen Effekt zu haben, 
selbst wenn die Impedanz 150 Ohm statt 50 wäre -- und so weit wird sie 
bei Weitem nicht daneben liegen.

Qucs ist ein ganz gutes Tool für diesen Zweck. Da kann man sich sehr 
schnell einfach mal eine Stripline mit zwei Power-Ports und 
S-Parameter-Simulation klicken, und dann S21 anschauen. Da kannst du ja 
mal 2cm Länge einstellen und dann die Dielektrizitätskonstante von 4 auf 
3 ändern (der reale Fehler wird vermutlich deutlich kleiner sein), es 
wird sich fast nichts tun.

Hab das im Anhang mal exemplarisch gemacht, für 5cm Leitungslänge mit 
e=4 und e=3, da tut sich wie du siehst quasi nichts.

: Bearbeitet durch User
Autor: Robert M. (r0bm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Ich bin deshalb davon ausgegangen, dass da anscheinend keine Anpassung
> nötig ist? Im Beispielschaltplan ist da auch nur der 4:1 Balun und
> danach eine 50-Ohm-Leitung (siehe Anhang).

Das stimmt wenn der Lastwiderstand des Mischers reell und konstant ist. 
Sitzt am Ausgang des Mischer z.B. ein ZF-Filter ist Anpassung erwünscht.

In deinem Fall ist Mischer 1 und Mischer 2 mit einer 50Ohm Koaxleitung 
verbunden. Da Mischer 2 der Koaxleitung keine relle 50Ohm Last bieten 
kann und bedingt durch die Transformationseigenschaft der Leitung, sieht 
Mischer 1 an seinem Ausgang einen frequenzabhängigen, zwischen hoch- und 
niederohmig schwankenden Lastwiderstand (s. Anhang C). Die 
Durchgangsverstärkung des Mischers ist dadurch nicht konstant, was sich 
in einem welligen Amplitudengang äußert.

Jan K. schrieb:
> Ich habe den Mixerstrom
> etwas reduziert, damit sollte ich nahezu auf 100 Ohm differentiellen
> Eingang kommen. Zusätzlich habe ich den im PDF vorgeschlagenen (Seite 2
> unten) 100 Ohm Abschlusswiderstand an den Balun gelötet, damit sollte
> ich auf der single-ended-Seite bei 50 Ohm landen

Ja, die Anpassung wird dadurch besser, es reicht aber trotzdem nicht um 
die Welligkeit komplett zu vermeiden (s. Anhang A). Selbst wenn beide 
Mischer direkt verbunden wären, nimmt die Verstärkung mit der Frequenz 
kontinuierlich ab (s. Anhang B). Der von dir aufgenommenen 
Amplitudengang ist also völlig normal.

Jan K. schrieb:
> Einen entsprechendes Filter habe ich leider nicht, aber wenn ich am
> Funktionsgenerator den Pegel reduziere, passiert genau das gleiche auch
> am ADC. Die aufgenommene Kurve verändert dabei ihre Form nicht.

D.h. die gesamte Kette funktioniert wie erwartet. Später kommt ja ein 
ZF-Filter bei einer hohen Frequenz dazu, da spielt die aktuelle Form der 
aufgenommenen Kurve keine Rolle.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.