Netwerk & impedantie analyser, DIY meet setup & test fixtures

Ha heer rbeckers,

Dat is uiteraard heel belangrijk de keuze van de weerstanden.
De grafiek laat dit goed zien :o
Ik wil een beetje mee bouwen voor zo laag heb ik ook niets kant en klaar liggen.
Ik werk met SMD 0402 of met mini melf inductie arm.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Ha electron920,

Ik was op pad voor werk. Vandaar de radiostilte....

De weerstand verdeler Zo/3 dus 16.6667Ω per weerstand is de enige manier om een breedbandig verdeler te realiseren.

Waarom is de 16,7Ω hier beter dan de 50Ω power divider?
Je zou denken dat, in een 50Ω wereld 2x 50Ω meer isolatie geeft tussen de uitgangen dan 2x 16,7Ω. Wat er hier richting bron (generator) gebeurt lijkt minder interessant (en wordt, omdat de analyser A/R kijkt er toch uit gerekend)
Dat die 50Ω splitter niet 50Ω uit is, is hier niet erg, daar kan met de verzwakker rekening mee gehouden worden.

Even tussendoor, en wellicht ten overvloede: dit soort vragen betekend geenszins dat ik twijfels heb of uw geboden oplossing optimaal is! Het is meer dat ik graag wil begrijpen waarom iets zo is, i.p.v. domweg wat namaken "omdat het zo hoort"
Dus dit soort vragen zullen regelmatig terug komen, nieuwsgierig / leergierig als ik ben... :-)

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.

Is die 12dB verzwakker nodig om optimale overspraakdemping tussen A en R te krijgen, of om binnen het optimale dynamisch gebied van analyser te blijven?
De generator output is regelbaar van -50dBm tot +15dBm, dus dat laatste is met de generator level instelling al te optimaliseren.
En het kan handig zijn om harder door een DUT te gaan (b.v. verzadigings verschijnselen bekijken)

Natuurlijk wil ik zelf ook alvast wat proberen te rekenen aan verzwakkers... Wat is hier een betere keuze, T of π? Voordeel van T lijkt me dat 1 tak gevormd kan worden door een splitter weerstand.

Qua behuizing zou ik deze splitter wèl in een los doosje willen stoppen. Zo is het makkelijk om (met gelijke kabels) de looptijden naar R en A gelijk te houden. Ik heb een geschikt mooi klein RF behuizinkje bij Cees Broeken op de kop getikt. Maar wellicht beter om daar later over uit te weiden...

Wat dat betreft heb ik nog wat bedacht, om fase metingen optimaal te krijgen: Ik zou kunnen calibreren met gelijke kabels naar R en A. Daarna de kabel bij de A input losnemen, en de DUT met een extra kabel(tje) er tussen. Die extra kabel zou ik vrij nauwkeurig door een gelijke port extension op A in te geven weer uit het meetresultaat kunnen halen :-)

Werken met SMD is aan deze kant geen probleem. welliswaar gebruik ik voor weerstanden standaard 0805, maar heb hier een mooie stereomicroscoop. Dus als kleiner beter / makkelijker voor jou is...

@ rbeckers
Mooie link, en verhelderende grafiek!
Naar die grafiek kijkend, is het maar goed dat alle hier benodigde weerstandswaarden helemaal rechts in de grafiek hangen. (Ja, natuurlijk is dat niet toevallig.... :-) )

In die Vishay RF resistor listing is geen leaded weerstand te vinden waar in de datasheet zo'n RF grafiekje staat. Zegt waarschijnlijk genoeg...
Verder vergelijkend is goed te zien dat de constructie toch belangrijker is dan de grootte. Zo is b.v. bij de "HC high frequency series" de 0603 flip chip maar nauwelijks slechter dan de 0402 flip chip. Maar de 0402 wraparound is vèèl slechter dan de 0402 flip chip. Leerzaam :-)

groet, Gertjan.

rbeckers

Overleden

Elke component die in het LF en HF gebied, dus tot 30MHz, gebruikt kan worden, kan in het VHF (tot 300MHz) problemen geven. Spoelen e.d. halen dat bijna niet of alleen in speciale uitvoeringen.
Bedrade weerstanden (dit is niet hetzelfde als draad weerstanden) zijn vaak tot 300MHz goed te gebruiken. Met moeite en beperkt tot 1GHz.
SMD kan veel hoger maar lees de datasheet. Zelf gebruik ik zelden
kleiner dan 805.

Actieve componenten, bijvoorbeeld pindiodes, zijn veel complexer dan weerstanden. Connectoren, kabels, e.d. hebben ook frequentie afhankelijke eigenschappen.

@Gertjan
33Ω // 33Ω = 16,5Ω en dat is bijna 16,7Ω ;)(standaard waarde, 2x vermogen en betere eigenschappen)

miedema

Golden Member

Voortschrijdend inzicht inzake het splitter met verzwakkers idee....

Het knaagde dat ik in de HP schema's van hun transmission / reflection test sets steeds een power divider van 2x 50Ω weerstanden zag staan.
Lezend in de manuals van de door HP aanbevolen randapparatuur voor de 4395A vond ik een verhelderende uitleg in het 11667A 50R Power Splitter - User & Service manual. De interessante passage:

"Power splitters used for wide-frequency coverage are usually of the resistive type. The generalized form of a power splitter is shown in Figure 2:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2016/4395a/split-att/HP-11667A-Splitter-User-figure-2-600pix.png

For simple power-dividing, a resistance value of 16 2/3Ω in each arm will give an output impedance of 50Ω on any port, provided that all other ports are terminated in the characteristic impedance of 50Ω.
A network analyzer measurement system, as shown in Figure 3, uses the recommended two-resistor type power splitter. Here R2 = R3 = 50Ω, and R1 = 0Ω. The two-resistor power splitter, such as model 11667A, provides a better output SWR when used in leveling or in ratio measurement applications.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2016/4395a/split-att/HP-11667A-Splitter-User-figure-3-600pix.png

When a power splitter is used in a network analyzer system, the node at the fork of the power splitter is kept at a fixed voltage by the AGC action of the network analyzer’s reference channel. Since this action forces the node to be held at a constant voltage, a virtual ground is present.
If a three-resistor power splitter, as shown in Figure 4, is used in leveling or ratio measurement applications, each port will have an output impedance of 16 2/3Ω to ground.
This would be a 3:1 mismatch which could cause significant measurement errors.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2016/4395a/split-att/HP-11667A-Splitter-User-figure-4-600pix.png

However, the 11667A power splitter uses two 50Ω resistors, as shown in Figure 5.
The network analyzer creates a virtual ground at the fork, enabling the resistance in each output arm of the power splitter to be a matched 50 ohms.

http://www.miedema.dyndns.org/co/2016/4395a/split-att/HP-11667A-Splitter-User-figure-5-600pix.png"

Dit werpt een nieuw licht op de oorzaak van de afwijkingen die ik zag bij de meting aan dat 10MHz trafootje!
Mogelijk hebben we hier de echte oorzaak, en is de "extra verwzakker oplossing" een lapmiddel...

Helemaal begrijpen doe ik het nog niet. Met name "the AGC action of the network analyzer’s reference channel" kan ik niet goed plaatsen. Voor zover ik weet is er geen ACG, en geen terugkoppeling...

Ik kan het wel beredeneren als ik kijk naar de momentele spanningen. Stel de ingang is "+1". Dan is de uitgang "+1/2".
Bij de 2x50Ω divider staat op het knooppunt ook "+1". Maar bij de 16,7Ω Y-divider slechts "+2/3" Dus is de spanningsval over de uitgangsweerstand, slechts "+1/6" in plaats van "+1/2", en is de momentele impedantie dus ook maar 1/3e...

Ben benieuwd of anderen meer inzicht kunnen geven....
In elk geval lijkt dit een weg die (ook) bewandeld moet worden!

groet, Gertjan.

Jinny

Golden Member

Troost je, ik kan het nu ook niet helemaal volgen...
Ik heb zelf in het verleden met redelijk succes powersplitters gemaakt voor 145 MHz, en de theorie is vrijwel gelijk.
Twee 50 Ohm impedanties parallel geeft 25 Ohm, en om daar weer 50 Ohm van te maken moet er een impedantie in serie.
Die impedantie is ongeveer 33 Ohm.
Daar ik zo verliesvrij wil werken, ik wil mijn kostbaar RF vermogen niet in weerstanden opstoken, is dat dus een stuk rigide eigenbouw coax met twee N connectors parallel aan de ene kant en een N connector aan de andere.
Also aviable inbrekers doodslaan overigens, een tik met dat ding overleeft ie niet.

Hoe ze dat doen met twee 50 Ohm weerstanden parallel komt dus even niet binnen nu bij mij...

Hoe doen vrouwen op TV dat toch? Wakker worden met prachtig glanzend haar en mooi gestifte lippen..... Wanneer ik wakker word heb ik een coupe 'Leeg geroofd vogelnest' en een incidenteel straaltje kwijl.. Gaat ook door voor 'Wilt wief' naar horen zeggen
blackdog

Honourable Member

Hi Gertjan,

Bij de HP11667A gaan ze er vanuit dat de uitgangs impedantie "0" Ohm is.
Zeg maar een opamp uitgang waar je dan 2x een 75 Ohm weerstand aan knoopt voor twee BNC connectoren, b.v. een vidoe distributie versterker.

Bij de HP meetset wordt op de uitgang gekeken of het signaal overheen komt met de ingestelde waarde en dan bijgeregeld als nodig.
Door deze ALC wordt je uitgangsweerstand "0" Ohm.

Bij impadantie veranderingen aan de onderste aftakking van de HP11667A blijft de bovenste gewoon mooi 50 Ohm.
Want de meer of minder stroom die aande onderste aftakking moet worden geleverd wordt door de ALC functie weg geregeld, dus virtueel "0" Ohm gehouden.

Gegroet,
Blackdog

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Allen,

de opmerking van Gert Jan over de HP11667A triggerde mij. Naast informatie uit de literatuur over de bijbehorende accessoires, zijn de bekende Application Notes een rijke bron van info. In dit verband is AN-219, te vinden via hpmemoryproject.org een aardige.

Aanvulling: in AN-183 wordt in Appendix A de toepassing van een 2-resistor power splitter (HP11667A) vs. 3-resistor power splitter uitgelegd.

Gr.N.

[Bericht gewijzigd door NKHteB op maandag 26 december 2016 09:26:13 (21%)

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen

Ha NKHteB,

De VNA welke zeg maar bij de AN hoort heb ik hier ook nog ergens staan ik zal eens kijken.
Het puntje wat HP beschrijft komt uit de jaren 70 inmiddels is er qua apparatuur wel ee en ander veranderd mijn VNA tot 40GHz van R&S heeft dit er in is ook 4 kanalen.
Deze type analyzers zijn universeel opgebouwd kunnen gebruikt worden met S-parameter set of met T/R set.
Op dit type is de mogelijkheid om impedantie meting te doen maar het is een nood greep.
Omdat je laag wil werken zeg van af 5Hz is het niet meer mogelijk om een richtkoppel element te gebruiken een trafo kan wel maar dan is de bovengrens 10MHz.
In eerste instantie is het de bedoeling een verdeler te ontwikkelen van 5Hz tot 500MHz ik zelf trek hem iets verder door voor de mensen de een VNA bezitten tot 1.3GHz laat ik als doel 2GHz nemen.
De keuze van HP voor een verdeler waarvan niet alle porten 50 Ω zijn maar waarvan de uitgang wel in 50Ω kijkt is duidelijk uitgelegd en komt alleen door dat er geen ontkoppeling is en dit komt weer omdat we vanaf 5Hz tot 500MHz willen werken.
Omdat dit de eerste stap is een verdeler voor algemeen gebruik is het goed om elke poort 50 Ω te maken we kijken immers niet terug de uitgangspoort in.
Dit alleen voor @heer miedema om ervaring op te doen en het is uiteraard een nuttig tool.
Het tweede ontwerp dat is wel voor de VNA en komen zaken als referentie vlak het maken van de brug het maken van een open / short / Z normaal aan de orde.
Als derde kijken we voor het impedantie set om de Z=U/I te meten.
Denk ik een redelijke volgorde te beschrijven maar even kijken wat @TS er van vind.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Heren, dames ook :-)

@ Blackdog
De generator van de 4395A is gewoon 50Ω uit. Eenvoudig te checken door wel/niet af te sluiten: stort gewoon 6dB in.
Als de generator al een ALC heeft, dan regelt die vòòr de 50Ω uitgangsweerstand.

@ NKHteB
Dank voor het wijzen op de Apendix A van High Frequency Swept Measurements van an 183. Andere uitleg, zelfde conclusie, voor mij beter begrijpelijk.
Conclusie: "Thus, The three resistor power splitter should never be used in leveling or ratio applications"

@ electron920
De verdeler die ik hier wil maken is niet universeel, maar speciaal bedoeld om optimaal met de 4395A frequentie en fase curven te meten. In HP termen een ratio application dus.

Daarom wil ik meegaan met HP, en hier kiezen voor de 2x 50Ω splitter. (Tenzij je me anderszins kunt overtuigen :-) )
Richtlijn voor de specs is de versie van Mini-Circuits, de ZFRSC-42+

Als we een stap verder gaan, en toch meer scheiding wensen, is daar al een versie voor bedacht. Mini-Circuits verkoopt hem als ZFRSC-123+. Microwaves101 noemt het de Owen splitter

Volgens Microwaves101: This particular resistive splitter design provides 10 dB power loss from the input to both outputs, maintains 50 ohms match on all ports, AND provides 19 dB of isolation between each of the splitter outputs.
This splitter design may be useful for wideband applications (dc to 18 GHz!) where attenuation is not an issue and where a little isolation is useful.

Dat is precies wat we willen!
Ik wil beide splitters maken, zodat ik al metend kan ondervinden of,en waar er verschillen zijn. Natuurlijk heb ik ook de standaard 3x 16,7Ω Y splitter in het Philips doosje. Ik sluit niet uit dat, als ik toch aan het bouwen ben, ik hier ook een betere versie van maak, maar dat valt verder buiten dit topic.

2GHz als bovengrens vindt ik mooi. Ik kan (met andere analysers) meten tot 1,5GHz, en wat marge is goed.

Mee eens dat daarna de transmissie/reflectie test set ala HP 87512A aan de beurt komt. Hoewel ik het niet kan laten om ook alvast te piekeren en researchen over die V-I impedantie meetset :-)

groet, Gertjan.

Beste Gert Jan,

bij het zien van het plaatje van de Owen splitter, moest ik gelijk aan de Wilkinson divider denken. Bleek later ook in de tekst voor te komen.

Misschien denk ik er te simpel over, maar een verzwakker in elke signaalweg, bijvoorbeeld bij de hp 11667A poorten levert toch sowieso extra isolatie tussen beide uitgangspoorten op?

Gr. N.

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen
miedema

Golden Member

Ha NKHteB,

Je observatie is helemaal correct.
De achterliggende gedachte is dat als je standaard een splitter + 2 verzwakkers gebruikt, je net zo goed die functionaliteit in èèn doosje kunt stoppen.
Die verzwakking is dan alleen maar en paar weerstandjes meer, en scheelt in je meetopstelling complexiteit en connector overgangen.

@ electron920, ter aanvulling van vorige post.

Van de eerste 2 items is het schema dus eigenlijk bekend. Het gaat daar dus vooral om de opbouw. Hoe dat zo RF vriendelijk mogelijk te doen. De splitters in losse bakjes, de transmissie/reflectie test set met N connectoren zodanig dat dat die meteen op de analyser geschroefd kan worden. Dat is dus wat lastiger.
Beiden zullen voor mij een basis cursus "optimaal bouwen voor RF" worden :-)

Verder gebruik ik hier een VNWA, en ben dus thuis in basis VNA begrippen als calibration plane, en hoe dat op de gewenste plek(ken) te krijgen. Maar een VNA Masterclass is natuurlijk welkom ;-)

Ik gebruik daarbij de Rosenberger Cal kit. Het zelf maken van Cal kits is zeer interessant, maar eigenlijk een topic op zich... Vooral ook om de eigenschappen ervan zo goed mogelijk te bepalen...

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Dan gaan we naar stap twee de verdeler voor algemeen gebruik is denk ik ook best goed gelukt.
Voor stap twee de adapter voor het meten van transmissie / reflectie kunnen we twee kanten op,
1- De adapter wordt direct op de VNA gemonteerd en wel op de R en de A poort.
2- De adapter wordt door middel van twee gelijke kabels op de R en A poort aangesloten.
Beide systemen hebben voor en nadelen maar om de elektrische eigenschappen goed in de hand te houden heeft direct op de VNA de voorkeur.
Dit betekend dat de connectoren voor het aansluiten op de VNA N male connectors worden voor de generator een N chassis deel en de test poort is een vrije keuze.
Voor de opbouw ga ik even kijken ik kom hier op terug maar je komt niet om een printje heen daar we een verdeler demper en brug moeten bouwen.
Verder moeten we voor de fase groepen looptijd en nog een paar andere metingen er voor zorgen dat de elektrische lengte tussen referentie poort en ontvanger poort gelijk is tevens zal een verzwakker gebruikt moeten worden daar anders bij een actieve DUT de ingang overstuurd kan worden.
De uitgang van de DUT gaat naar het B kanaal maar staat verder los van de calibratie tenzij we bij stap drie aangekomen zijn de S-parameter set.
Ik ga een en ander voorbereiden.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Ha electron920,

Die Owen splitter en de 2x 50Ω splitter moeten nog wel gebouwd worden :-)
Om dat zo goed mogelijk te doen heb ik daar nog wel vragen over... (ook na m'n ervaringen met de Y splitter in dit topic hier).
Ik denk nu aan een behuizing uit een stukje vierkanten pijp, met dekseltjes (ala Mini-Circuits), dit omdat er dan vanaf 2 kanten te solderen is. De weerstandjes dus op een stukje print (FR4), maar hoe maak je de sporen zo goed mogelijk 50Ω? Zijn er vuistregels, of gebruik je een calculator? En hoe bevestig je (RF optimaal) de massa van de print aan het kastje....
Of heb je een beter idee?

Ik wil die splitters uitvoeren met SMA connectoren. Ik heb gemerkt dat ze stabieler zijn als BNC, dus dat wordt mijn standaard voor VNA gebruik.

Terwijl electron920 nog aan zijn voorstel aan het puzzelen is heb ik me vooral verder ingelezen. En belangrijker, het gelezene laten indalen :-) . Soms duurt het even bij mij voor het kwartje valt...

Zo is het verschil tussen die Y en 2x50R splitter nu helemaal duidelijk. Eigenlijk is het simpel...
Nog even het plaatje van een splitter:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2016/4395a/split-att/HP-11667A-Splitter-User-figure-2-600pix.png

De denkfout zat er in dat je er van uitgaat dat alle poorten keurig 50Ω afgesloten worden.
Maar aan poort 3 hangt het testobject, en die kan van alles zijn.... Denk dat poort 3 kortgesloten wordt, dan zakt het knooppunt ook, en daarmee ook de referentie, die aan poort 2 hangt.
Als R1 0Ω is, dan valt daar geen spanning over, en stort het knooppunt dus minder in, en blijft de referentie beter op niveau :-) . Kortsluiten is natuurlijk extreem, maar hetzelfde gebeurt natuurlijk ook met reflecties,als de DUT geen mooie afsluiting is.

Teruglezend is dat ook precies wat HP me probeerde te vertellen. Op 2 manieren nog wel...

Verder heb ik geprobeerd de werking van de 87512A transmissie/reflectie test set beter te begrijpen. Omdat deze brug alleen met weerstanden werkt lijkt hij ideaal omdat het hele bereik van 10Hz tot 500MHz van de analyser benut kan worden.

Eerst heb ik de opzet van de brug van de VNWA uit het principe schema omgewerkt zodat het voor mij helder is:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2016/4395a/trans-reflect/meetbrug-VNA-principe-600pix.png

Zo is de brug duidelijk te zien. Denk dat de DUT (TEST) 50Ω is, en de brug is in balans. Die (on)balans wordt uitgelezen met een verschilversterker naar JP5.

Eerst vroeg ik mij af hoe dit differentieel uitlezen te realiseren is met de 4395A, maar eigenlijk is dat simpel: Je gebruikt de meetfunctie A/R (A gedeeld door R) Dat is dus al een verschilversterker... Ik heb de A en R inputs in het schema er bij gezet, en dan valt het kwartje :-)

Ik heb het schema van de 87512A naar dezelfde vorm omgewerkt:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2016/4395a/trans-reflect/meetbrug-87512-principe-600pix.png

En dan is meteen duidelijk dat dit precies dezelfde opzet is. Maar dan met verzwakking ingebouwd.

groet, Gertjan.

Hallo Gertjan,

Dank voor je heldere uitleg over die weerstandsbruggen. Met die letters A en R erbij wordt het in inderdaad een stuk duidelijker.

Voor wat betreft de bouw: het maken van 50Ohm sporen kan met een calculator. Daar komt dan na het goed invoeren van de parameters de spoorbreedte en de afstand naar naastgelegen referentieplanes.

Om je te inspireren wil ik je de bouwvorm van één van de dividers die hier ligt laten zien, de JWF 50PD-133: http://www.jfwindustries.com/documents/50PD-133_specsheet.pdf.

Wat je ziet is een klein printje in de aluminium behuizing. Het materiaal lijkt me geen FR4 materiaal maar één of ander RF materiaal. Wat de blauwe opdruk is, weet ik niet zo goed.

Wat duidelijk te zien is, is dat de connectoren heel kort zijn waardoor de behuizing heel kort op de print zit, dit is dus voor het massa pad, als ik Henk goed begrijp.

Omdat de print strak tegen de bodem aan zit, vermoed ik dat de behuizing meteen als 'ground plane' voor de sporen op de pcb dient om ze 50 Ohm te maken.

Dan de bouwvolgorde: eerst printje erin, dan connectors, dan solderen en dan afdekken.

Hopelijk heb je wat aan deze inzichten.

Groet,
Giovanni

miedema

Golden Member

Ha Giovanni,

Wow, die splitter ziet er sjiek uit!
Voordeel van die gefreesde behuizing is inderdaad dat de kast meteen het massavlak is. En inderdaad steekt de middenpin maar net uit het massavlak.

Dat zie je bij HP ook, de print zit op de bodem geschroefd, daarna de connectoren er in en gesoldeerd. Ik denk dat Henk ook zo z'n schakelingen opbouwt.

Dat speelt vooral ook met N connectoren, behalve de middenpin niks om aan te solderen. Met SMA heb je types waar je ook de groundplane van je print aan kunt solderen, en die zo aan de behuizing koppelen.

Ik zal op zoek gaan naar een online-calulator, bedankt.

groet, Gertjan

Hallo Giovanni,

leuke bijdrage aan de discussie. Dit plaatje zegt meer dan veel woorden. Hopelijk kom je hier met je eigen VNA ook verder mee.

Overigens is er bij Keysight, onder zoekterm HP11667A nog een aparte Applications Note te vinden: Differences in Application Between Power Dividers and Power Splitters. Veel van de informatie is inmiddels al bekend uit de andere publicaties. Over power splitters: "Only the input port has a 50 Ohm resistance, the other two ports have 83.33 Ohm impedance."

Als vuistregel voor 50 Ohm lijn op standaard printmateriaal wordt veelal 2.7 mm als breedte gehanteerd. Ik heb ook wel een uitvoering gezien met afgezaagde dubbelzijdige strip van 2.7 mm breed, gesoldeerd op printplaat. Ideaal om snel wat experimenten te doen.

Gr. N.

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen

Ha heer miedema,

Ik zal eens kijken welke materialen we standaard kunnen gebruiken.
Dat is wel zo handig voor de nabouwers ;)
De printbanen komen later aan de orde het beste is als je printmateriaal heb waarvan je nog geen praktische resultaat weet een proefje te maken.
Kom ik ook later op terug verder als je knutsel printmateriaal gebruikt is de reproduceerbaarheid 0,0 dus proberen.
Het bevestigen met M2 of M2.5 boutjes afstand net als bij de VIA's <1/8λ maar laten we eerst kijken of een en ander wel haalbaar is.

Een klein stukje voor het geheugen 8)7 we zouden een Transmissie/Reflectie adapter willen maken voor een scalar dan wel vector analyzer.
Het frequentie gebied van 5Hz tot 500MHz met een impedantie van 50 Ω .
In het hoogfrequent en microgolf gebied kunnen gebruik maken van grofweg twee modellen.

1- Een richtkoppel element.
2- Een weerstandsbrug.

Het eerste model heeft zeer goede eigenschappen maar is door de opbouw voor laagfrequent niet geschikt.
Transmissie lijnen werken niet meer goed te veel demping en ferrite heeft een te lage weerstand.
Alle andere modellen gebaseerd op dit systeem zijn dus niet bruikbaar denk aan hybride trafo wilkinson enz.
Rest ons type twee de Wheatstone brug is een weerstand model dus geen reactieve elementen lijkt te mooi om waar te zijn :o
Laten we eerst eens kijken wat doet een richtkoppel element.

Ik ben uitgegaan van een 10dB element maar dit kan uiteraard een ander waarde zijn.
Dit component moeten we zien te vertalen naar de weerstandsbrug.

de benamingen van poorten zijn dezelfde als boven.
Als we dit uitwerken in de gekozen tap demping komen we op de volgende weerstand waarde.

dit is de asymmetrische uitvoering even voor de duidelijkheid meestal is de brug van gelijke weerstanden maar dit is niet nodig om een brug balans te verkrijgen het gaat om de verhouding van elke poot dus (R1/R5=R4/R3 de verdeler welke dan ontstaat is b.v.b. de Owen verdeler dubbel L-netwerk ga zo maar door ;)
Als we de brug van de andere kant bekijken dus de gereflecteerde signaal kant dan zien we het volgende.

ook hier is de benaming gelijk.
De berekening staat in het plaatje signaal weg heen in het praktische voorbeeld van HP en dus de analyzer van @heer miedema is de totale tap demping -19dB.
Dit is mooi maar de brug is gebalanceerd en de generator is al geaard we zullen dus een trafo moeten gebruiken en zoals @heer miedema al eerder heeft aangegeven is dat het punt dus op deze manier hebben we het probleem weer op ons bordje liggen :( en zijn we eigenlijk weer terug bij af |:( de weerstand brug is dus niet de manier om het frequentie gebied te bestrijken.
Ik heb wat modellen gisteren laten draaien met stroom trafo maar dat gaat niets worden :'-( morgen eens verder kijken wat te doen.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Ha electron920,

Ik heb lang naar je uitleg zitten kijken, erg m'n best gedaan om te te zien wat ik kennelijk over het hoofd zie, maar kan je toch niet volgen....

De uitleg van het richtkoppel element ben ik het mee eens. We zien daar ook dat de load (uiteraard) aan massa hangt. Voor ons doel moet de coupler volgens mij andersom zitten als hier getekend (kijkend naar de load, waarvan we de reflectie willen meten), maar dat is hier verder niet van belang.

Nu ga je dat richtkoppel element omwerken naar een weerstandsbrug. Ik vraag me af of dat wel kan.... (een brug heeft nu eenmaal geen directionele werking)
Het is een andere meetopzet om hetzelfde te meten, maar dat wil niet zeggen dat het model van de èèn te transformeren is naar het model van de ander.

Mijn inziens gaat het in het eerste brugplaatje al mis. Nu staat de Up2, de spanning over de load, over R4. Maar die load zit aan massa, dus zou je daar R3 (of R5) voor moeten kiezen.
Ua, de uitgangsspanning van de coupler, het gewenste meetsignaal, staat getekend over R5. Maar dat zou R2 moeten zijn. Immers, de uitgang van de coupler is 0 als loadimpedantie gelijk is aan de bronimpedantie (=geen reflectie), en dat is hier de balans van de brug.

In het laatste plaatje komt er dan opeens een massa aan het midden van de brug hangen die er eerder niet was :o

Maar daar staat Ukoppel weer op de goede plek, in het midden van de brug. Dus verhuis in dat plaatje Zo met Up1 naar beneden, dan zit de load aan massa, en kan dat extra massateken weer weg, en zijn we het weer eens :-)

Natuurlijk is de uitgang van de brug gebalanceerd. Het is het verschil tussen de spanningen links en rechts in het midden van de brug. Die beide spanningen zijn gerelateerd aan massa, en kunnen we apart dus wel tegen massa meten. Dat doen we dan ook met de R en A ingangen van de analyser, en die rekent voor ons het verschil uit.... Voila :-)

Een andere indicatie dat deze opzet mogelijk toch kan werken is dat de 87512A weerstandsbrug de door Agilent aanbevolen brug is voor gebruik bij m'n 4395A analyser :-)

Dat wil natuurlijk niet zeggen dat deze opzet in alle gevallen de optimale manier is. Zodra je boven de 100kHz komt zou het goed kunnen dat de methode met coupler meer voordelen biedt. Maar in dat (voor mij als audio man erg belangrijke) lage gebied vanaf 10Hz is het de enige...

Ook hier voortschrijdend inzicht :-). Eerder verbaasde ik meer over dat de opzet van de analyser nog externe meetsets nodig had om een functioneel geheel te worden. Nu zie ik de andere kant: doordat die meetset aan te passen is aan de situatie is de analyser veel breder inzetbaar. Dus meer, verschillende, meetsets voor verschillende toepassingen is een goed idee.

Het puzzelen over jouw uitleg heeft me ook meer inzicht gegeven in de werking van de 87512 (mijn plaatje in m'n post hier boven): Die verzwakker in de meettak is dus ook bedoeld om de reflectie van de DUT (load) een (meer Ohms, minder afhankelijk van omgeving?)return pad naar massa te geven.

Ik ben van plan om binnenkort splitters te gaan maken. Om de bijbehorende functionaliteit alvast te gebruiken, maar ook om weer (bouw)ervaring op te doen. Schuif dus je praktische tips niet te ver naar achter. Anders komen ze (deels) als mosterd na de maaltijd :o.

groet, Gertjan

Ha heer miedema,

Het is correct als je stel dat de brug bezien van uit het gereflecteerde signaal andersom geschakeld moet worden :)
In een ander draadje heb ik tegen een persoon geschreven volg de pijlen.
Een reflectie brug staat altijd andersom geschakeld vergelijk het maar met een 45° aftak in je water leiding het water volgt de bocht ook maar in een richting elke richtkoppel element is hier voor bruikbaar ook je CATV aftakelement.
Mini circuit maakt bijvoorbeeld aftak elementen tot 1000MHz voor $32,- en deze zijn nog slechter als een R.M.S.(Tratec) aftakelement van €3.50 ;
De minicircuits is 50Ω en de TRatec 75Ω maar dat is het aanpassen van 1 weerstand lijn balans.
Dus de eerste tekening is in heen gaande richting normaal gebruik de tweede is in retour richting dus nog niet andersom geschakeld waarom nu is mooi te zien dat een asymmetrische brug zeker wel een richtwerking heeft net als het grotere broertje de transmissie lijn stuk.
In mijn vervolg had ik willen laten zien dat waneer je de balansarm doormidden knip je een R en een A heb gecreëerd zie uw tekening hellemaal mee eens.
Als ik mag voorstellen kunnen we eerst een praktische uitvoering van deze brug maken.
Overigens realiseer ik mij door met dit draadje bezig te zijn ik nog ergens een HP87512 moet hebben liggen 8)7
Als we een werkend exemplaar van de brug hebben kunnen we daarna verder met de symmetrische uitvoering dit is belangrijk voor de Zo=U/I meting hier heb al een idee over.
Het feritte materiaal is af fabriek al onderweg zal een week of twee duren.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Voor de calculator:

http://www.mantaro.com/resources/impedance-calculator.htm

Kies dan voor Microstrip en 'Width from Zo'. Dan kan je de parameters invoeren waarna de breedte van het spoor er uit komt.

Met SMA componenten moet je even kijken of je dan dubbelzijdig en enkelzijdig een referentie gaat gebruiken en welke betere eigenschappen heeft. Hier is al over gesproken in dit topic. Ben er zelf ook benieuwd naar.

Als je opzet bekend is en je gaat implementeren: misschien ook even kijken naar de invloed van de diëlektrische constante omdat het voorbeeld uit mijn vorige post een divider is tot 2 GHz. En daar wordt al RF pcb materiaal gebruikt.

(Wellicht ten overvloede.)
Dus mijn inzichten voor de print, resume:
- Connectoren bepalen (SMA, maar welke pcb bevestiging).
- Enkelzijdig refplane / dubbelzijdig refplane / hoe de behuizing erin mee te nemen.
- Invloed van pcb materiaal bekijken.
- Microstrip uitrekenen.

Als je gaat bouwen, bouw ik misschien parallel mee (als ik tijd heb). Bij mijn vader heb ik een freesbank tot de beschikking, dus eens kijken of dat wil helpen.

Groet,
Giovanni

Ha Giovannii,

Voor de berekening kun je uitgaan van een online calculator maar dit is niet voldoende.
Je zult het totale systeem moeten meenemen de aansluiting van connector naar print hier ontstaat inductie en stray capaciteit welke je moet verwerken in je transmissielijn.
Ook het aanpikken van componenten geven dit effect dus een simulatie is altijd nodig of een prototype.
Om de kwaliteit van je print materiaal te bepalen bereken een 50Ω strip en plaats twee SMA connectors en meet de strip de aanpassing elektrische lengte reflectiedemping.
In mijn draadje voor de tracking generator monteer ik de print onderst te boven hierdoor heb ik als diëlektricum lucht en is veel nauwkeuriger als het print materiaal.
We zullen moeten schalen naar verkrijgbare weerstand waarden en opnieuw of een simulatie of een prototype maken.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
rbeckers

Overleden

Over het PCB materiaal het volgende. FR4 is niet bij elke levering hetzelfde m.b.t. RF. Het te gebruiken RF PCB materiaal moet zo weinig mogelijk water bevatten.
Toch is het een tijd geleden gelukt een VCO op FR4 te maken van wat boven de 2GHz tot 4GHz.

Ha heer rbeckers,

Dat heb u goed ik schrijf ook

verder als je knutsel printmateriaal gebruikt is de reproduceerbaarheid 0,0 dus proberen.

maar om teleurstelling te voorkomen kan het niet genoeg benadrukt worden.
En het is zeker mogelijk om dit printmateriaal te gebruiken mijn actieve isolator op 8GHz werkt ook maar het kost veel meer tijd om het goed te maken.
Gelukkig is het geen massa productie ;)

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Heren,

Dank voor de leerzame aanvulling. Dit is erg interessant.

Wat betreft het simuleren van dit soort zaken, is daar een gangbare simulator voor (voor de knutselaar). Of is dit een klus voor de 'grote jongens' zoals ADS? Anders kom je snel uit op prototypes maken.

Een beetje een off-topic vraag over dat vocht in pcb's. Als er een bepaald percentage vocht / water in bijvoorbeeld FR4 materiaal zit, wordt dit dan minder over de jaren? In zoverre, kan dit dan invloed hebben op de eigenschappen van een HF / RF circuit wat er op ligt? Long term stability.

Groet,
Giovanni