Netwerk & impedantie analyser, DIY meet setup & test fixtures

Beste heer Miedema,

Zelf heb ik de voorganger van het prachtige apparaat dat je in bezit heb en loop tegen dezelfde problemen aan, de HP4195A waarbij alles nog analoog is, voor zover ik begrijp.

Zoals Alexander al aangaf kan je met een splitter al een aantal metingen doen. Gecombineerd met een coupler nog meer metingen.

Ik heb een HP8502A opt H26 test set op de kop kunnen tikken, maar die meet pas vanaf 4MHz tot 2.6GHz. (Had liever de 500kHz - 1.3GHz versie gehad, maar dat terzijde.) Samen met een low cost load-open-short kalibratie set (Agilent) zou er al heel wat mogelijk moeten zijn. Ik heb helaas op dit moment (en voorlopig) geen tijd om hiermee te gaan experimenteren.

Als je het interessant vindt kan ik je de spullen opsturen als we daar als community iets van op kunnen steken?

Groeten,
Giovanni

Ha Giovannii,

Om over te brengen waar mijn verbazing vandaan kwam toen ik voor het eerst met de Agilent VNA metingen probeerde te doen heb ik een paar fotootjes gemaakt.

Hier meet ik S11 een afsluiter op de VNWA:

Gewoon op de TX Out poort zelf calibreren, daarna de DUT er op schroeven. De meetbrug zit al in de VNWA ingebouwd.

Als ik hetzelfde wil doen volgens HP / Agilent ziet het er zo uit:

Dat is dus wel even wennen. Dus dat geheel zou ik gewoon in 1 doosje willen stoppen.

Het leuke van die HP8502A van jou is dat z'n schema op de onderkant gedrukt is:

_{(van het web geplukt)}

edit: hier een goed leesbaar blokdiagram
En inderdaad is dat ongeveer wat ik in losse onderdelen heb opgezet
In plaats van de verzwakker die naar de R(referentie) ingang gaat gebruik ik de ingebouwde verzwakker van de analyser.

Inmiddels heb ik meerdere soortgelijke test fixtures als jouw HP8502A gevonden waarbij het schema wèl in het manual staat.
Daar moet ik nog verder naar kijken. Op het moment heb ik een hoop info op m'n harddisk, maar moet het nog naar m'n hoofd

Vooralsnog is de coupler de beperking aan de onderkant van het frequentiebereik (hier 50 à 100kHz), net als bij jou.
Maar met een analyser die bij 10Hz begint zou het natuurlijk mooi zijn om ook zo laag te kunnen meten. Misschien met een meetbrug i.p.v. een coupler. Moet ik nog uitzoeken.

Dank je voor je aanbod. Ik denk dat ik voorlopig vooruit kan, maar mischien is het leuk/leerzaam om later eens de koppen bij elkaar te steken & opzetten te vergelijken.

Hallo Gertjan,

Inderdaad wat betreft de meetbrug.

Couplers die zo laag kunnen ben ik nog niet tegen gekomen. Dat heeft wellicht met de afmetingen en de daarbij horende verliezen te maken, naar wat ik door redenatie maar aanneem. Anders worden ze ook met 'lumped elements' gemaakt voor de lage frequenties.

5kHz is volgens mij de laagste bij MiniCircuits.

Groet,
Giovanni

Ha Giovannii,

Ik was inderdaad van plan om eens goed in de Mini-Circuits catalogus te gaan spitten. Ze hebben ook veel inbouw spullen.
5kHz is al een factor 20 beter dan de (officiële) 100kHz van mijn coupler

De VNWA werk met een 50Ω brug, linksonder in het blokschema:

Deze resistieve opzet is niet frequentie afhankelijk. Maar gebalanceerd meten over de middelste weerstand betekend toch weer een trafo, en ben je weer terug bij af.....

Of in het doosje zelf een opamp zetten voor die meting, dat is een idee!
Weer meer om over na te denken...

groet, Gertjan.

Wat zit er eigenlijk in jou zelfgemaakte fixture ? (is het alleen een "BNC male naar 4mm banaan - 4mm banaan naar BNC female" ?)

(waar kan je die shorts kopen ?)

[Bericht gewijzigd door flash2b op maandag 19 december 2016 15:19:10 (12%)

Ha flash2b,

Wat zit er eigenlijk in jou zelfgemaakte fixture ?

Kort antwoord: Niks

Het is een S21 meting, dus van poort 1 (generator) naar poort 2 (hier ingang R).
Dus beide bananenbussen zitten zo kort mogelijk (zo min mogelijk capaciteit) aan het middencontact van de BNC's.

Die doorverbind strippen heb ik sinds mensenheugenis liggen... geen idee meer hoe ik er aan kwam. Wel heb ik iets dergelijk later nog eens gekocht bij Farnell. Die gebruik ik om de min en massa op m'n voedingen te linken. Ik kon ze niet zo snel terug vinden, maar laat weten als ik ze gevonden heb.

edit: He,he, gevonden: Pomona shorting bar
Deze zijn voor voedingen en meters (b.v. sense) handiger, omdat je ze open/dicht kunt schuiven. En minder makkelijk kwijt kunt raken. Voordeel is ook dat ze ook passen als de afstand tussen de bussen niet precies 19mm is.
Voor deze VNA toepassing zijn ze echter minder handig, omdat als je ze er niet helemaal afhaalt je de capaciteit van het fixture vergroot..
groet, Gertjan.

Woooot... €31 (wel per 10 stuks).

Maar ik zal eens naar een goedkoper alternatief met 'shorting bar' of 'shorting link'gaan zoeken. Thx

Ooit heb ik deze fixture voor mijn RRT gemaakt:

(zie: https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1435320#1435320)

Maar ik vermoed dat dat voor hele hoge frequenties niet te gebruiken is.

Ha flash2b,

Dat is een mooi fixture. Maar als ik naar die grote kopervlakken op de onderkant kijk denk ik dat de capaciteit bij hoge frequenties wel lastig zal worden...

Ik heb vanmiddag mijn S21 impedantie metingen (met dat rode bananenbussen fixture) vergeleken met metingen met m’n VNWA. (met zelfde fixture)
Dat leverde identieke resultaten op. Dus geeft hoop voor de meetmethode. De afwijkingen die ik zie (boven 100MHz) zijn inductief voor heel kleine weerstanden, en capacitief voor hele grote weerstanden. Geen idee of dat een beperking van de fixture is, of domweg eigenschapen van die componenten. Inductief (=zelfinductie aansluitdraden) snap ik, maar hoogohmoge weerstanden een capacitieve component boven 100MHz??

Meelezer (en meedenker!) Alexander melde zich weer per e-mail:

Misschien ook goed om te kijken of je A en B kanalen goed zijn. Mijn instrument heeft op een der kanalen een paar dB lagere uitlezing omdat iemand eens te veel power ingestuurd heeft, waardoor een van de ingangsdioden helaas wat beschadigd is. Vandaar dat ik geen s-parameter set gekocht heb voor de analyzer, daar zijn A en B beiden nodig. Als ik de referentie uitgang gebruik (BNC plug met -20dBm bron) en deze meet krijg ik het verwachte signaal niveau op S en B, maar het A kanaal toont wat afwijking. Dus mijn metingen zijn alleen betrouwbaar als ik de methode met splitter gebruik in combinatie met kanaal B (onbeschadigd). Ook zonder calibratie komen er zeer reproduceerbare resultaten uit. Omdat ik R als referentie gebruik haal ik wel eerst mijn te meten object uit de opstelling. Zo heb ik na de splitter twee “identieke” paden. Daarna zeg ik tegen de analyzer dat deze situatie 0 dB is. Eigenlijk wat je met een spectrum analyzer met tracking generator ook doet voor je meet.

Als ik filters op die manier meet komt er nagenoeg hetzelfde uit als op mijn spectrum analyzers met tracking generatoren, maar dan met een fase plot.

Als je een coupler gebruikt, zit je er dan een constante waarde naast met je methode? Bijvoorbeeld 6dB, 10dB of 20dB? De meeste couplers die ik heb hebben een aardige verzwakking van het gereflecteerde signaal. Dus misschien is je resultaat goed als je voor die waarde corrigeert. Het dynamische bereik van de A en B ingangen zijn ook niet zo groot als van de S(pectrum analyzer) input. Dus misschien is de demping van het gereflecteerde dusdanig dat je hier tegenaan loopt. Dit zou snel waar te nemen moeten zijn door een versterker op te nemen alvorens het signaal naar A of B gaat als je ruis tenminste geen roet in het eten gooit.

De impedantie metingen zijn helaas iets wat mijn instrument niet kan. De 4396A is “alleen” een spectrum/netwerk analyzer. Hier op het werk hebben we wel een impedantie analyzer. Bij deze meter kan je ook de probe opgeven die je gebruikt, waarna de analyzer hiervoor corrigeert. Misschien heeft jouw analyzer ook zo’n optie, en staat er iets geselecteerd dat niet is aangesloten. Dat zou ook een verklaring kunnen zijn. Bij die impedantie analyzer hier op het werk is het ook heel belangrijk behalve open en short ook een 50 Ohm weerstand met grote nauwkeurigheid aan te bieden tijdens calibratie. Dus misschien kun je dat ook eens proberen.

Van de 43961A heb ik helaas ook geen schema kunnen vinden. Wel een service manual, maar daar wordt je niet veel wijzer van. Van de 439x analyzers kan ik uberhaupt weinig technische informatie vinden, zoals van zoveel HP spullen die door Yokogawa zijn gemaakt. Ook de Keysight service mensen waar ik via via wat contact me heb kon daar weinig tot niets over vinden om eens lekker in het apparaat te kunnen werken indien het defect is. Toegevoegd de SM van de 43961A voor de volledigheid.

Met vriendelijke groet,
Alexander

Ha Alexander,

Wederom bedankt voor je waardevolle input!
Het is erg fijn om ervaring te horen van iemand die al met het bijltje gehakt heeft.

Meteen even een testje gedaan met mijn inputs.

In VNA modus, want anders geen tracking generator, en dan de inputs getest, in alle verzwakker standen. Het resultaat zit hier bij.
Alle drie kanalen zijn prettig identiek, op alle verzwakkerstanden De rimpel en die -0,5dBm kunnen overal vandaan komen, de analyser stond in de standaard stand na inschakelen, ongecalibreerd.

Inderdaad geven mijn Mini-Circuits couplers op de couple output iets van 17...20dBm minder uit.
Ik denk dat daarom in de HP test fixtures (blokdiagram hier) in de R uitgang een verzwakker zit om te compenseren.
Bij mijn testjes heb ik dit met de ingebouwde verzwakker gedaan van de 4395A, maar dat gaat natuurlijk in stappen van 10dB...
Ik ging er van uit dat de analyser na calibreren de rest automatisch compenseert. Maar heb dat nog niet gecheckt... (nog meer in de “kijken wat überhaupt werkt” fase)

Die cal met 50Ω load is natuurlijk belangrijk bij een S11 meting, en ook bij een V/I meting? Ik zal eens kijken of het kan bij mijn S21 meting.

Ook zonder calibratie komen er zeer reproduceerbare resultaten uit. Omdat ik R als referentie gebruik haal ik wel eerst mijn te meten object uit de opstelling. Zo heb ik na de splitter twee “identieke” paden. Daarna zeg ik tegen de analyzer dat deze situatie 0 dB is. Eigenlijk wat je met een spectrum analyzer met tracking generator ook doet voor je meet.
Als ik filters op die manier meet komt er nagenoeg hetzelfde uit als op mijn spectrum analyzers met tracking generatoren, maar dan met een fase plot.

Als ik je goed begrijp sluit je dus je splitter met even lange kabels aan. Na calibreren neem je de kabel van de A (of B) los, en sluit je daarop de DUT aan, die dan weer met een extra kabel naar A (of B) gaat.
Ik heb geleerd dat bij VNA metingen het belangrijk is om je calibration plane precies op de juiste plek te leggen (bij de DUT dus). Met name voor de fase info.
Bij S21 meten sluit ik mijn TROUGH standaard aan tussen de 2 kabeltjes waartussen je daarna je DUT hangt. Ik snap niet hoe dat zit in jouw opstelling?

Dank je voor het 43961A service manual. Het zou erg fijn zijn om daar een schema van te zien (En dus de signaalniveau’s die er uit komen, welke de analyser dus verwacht)
Ik heb elders wel een blokschema gevonden, en begrijp dat ze via een trafo sturen, en zo massa problemen omzeilen. Ik moet dat nog op een rijtje zetten.

groet, Gertjan.

Even een vraagje tussendoor voor de ervaren HF mensen:

Ik wil wat transmissie metingen gaan doen (frequentie en fase curven) met Rigol SA, VNWA en Agilent NA om te kijken in hoeverre ik de resultaten consistent krijg. Te beginnen met een simpel trafootje.

Ik heb een nieuw SMA test fixture gemaakt, en geprobeerd om het HF gedrag zo goed mogelijk te maken. Bedoeld voor een losse component, trafootje etc. Testen tot max 1,5GHz

De vraag: wat vinden jullie er van.... Kan beter, over de top? Verbeter punten?
Ik heb daar (nog) geen gevoel voor...

De bovenkant. Printje is krap 4cm lang Ik heb geprobeerd de aansluitstrippen ongeveer 50Ω te maken...
Componenten gaan tussen beide strips (of tussen strip en massa voor S11 reflectie meting), een trafootje met elke wikkeling tussen strip en massa.

En de onderkant. Ik heb boven- en onder massavlak doorverbonden met stripjes latoenkoper voor optimale RF massa. Overdreven?

Hier, in het 10MHz Master Clock topic, kun je zien hoe ik dat voorheen deed. HF mensen zullen daar wel van gruwen, denk ik nu Ben benieuwd wat jullie vinden...

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Start nieuw topic mooi na eerst de inleiding te hebben gelezen gaan we van start.
In grote lijnen zijn er twee adapters te ontwikkelen te weten,
1 - S parameter test set voor 2 poort metingen, transmissie en reflectie
2 - componenten test set voor 1 poort metingen, direct impedantie.
In ons voorbeeld zullen we uitgaan van de Agilent 4395a dit is een zend/ontvanger met een frequentiebereik van 10Hz tot 500MHz dit is het kale instrument.
Er zijn 3 verschillende domeinen,
1 - spectrum analyse.
2 - netwerk analyse.
3 - impedantie analyse.
Als we gebruik willen maken van een S-parameter test adapter is het frequentiebereik 100kHz tot 500MHz en eigenlijk is hier niets aan te doen.
Maken we gebruik van een component test adapter dan kunnen we bij Agilent diverse modellen inzetten.
Het ontwerp wat we voor ogen hebben is om het gehele frequentie bereik van de Agilent 4395a gebruiken.
Tot zo ver mijn idee aan het werk

@heer miedema,

Leuke adapter en tot 500MHz misschien bruikbaar.
Ik zou er eerst een maken met het baantje doorlopend om de specificatie vast te leggen.
Belangrijk is geen discontinuïteit te veroorzaken dit geldt zowel voor je aard vlak als de signaal weg.
Dus de aard verbinding tussen boven en onderkant is te lang direct een verbinding VIA van boven naar onder.
De connectoren ook hier VIA gebruiken rondom de connectoren.
Niet te veel tin (soldeer) op de banen dit geeft verstoring van de transmissie eigenschappen.
De printbaan einde conisch of trapsgewijs eindigen naar de zelfde afmeting als de middenpen van de connector.
Parallel aan de midden printbaan VIA plaatsen.
Elektrische lengte zo kort als mogelijk.
Vraag hoe klem je het component op de printbaan.

Vriendelijke groet Henk.

@Gertjan,

leuk die adapter.
Ik ben het grotendeels met electron920 eens. Alleen verwacht ik een iets hoger bruikbare frequentie.
Neem als test een T-verzwakker van 6 tot 10dB en kijk op je Rigol naar het resultaat.

Ha electron920 (en rbeckers!)

Mooie samenvatting van wat er voor werk ligt
Morgen zal ik proberen de ideeën van mijn kant op een rijtje te zetten. (ze worden langzaam helderder)
Dan kunnen we daar vandaan verder.

Maar eerst moet ik mijn avonturen, en geleerde lessen, van vandaag kwijt

Over m'n testadapter:
Hij is bedoeld om de DUT er op te solderen. Vandaar de vertinde sporen...
Natuurlijk ken ik de plaatjes van mooie RF prints met rijen gestitchte VIA's langs een RF trace. Ik dacht dat na te kunnen bootsen m.b.v. mijn latoenkoper stripjes. Nu zie ik in dat daardoor de "omweg" naar de onderkant van de trace te lang is....
Als ik zelf VIA's maak door gaatje boren & draadje aan 2 kanten solderen, op welke afstanden moet ik dat dan doen?

Adapter testen & Though calibratie wil ik doen door de middenbanen met een draadje door te solderen.
Het idee van afronden & geen discontinuïteiten is eigenlijk logisch, zal ik bij de volgende meenemen.

Vandaag wilde ik het meten van frequentie & fase curven verifiëren. zeg maar "methode Alexander"

Daarom heb ik een vergelijkende meting gedaan. Ik heb de frequentie- en fase curve gemeten van een 10MHz trafo, zoals gemaakt voor m'n Master Clock.
Deze metingen heb ik gedaan met m'n Rigol SA, daarna met de VNWA, en met de Agilent. en dan maar kijken in hoeverre er overeenstemming is....

De trafo soldeerde ik met korte draadjes op het nieuwe testadapter printje.
Eerst de meting met de Rigol DSA815:

Ik heb bij elke meting m.b.v. de markers de -3dB punten bepaald, de demping bij 10MHz, en de resonantie frequentie. Ook de daarbij behorende fasedraaiingen, maar de Rigol, SA zijnde, kent geen fase

Bij alle metingen heb ik de verticale schaal hetzelfde gehouden (3dB/div) en het Ref.level op dezelfde plek. Ook de frequentie schaal is identiek (behalve bij de Agilent, die maar tot 500MHz loopt). Dus dat vergelijkt makkelijk.

Daarna idem gemeten met de VNWA, na calibratie met m'n Rosenberger Cal Kit:

Blauw is amplitude, rood is fase. De amplitude curve klopt behoorlijk goed. Maar de omslag van de fasecurve moet natuurlijk op dezelfde frequentie zitten als die dip...
Wat is er aan de hand: mijn referentie planes liggen nog in de connectoren waar ik het testprintje mee aansluit.
Door Port Extensions in te geven kan ik m'n referentie planes opschuiven tot ze direct aan de voet van het trafootje liggen:

En kijk: nu klopt doe fase curve wèl!
Geleerde les: voor de amplitude curve is de exacte plek van het calibration plane niet zo kritisch, maar voor de fase curve wèl! Van belang voor de Agilent metingen, met z'n extra kabels.

En dan, kijken of dat met de Agilent ook lukt.
Ik gebruikte de "Alexander" set-up. Uit de generator via een 50Ω splitter naar R in, en via de DUT naar A in. Zoveel mogelijk gelijke kabel lengtes. (De 2 DUT kabeltjes zo mogelijk even lang als de "R" kabel) Analyser op A/R netwerk mode.

Die opstelling zag er zo uit:

Na experimenteren werkte het beste om te calibreren met de kabeltjes zoals op de foto, alleen de DUT vervangen door een SMA female-female.
Met gelijke kabels calibreren, en dan DUT + exta kabel er tussen was minder. (logisch, want meer looptijd verschillen)

Echter... m'n plaatje bleef er zo uit zien:

En dat is niet goed.... Wezenlijk anders dan de voorgaande plaatjes. De -3dB punten liggen lager, En de resonantie is minder geprononceerd, en omlaag geschoven. Wat ik ook probeerde, en hoe ik ook calibreerde, ik bleef terugkomen op dit resultaat....

Die verschoven resonantie zette me aan het denken. zou de stuur impedantie wel kloppen? Om te testen zette ik 2 -10dB verzwakkers achter de 50Ω splitter. Waarna de opstelling er zo uit zag:

En kijk,nu zag het plaatje er weer vertrouwd uit:

De resonantie zien we niet meer omdat hij weer net buiten de 500MHz grens van de Agilent valt...
Dus, geleerde les: Het is essentieel dat er na de splitter een goede 50Ω afsluitimpedantie is. In de schema's van de HP reflectie/transmissie test sets zag ik ook verzwakkers na de splitter zitten. Die hebben dus een extra functie...
edit: geleerd van electron920 hieronder: die verzwakkers verminderen de terugkoppeling tussen de de A en R ingang.

Nog even m'n gemeten waarden op een rij in tabelvorm:

En zo zien we gemakkelijk, met de cijfers op een rijtje, dat m'n eerste meet opzet met de Agilent niet deugde. En de 2e meet opzet, met verzwakkers, wèl.

Blijft dat ik met de Agilent niet zo mooi als met de VNWA met de calibration planes kan schuiven. Natuurlijk heb ik port extension voor port A, maar niet aan de TX kant van de DUT...
Dus de fase curve zal (vooralsnog) wat minder precies blijven.

Neerslag van bovenstaand is dat ik een test adapter wil maken voor frequentie en fase metingen: een splitter, met ingebouwde verzwakkers. Dan kan ik frequentie & fase curven maken vanaf 10Hz.

Boven de 1GHz (op de Rigol) zag ik overigens veel minder wilde slingeringen als bij eerdere metingen. Dat testprintje is dus in ieder geval een stap op de goede weg.

groet, Gertjan

Ha heer miedema,

Goed bezig in ieder geval een beetje gevoel als start.
Ik probeer kort op de input te zitten om het topic overzichtelijk te houden
Omdat de adapter van HP ook voor laagfrequent gebruikt kan worden (er zijn 4 of 5 types) maar de laagfrequent versie daar kan je geen gebruik maken van een richtkoppel element.
Je zult weerstanden moeten gebruiken de ontkoppeling is klein dus om meer isolatie te creëren gebruiken we een demper.
Tot zo ver het commentaar.

Groet Henk.

Ik zou niet besparen op via's, en iedere 2mm er een zetten....
Het punt is dat je zoveel mogelijk de 50 Ohm kabel moet gaan benaderen..

Ha Jinny,

De afstand van de VIA, dit is afhankelijk van nogal wat variabelen maar je moet in ieder geval proberen om voor de hoogste frequentie kleiner dan 1/4λ afstand aan te houden.
Dit omdat elk stroom voerend lijn stuk van een 1/4λ kan resoneren.
Zelf hou ik 1/8λ aan.
Dit betekend voor 500MHz; 300/500=0.6meter/8 x de verkortingfactor.
Later tijdens het ontwerp komen deze zaken aan de orde maar de 2mm zou een keuze zijn tot 500MHz is 4mm a 5mm voldoende.
Eigenlijk is het aardvlak aan de onderkant niet nodig als je de aardvlakken naast de signaal baan schaalt op 50Ω en de print in een metalen behuizing monteert.

Groet Henk

Klopt wat je zegt hoor Henk, ik zou het gewoon zo hoog mogelijk houden in frequentie, dus 2 mm.
Het extra werk is het niet, en kwaad kan het niet.
Wat betreft je 50 Ohm opmerking, dan moeten de lijntjes ook wat strakker gesneden worden...

Maar dat doet GertJan vast in versie twee.

Mooie metingen Gertjan, leerzaam!

Dat verschil in impedanties heeft mij ook al eens parten gespeeld bij een meting. Ik snapte er echt helemaal niets van.

Volgens mij had het bij mij te maken met het verschil tussen een power splitter en een power divider:
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-6699EN.pdf

Groet,
Giovanni

Ha Giovannii,

Ja dat is opletten maar beide zijn niet optimaal en niet alle poorten zijn 50Ω als je er rekening mee kan houden geen punt maar voor een opstelling met aan elke poort kabels niet bruikbaar.
Het zelfde geldt voor een L impedantie aanpas element van b.v. 50Ω naar 75Ω deze is maar een kant op aangepast dus let op.

Groet Henk.

Hallo Henk,

Dat was ook zeker een leermomentje!

Ik krijg zin om de 4195A er bij te pakken om mee te experimenteren, toch eens kijken of ik er tijd voor vrij kan maken.

Groet,
Giovanni

Ha electron920,

Ook ik ben er voor om het topic bij de kern te houden. Maakt het overzichtelijker bij teruglezen.
Aan de andere kant denk ik dat meelezers deels net zo onervaren zijn op RF gebied als ik, en die info er om heen dus zeer welkom is. En belangrijk om ze erbij te houden.

Ik zat nog midden in de VNA leercurve met de VNWA toen die Agilent zich aanmeldde...

Zo bedacht ik vannacht in bed dat de afstand van die massa via's natuurlijk afhankelijk is van de golflengte. En nu weet ik dat tot in detail, met achterliggende afweging. Fijn!
Ongetwijfeld ga ik dat vandaag of morgen in praktijk testen door mijn testprintje van via's te voorzien, en kijken hoe z'n eigenschappen veranderen.

En dank zij Giovanni is mijn vage gevoel voor onderscheid tussen power splitter en divider ook helemaal helder. Dat knaagde al omdat ik ze tegenkwam in de schema's van de HP transmission-refelection test sets.

Vandaag zet ik alle info, m'n gedachten, en wensen op een rijtje. Daarna kom ik terug met wat ik zou willen maken.

dus tot later, Gertjan

Ha electron920,

Zo ik heb de te maken meet adapters op een rijtje
Het is toch wel een berg info geworden, dus ik ga het splitsen in een post per ontwerp idee om te voorkomen dat het te warrig wordt (hopend dat Henry S een oogje dicht doet...)
Wat ik wil maken in grote lijnen:

- Een splitter met verzwakkers om frequentie & fase curven te meten, van 10Hz tot 500MHz
- Een transmission / reflection test set, voor S11 en S21 metingen , van 10Hz tot 500MHz
- Een impedantie test kit, om V/I impedantie te meten, ala de HP 43961A. freq nader te bepalen...

Dit is ook ongeveer de volgorde van makkelijk naar lastig. Qua prioriteiten voor mij is de splitter een no-brainer, de mogelijkheid tot V/I impedantie meten het belangrijkst, maar ook de grootste uitdaging.

Onderstaande ideeën zijn het resultaat van mijn research tot nu toe. Ik heb nog niet het idee volledig te zijn, en alles helemaal doorgedacht te hebben.... Onderstaand zal dus ook deels lezen als een research verslag.

Opzet / idee voor een splitter met verzwakkers om frequentie & fase curven te meten.

Frequentie en fase curven wil ik kunnen meten over het volle bereik van 10Hz-500MHz.
Dit kan zonder beperkingen van de 4395A. Wel moet er nog aandacht besteed worden aan hoe de fase van de referentie en meet paden gelijk te trekken.

Ik denk aan deze opzet:

In feite is dit m’n meet opstelling van hierboven, in 1 doosje gecombineerd. Voordelen zijn dat de verzwakker aangepast kan worden op de uitgangsimpedantie van de splitter, en beter stabiel, alles bij elkaar.
Hoeveel dB de verzwakkers moeten worden is mij nog niet duidelijk. (Hoeveel ontkoppeling tussen R en A is gewenst? Voordeel is in elk geval dat de generator voldoende vermogen geeft : max. +15dBm.

Mogelijk kunnen splitter en verzwakkers gecombineerd worden.

De grootste uitdaging hier zal zijn om het zo netjes mogelijk op te bouwen, zodat de bandbreedte maximaal blijft.

Groet, Gertjan.

Opzet / idee voor een transmission / reflection test set, voor S11 en S21 metingen

De 4395A analyser stelt geen beperkingen aan de te gebruiken test set. De 4395A kan een test set aansturen die automatisch omschakelt om alle 4 S parameters te meten, maar dat hoeft niet. (en van mij ook niet )

De analyser verwacht een referentie signaal op R, reflectiemeting op A (A/R) en transmissie meting op B (B/R)
Het liefst wil ik kunnen meten over het hele frequentiebereik vanaf 10Hz. Ook met het oog op impedantie metingen.

In eerste instantie dacht ik aan deze opzet:

Dit is de opzet van veel HP transmission / reflection test sets. Voor transmissiemeting gaat er een afsluiter op de reflected port, en gaat de DUT tussen de test port en de B in van de analyser.
In feite levert dat de situatie van splitter + verzwakker van hier boven op

Nadeel van deze opzet is de coupler. De gemiddelde coupler begint bij zo’n 100kHz, en maakt dus een flink deel van het frequentiebereik van de 4395A onbruikbaar.
De mogelijkheid om een DC bias op de testport te zetten is leuk, maar vindt ik niet heel belangrijk.

HP adviseert echter ook de HP 87512A test set voor de 4395A, en deze heeft een frequentiebereik van DC tot 2GHz. Dat klinkt beter!
Deze testset werkt op basis van een weerstandsbrug. Ook hiermee is zowel reflectie als transmissie te meten:

Deze opzet herken ik ook van m'n VNWA, ook in de wijze van calibreren.

En iemand heeft gekeken wat er in zit

En het schema nagetekend:

Het hele document staat hier: HP 87512B tear down, schema en manual
Helaas betreft het hier wel de B versie, die voor 75Ω gemaakt is. Maar dat is om te rekenen.

Dit is dus voor mij een interessante aanpak, die ik uit wil gaan proberen.

Daarnaast is er, ter referentie, de oudere HP 35676, waar ook een schema van bekend is:

Dit is dus dezelfde brug opzet als de nieuwere 87512B. Iets anders uitgevoerd (die C over R3), en dit is wel de 50Ω versie.
Het complete document, met foto's, staat hier: HP 35676 50R signal divider - Schematic

De weg met deze weerstandsbrug wil ik als eerste verkennen.
Ook omdat dit mogelijk de beste optie biedt voor impedantie metingen over het hele frequentiebereik. (naar keuze in S11 of S21, afhankelijk van de te meten impedantie).

Het werk hier zit in het omwerken naar 50Ω, optimaliseren, en wederom het geheel zo RF vriendelijk mogelijk inkasten.
Ik denk aan een behuizing met male N connectors, om de adapter rechtstreeks op de analyser te schroeven, ala HP. Zo is de meetopzet het stabielst, en de paden het kortst.

Groet, Gertjan.

opzet / idee voor een Impedantie test kit

Om zowel hoge als lage impedanties nauwkeurig te kunnen meten zou ik gebruik willen maken van een V/I opzet.
Standaard doet de analyser dit m.b.v. de 43961A RF impedance Test Kit.
Hier stelt de Agilent 4395A wèl beperkingen.
De analyser gaat er blind van uit dat de 43961A RF impedance Test Kit gebruikt wordt. Het enige wat in de menu’s te kiezen valt is welk test fixture je daar op plaatst
Wel is er een optie om van een eigen fixture (op die 43961A dus) zelf de (port)extension in te stellen.

HP geeft op dat de 4395A impedantie meet vanaf 100kHz. Dit omdat de 43961A vanaf 100kHz gespecificeerd is. Die 43961A is oorspronkelijk ontworpen voor de oudere 4396A analyser, die bij 100kHz begon. Vandaar....
De frequentie start is in Impedance mode echter wel gewoon vanaf 10Hz in te stellen, dus qua analyser lijkt daar geen beperking.

De uitdaging hier is dus dat de 4395A uitsluitend die 43961A verwacht, en die dus geëmuleerd zal moeten worden. Lastig hierbij is dat het schema niet bekend is... Wel is er een service doc, maar daarin uitsluitend een mechanisch exploded view.

Het beste wat het Agilent 4396B Analyzer Option 010 - Operating Handbook laat zien is een blok diagram:

Wat hier opvalt is dat er een praktisch probleem zit... Immers, de massa’s van alle Uit- en ingangen van de analyser zitten aan elkaar. Dus òf de stroom meting, òf de sturing moet via een trafo.

Een clou komt uit het Agilent Impedance Measurement Handbook, waar een blok schema voor de RF V/I meetmethode wordt gegeven:

Hier wordt via een trafo gestuurd.
Dat RF V/I blokschema kan ik herleiden tot deze werkbare basis opzet:

Nu zijn zowel het stroom als spanning signaal aan massa gerelateerd.

Een verdere clou komt uit de specs in de Agilent 43961A Datasheet: "Signal level at the measurement port is 6 dB lower than the RF OUT port when the measurement port is terminated by 50Ω", en verder: "Measurement port impedance: Nominal 50Ω".

Probleempunten:
- Geen idee welke signaal niveaus de 4395A verwacht.... (spanning dus wel, maar stroom niet)
- Die trafo gaat het meet frequentiegebied beperken....

Het zou erg fijn en verhelderend zijn om aan een originele 43961A te kunnen meten hoe dat zit

Behoudens dat is mijn idee om een simpele test opzet te maken om te kijken of er zinnige meetresultaten uit te krijgen zijn (b.v. met het 1:1 trafootje dat ik hierboven gemeten heb). Als dat lukt opschalen naar maximaal frequentiebereik en performance.

Omdat dit een lastig traject lijkt sta ik nog open voor andere oplossingen.
Door de aanwezige impedantie software kan de analyser ook meten in NVA mode, en de resultaten omrekenen naar impedantie. Wellicht zitten daar nog aanknopingspunten.

Ook ben ik benieuwd hoe jij je V/I meet adapter voor je R&S ZPV gemaakt hebt.

Groet, Gertjan

Ha heer miedema,

Duidelijk plan en goed om er in een stap of drie naar toe te werken.

De weerstand verdeler Zo/3 dus 16.6667Ω per weerstand is de enige manier om een breedbandig verdeler te realiseren.
Nadeel van zo'n verdeler is dat de ontkoppel demping niet groot is.
Hier achter in de uitgang die naar de R ingang van de VNA gaat een demper van 12dB om in het beste dynamisch bereik van de VNA te blijven -10...-60dB.
Omdat de 12dB demper deel uit kan maken van een poot van de verdeler kan de weerstand gecombineerd worden.
Deze opstelling is om het referentie kanaal R van signaal te voorzien en de ontvanger A voor de transmissie /fase.
Ik denk eerst deze uitontwikkelen dan de volgende stap ik zal ook zo'n opstelling volgende week bouwen.
Over het bouwen ik denk dat de gedacht om het direct aan de VNA te monteren gelijk HP een goed standpunt is.
Het kan uiteraard met coax kabels maar dan moeten deze gelijke elektrische lengte hebben en dat valt niet mee.
Ik zal wat componenten opzoeken voor wat foto ondersteuning

Groet Henk.