Jongensradio anno 2007 Deel 8

@fred
Je hoeft ook geen sdr kaas te eten, ik snap veel van jouw afk. niet.

Punt is dat als je een puls achtig signaal ontvangt, je je bewust moet
zijn van de benodigde bandbreedte om het als puls te kunnen ontvangen.
Ook met analoge filters haal je een flink deel van de harmonischen af
en dus beinvloed je de pulsvorm.

Ongetwijfeld is er iemand die precies weet hoe je met een bescheiden bandbreedte
een puls zendt

janS

Jans,

welke afkortingen snap je niet, ik vergeet wel eens dat niet iedereen daar in thuis is. SA=spectrum analyser, VNA is vector network analyser, TDR is Time domain reflectie (een soort sonar idee om impedanties, lengte en onvolkomenheden in kabels te kunnen meten) Dat zijn volgens mij de meest gebruikte.

En dan te bedenken dat het hele verhaal er eigenlijk eerst om ging de ENR van een ruisgenerator te bepalen. Die weet ik nu dus nog niet Ga ik uit van die 1GHz of van de power die de SA door zijn filter laat.

fred

dank, ik ben meer programmeur dan soldeerder, alhoewel ik van tijd tot tijd
probeer een paar transistoren aan elkaar te solderen. Het solderen gaat dan nog
wel, maar de resultaten vallen me niet altijd mee, daarom blijf ik
voor het grootste deel maar wat programmeren. Mooie filters programmeren
is ook leuk (en heel dankbaar). (ook ruis programmeren is leuk, maar wel
smalbandig)
Dank voor je afk.

kblijf het topic volgen want ooit ook begonnen met jongensradio deel I.

groet
janS

Ah, bij mij heeft de digitale rommel het meestal al begeven voordat het programma klaar is

Een 'ideale' puls is denk ik de gauss-kromme. Die heeft een spectrum dat er 'hetzelfde' uitziet als de puls zelf.

@fred: gefeliciteerd met je VNA

Ik zat gisteren met mijn digitaal rommel (mijn vna-tje) aan mijn dipool te meten en dan verscheen er regelmatig groot overload in beeld. Ik hou het maar bij gewoon meetwerk. De antennes tune ik wel maar wel leuk om even te weten wat en hoe. Gelijk een schermafdruk gemaakt. Dat kan je zo doen. Dan maak je een sweep en kan je daarna rustig gaan inzomen en meten.

Maar ik heb iets heel anders ontdenkt en weer iets (wazigs waarschijnlijk) bedacht. Ik heb de vna op de uitgang van de cat-pye ontvanger aangesloten. Een S11 meting gaf aan dat het ding nogal hoogohmig is maar ik kijk nu van buiten naar binnen. De ingangskring is natuurlijk gekoppeld aan het grid. Hij transformeerd ook. Stel dat de uitgang 50m ohm is en het grid 100K (zal veel hoger zijn op die lagre frequenties) dan transformeert hij dus 1:2000. Als ik naar binnen kijk transformereerd hij mijn 50 ohm dus naar 100K. Dat doet hij echter niet. Dat is veel lager dus dat betekend dat de transformatie verhouding veel kleiner is en de ingang dus hoogohmig.

Daar over voordenkent, een 50 ohm antenne op een 50 ohm ingang geeft maximaal vermogen. Dat is lang niet de maximale spanning, dat is de helft van de maximale spanning. Nu is een tor stroom-gestuurd dus vermogen is dan niet gek maar een laagohmigere antenne geeft meer stroom. Een buizen ontvanger krijgt zijn signaal op zijn rooster. Dat is spanningsgestuurd. Ik denk dus dat je met een hoogohmige antenne meer hoort dan met een 50 ohm antenne. Dat dat soms anders lijkt heeft natuurlijk te maken met het feit dat een getunde antenne de signalen in dat bereik sterker laat horen en een soort filter functie vervult of dat de ingang wel is aangepast naar 50 ohm omdat het transceivers zijn. Die oude scheepsontvangers zijn erg selectief en gevoelig en dat zou best wel eens kunnen komen doordat ze geoptimaliseerd zijn voor ontvangst op hoogohmige antennes. Volgens mij werden er separate ontvangst en zendantennes gebruikt op veel posten zoals bv bij scheveningen radio. Een racal preselector is ook gemaakt om te luisteren terwijl er iemand met dik vermogen vlak bij zit te zenden. Er zit ook geen RX/TX relais/optie op een MA79 racal zender.
Voor zelfbouw en luisteramateurs misschien iets om rekening mee te houden maar dit is nog een eerste ingeving. Ik heb er nog niet mee ge-experimenteerd.

Fred, leuk die VNA, hats off dat je hem helemaal lopend hebt!

De ingangsimpedantie van een ontvanger zal maar zelden 50 ohm zijn, of zelfs 600 ohm. Die discussie hebben we toch al gehad?

Bij V/UHF zit je met de maximale signaal/ruisverhouding, die NIET optreedt bij vermogensaanpassing, maar daar ver onder (of boven, net hoe je het bekijkt).
En bij oude HF ontvangers wilde men de selectiviteit van de ingangskring hoog houden, dus de kring maar weinig belasten. Dat kost wel relatief veel vermogen, maar dat heb je van een HF ontvangstantenne toch zat, dus dat was geen probleem.

De nabij-selectiviteit (wat we gewoonlijk selectiviteit noemen) komt natuurlijk niét uit de ingangskring, maar van de MF kringen.

Losse scheepszenders hadden nooit een antennerelais. Ze maakten immers altijd deel uit van een groter station. Vaak moest je in de haven de zendantenne ook strijken om de kranen niet te hinderen, terwijl je dan toch gewoon je verkeerslijsten en weerberichten ontving op de ontvanger met zijn eigen antenne.

Die iemand die vlakbij zit te zenden, was ik meestal zelf. Zo maakte ik duplex HF verbindingen, zodat de klanten "normaal" konden bellen en niet "over" hoefden te zeggen.
Maar bij de modernere ontvangers (met torren...) had ik geen aparte preselector. Die ontvangers konden dat heel goed zelf af; de ingebouwde ingangskring was goed genoeg om met 1.5 kW naast te duplexen.

FET, dat van die ontvanger wist ik al van jou maar ik dacht dat dat buiten co was en het was leuk het zo ook eens te zien. Daarnaast probeer ik gewoon steeds weer leuke discussie onderwerpen op te gooien Dat we aan die 50 ohm zitten komt doordat we massaal zijn gaan coaxen. Niet omdat het optimaal is. Volgens mij is rendement van een antenne de stralingsweerstand gedeeld door de verliesweerstanden. Als je antenne 600 ohm zou zijn en je uitgang ook dan is het verschil verlies tov stralingsweerstand veel gunstiger maar 600 ohm is waarschijnlijk weer problematisch met spanningen.

Fred,
er bestaat ook coax van 75 ohm of 92 ohm. Die keuze is een compromis.

De discussies worden (meestal ) gewardeerd. Het drukt iedereen met zijn neus op zaken waar anders niet over nagedacht zou worden.

Wanneer komen de plaatjes van je mooie VNA ?

Er is nog veel meer, 60 ohm bv maar ik dacht dat er nog veel meer soorten zijn. 50 ohm was een mooi compromis voor zend toepassingen tussen spanningsbestendigheid en verlies. 75 ohm gaf minder verlies maar kon minder spanning aan (tenminste iets in die geest).

Ik ben bezig met fototjes en wat print screens maar ik wilde er eerst even mee spelen.

Wat ik me nog wel afvraag. Als je met een analyser een reflectie meting op een antenne doe dan meet ik bij resonantie bv 50R+j0 maar meet ik nu alleen de stralingsweerstand, koperweerstand en andere verliesweerstanden of ook samen de grondweerstand (of is het aardweerstand). Zover ik weet zit die er bij in maar een antenne van 50 ohm met een grondweerstand van 25 ohm is natuurlijk niet echt geweldig. Hoe bepaal ik dus het rendement.

Tweede vraag. Hoe meet ik (heel kleine) stroom op hogere frequenties (tot bv 1GHz) in een coaxlijn zonder de karakteristiek van de transmissielijn te beinvloeden. Als ik een tdr meting doe op een open lijn dan wil ik weten of er stroom door die lijn loopt, hoeveel en hoelang ? Ik zal maar niet zeggen waarom ik dat wil meten

Uit dit aannemelijk verhaal over coax impedantie met wat historie:
http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm
blijkt dat tegenwoordig met teflon het lowest loss punt dicht bij die 50 ohm is komen te liggen.

Fred, heb je geen directional coupler voor die frequentie? Als je een enkelvoudige hebt kun je die de ene kant op voor "forward power" gebruiken en de andere kant op voor reflectiemeting. De beinvloeding is klein (RL 19dB bij een MiniCircuits type waar ik naar keek) De coupling is ook iets in die orde van grootte (20dB). Of wordt dat te zwak?

Een hybryde is daar niets voor denk ik, maar ik heb nog die uitvoering van coax met 6 uitkoppeldraden. Die zou moeten kunnen.

Foto's van de bouw en het resultaat.

hier vindt je een screendump van de VNA. Ik moet alleen nog even achterhalen wat ik allemaal zie, Het meeste weet wel ik wel maar niet alles.

Ik had bv gedacht dat de zelfinductie een redelijk vaste waarde is maar dat lijkt niet zo te zijn. Zo'n spoel is blijkbaar verre van ideaal. Dit is dus geen parallel kring maar een grote luchtspoel 2uH (nr 7 uit de excel sheet van mijn spoeltest, 68mm diameter buiten van VD draad n=3))
Maar FET, Rene en Jojo weten dat vast wel toe te lichten.

De blauwe lijn is de doorgangsdemping en die wordt groter tot zelfresonantie. Dat lijkt me logisch maar de onderste zwarte lijn is de impedantie. Die loopt heel anders. Kan zijn dat ik de verkeerde poorten gebruik. De hogere zwarte lijn is zelfinductie. Groen is fase en paars is de Q, rood het smithchard. Ik snap de zwarte en paarse niet. De absolute Z is in het begin wel logisch, hij loopt op en dan duikt hij omlaag maar dat is niet op een resonantiepunt. De uH lijn idem. De inductie loopt op. Dat zou volgens mij eerst een heel stuk constant moeten zijn maar hij schiet al snel omhoog en duikt daarna omlaag (wat ik pas bij resonatie zou verwachten) en wordt zelfs negatief, dan weer omhoog om dan heel lang 80nH te blijven. Als ik S21 pak krijg ik helemaal rare waarden. De spoel loopt dan van negatief naar 0. Daar doe ik iets fout.

Hier een plaatje van best goed gelukte 1:4 balun
Dat kan ik helaas van deze 1:1 niet zeggen. Ik denk dat ik daar wat fout heb aangesloten bij de bouw.

Ziehier je vervangschema: 50 Ω generator, stukje coax, spoel met windingcapaciteit en (totale!) verliezen, "RX" afsluiting (coax heeft aan de RX kant geen invloed, omdat RX zelf ook 50Ω is). ← zie verderop.

Dit komt er uit de simulatie:

Dat is kwalitatief hetzelfde plaatje. Details in getallen kunnen uiteraard afwijken. Een Q berekening heb ik niet gemaakt.

De parallelresonantie op 9 28.2 MHz van de spoel met het coaxkabeltje zie je vooral als een hoge impedantie voor de TX.
De parallelresonantie van de spoel met zijn eigen windingcapaciteit zie je vooral als een grote doorlaatdemping van TX naar RX.
De rest volgt hier hopelijk min of meer uit.

De zelfinductie van je Nr.7 spoel is in ACMI 1.19 uH, dat heb ik aangehouden in de simulatie. De capaciteiten heb ik gekozen zodat het plaatje er hetzelfde uit zou zien. De waarden lijken heel plausibel: 2pF is normaal voor een goede spoel, en 27pF is een stukje coax van bijna 30cm.

e: Als je rechts nog kabelcapaciteit toevoegt heeft dat wèl invloed; de fase van S21 (hier rood, bij jou groen) zakt dan weer door de nul heen - net als in jouw plot. Het plaatje klopt dan nòg beter. Ik denk dan ook dat de twee kabeltjes bij elkaar iets onder de 30cm zaten.

Mooi plaatjes!
Ik ben weer een beetje jaloers.

Shit, jij bent goed. Die kabeltjes zijn idd korter dan 30cm, uit mijn hoofd 10cm per kabel.

Mijn meting is dus in ieder geval goed qua basis. Daar ben ik blij om. Nu snap ik ook dat verloop. Dat zo'n spoel zelfs nog reageert met zo'n kort stukje coax. Bizar maar wel logisch. Als je dit soort metingen ziet is het een wonder dat veel zelfbouwsels toch nog werken.

Maar ik was altijd in de gelukzalige veronderstelling dat de inductie van een spoel een vaste waarde is. Als mijn L meter het ding meet op 1,3uH bij 1KHz dan is dat op 200MHz dus een heel ander verhaal. Sterker nog veel spoelen lijken dan eigenlijk geen spoel meer maar een condensator. Dat wist ik wel maar niet dat zo heftig ging (mijn VNA ging niet verder dan 110MHz en daar zag ik alleen de doorgangsdemping, groen en rood in jou plaatje). Zet je wel aan het denken.

Dat valt ook best mee hoor Fred. Vergeet niet, dat de spoel in mijn simulatieschema een ideale spoel is - en zelfs daar zie je dit gebeuren.

Wat er aan de hand is, is dat de analyzer zit te kijken naar de hele schakeling: spoel, capaciteiten, weerstanden en al.
Maar je vraagt de software als het ware: als dit een zuivere spoel was, wat zou daar dan de waarde van zijn?

_{Het is alsof je een weerstand via een pi-filter aansluit. Wat blijkt: op 100 kHz meet je 50 Ohm, maar op 3.6MHz meet je 3 kΩ. Verbaasd? Nee, daar is die tankkring voor.
Nu, dit is net zoiets. Je meet een samengestelde schakeling, en probeert daar één getal aan toe te kennen. Dat getal blijkt dan van de frequentie af te hangen.}

En de samenvatting van dit alles: een spoel kun je groter laten lijken door er een condensator overheen te zetten, maar dat kost wel Q.

Ah, daarom meet je met een L meter op zo'n lage waarde dan spelen die andere zaken minder mee. Maar bij een ontwerp is het paracitaire gebeuren dus wel degelijk iets om rekening mee te houden. Leerzaam. Voelt wel of ik beetje bij beetje de fundamenten onder mijn eigen kennis aan het wegkappen ben Straks gaat iemand nog zeggen dat reflecties eigenlijk ook niet bestaan (maar zulke idioten lopen er vast niet rond )

Reflecties bestaan niet

_{WoeLi kon het niet laten.}

Ik zeg niets

Die lage kabelresonantie komt door de coax. Maar daar hoef je je niet zoveel van aan te trekken.

Wat leuk is: helemaal links (inderdaad bij lage frequenties) lees je de zelfinductie af (hier ongeveer 1,2µH), en de dip in de doorlaat (S21) vertelt je waar zijn parallelresonantie zit, en dus wat zijn windingcapaciteit is (hier ruim 2pF).
En als er nog meer resonanties zouden zijn, zou je die ook meteen zien.

Dat is toch uiterst bruikbaar allemaal. Ik wil ook zo'n ding!

Die windingcapaciteit. Bereken jij die door de de spoel en frequentie in de thomson formule in te vullen zodat je de C overhoudt ? Ik zat al aan zoiets te denken. Ik heb een plaatje met een styroflex condensator erop en twee klemmen. Daar kan ik snel een parallel kring mee maken. Ik dacht eraan om die te kalibreren en te normaliseren dus een meting zonder spoel en dan dat zo corrigeren dat ik de netto capaciteit van die condensator overhoud. Alles wat dat een afwijking van de resonantie frequentie is komt dan door de windingcapaciteit alleen moet ik dan de inductie precies weten.

Die marker met de spoelwaarde heb ik daar geplaatst. Ik heb een keer hier gelezen dat je dat meetpunt moet leggen in de kromming tussen het ohmse en inductieve deel, waar de fase tussen 30° en 60° ligt. Dat ligt geschat dus daar ergens. Dat lijkt zo heel grof maar je praat volgens mij over een tiental nH verschil en als ik daar op inzoem moet dat nog preciezer kunnen.

Ze zijn te koop Fet, kun je je soldeerbout weer eens uit het vet halen maar ik wil hem ook wel voor je bouwen. Kan ik eens wat terug doen

Mooi spul Fred! Het is dat ik al een MiniVNA heb, anders zou ik er voor vallen. Wat ik van DG8SAQ heb gezien is dat hij de perfecte persoon is voor dit soort projecten. Hij kent zijn theorie, weet van de hoed en de rand van RF schakelingen en kan nog programmeren ook. Die MiniVNA is een project van hobbyisten die betaalbare hardware wilden en toch aardig wat metingen zouden kunnen doen. De software zou heel wat luxer kunnen, met name op het gebied van calibratie en compensatie van kabels.

Bijvoorbeeld: DG8SAQ laat hier een mooie compensatie in software zien van een niet-50 Ohm filter.
We kijken hier naar de doorlaatcurve van een kristalfilter. De rode curve is de referentie plot gemaakt met een HP8753C.
De blauwe curve is de doorlaat bij 50 Ohm. De zwarte plot is met door de software verzonnen impedantieaanpassing (die je dus niet eerst hoeft te bouwen voor de meting). En dit krijgt hij voor elkaar met nog 2 stukken coax naar het filter ook!

Er is een belg bij die gaat helemaal uit zijn dak, die doet metingen met dit ding (door softwarematig overklokken) in het GHz bereik. Ik dacht dat hij al op 6 GHz zat met een span van 1GHz. Best link voor je DDS maar leuk voor de rest, er zit dus een behoorlijke rezerve in dat ding. De specs van Analog Devices zijn blijkbaar erg behoudend.

Ik heb nu de handleiding file uitgeprint. Dat zijn iets van 200 pagina's.....het lijkt HP wel.

Zo, ik ben weer terug van een fietstocht naar Berlijn. Ik heb inmiddels de tweede spoel (voor die DC, dus) ook goed gewikkeld en zal ze zometeen solderen en testen. Dan meld ik het resultaat wel weer. Tegelijkertijd wilde ik nu ook maar eens dat stuk over de Q, wat Fred ooit gemaild heeft, doorlezen. Daar was ik ook nog niet aan toegekomen.

Nu loop ik vast waar staat:
*Grmbl, nieuwe lay-out, maar nog geen LaTeX*

Nou begrijp ik dat dat de formule is om de impedantie bij een parallelschakeling te berekenen. Wat ik niet snap is wat de j is. Is dat de j/i van complexe getallen? Zo ja, dan moet ik het maar aannemen en dat boek over complexe getallen van Schimanski ook maar eens doornemen. Is helaas te veel om te printen, en een scherm leest zo rottig.

Wiskundigen gebruiken de i en electrotechnici de j.
Een beetje complex .