 |
 |
  |
|
 |
||
 |
 |
|
 |
 |
|
 |
 |
|
 |
 |
|
 |
 |
|
|
|
||
Darek
Analizator antenowy 1-60MHz wg IW3HEV.
Vector Network Analyzer
Po zapoznaniu się z ta stroną zapraszam do przeczytania strony opisującej zmiany w analizatorze poprawiające pracę urządzenia! Ważne jest aby niektóre zmiany zacząć już wdrażać na początku budowy analizatora.
Analizator antenowy wg. IW3HEV jest bardzo ciekawym oraz przydatnym urządzeniem dla krótkofalowca. Umożliwia pomiar anten, balunów, obwodów antenowych (trapy), cewki, kondensatory, rezystory (badać np. czy są bezindukcyjne). Zastąpi całkowicie GDO/TDO, pomiar kwarców (dobór do filtrów kwarcowych) oraz prosty wobuloskop. Posiada bardzo dużo funkcji i zastosowań oraz dość prostą budowę. Do budowy jego jak zwykle przekonały mnie względy ekonomiczne, ponieważ urządzenia fabryczne o takich możliwościach i parametrach są bardzo drogie jak na moją kieszeń. Całkowity koszt budowy nie powinien przekroczyć 200zł. Schemat oraz opis budowy oczywiście znalazłem w Internecie. Dodatkowo znalazłem również osoby, które wykonały już takowy analizator i to głównie dzięki nim zdobyłem wszelkie informacje dotyczące budowy, montażu oraz uruchomienia. Główną osobą która dostarczyła mi wszelkich informacji był Jarek SP3SWJ ex SP2SWJ. To na jego stronie http://www.sp2swj.sp-qrp.pl/ są wszystkie niezbędne informacje dotyczące tego analizatora antenowego. Postaram się to jakoś zebrać w całość dodać swoje spostrzeżenia i przedstawić na mojej stronie.
Tak oto wygląda analizator zbudowany przez Jarka SP3SWJ
Więcej fotek analizatora Jarka SP3SWJ dostępne są pod tym adresem
[wer. z ekranem LCD] (dodatek do analizatora umożliwiający wyświetlanie wyników bez komputera) - schemat, strona autora
oraz nowa wersja do 180MHz - schemat
Wybrałem do budowy [wer. 3] a w zasadzie jest to wersja 3 plus. Ta wersja zawiera dodatkowy wzmacniacz w.cz. oraz wobuloskop o dynamice 30dB. Dodatkowo Jarek SP3SWJ wprowadził kilka zmian ułatwiających montaż.
Schemat analizatora
Zaczynamy od zapoznania się i przeanalizowania schematu blokowego oraz ideowego.
Płytka drukowana PCB
Następnym krokiem jest wykonanie płytki drukowanej. Można spróbować zaprojektować samemu taką płytkę od podstaw lecz jest to dość czasochłonne zajęcie i nie zawsze może się każdemu udać. Po konsultacjach z Jarkiem SP3SWJ okazało się, że on już zaprojektował i przetestował taką płytkę oraz posiadał do odsprzedania. Koszt samej płytki w wykonaniu Jarka to 45zł. Tak wygląda mozaika płyki wraz z rozmieszczeniem elementów. Natomiast poniżej widać zdjęcie płytki w wykonaniu Jarka prosto z fabryki.
Wygląd płytki z wierzchu.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd płytki od spodu.
Kliknij aby powiększyć.Mając załatwiony temat płytki można przejść do kompletowania potrzebnych elementów.
Kompletowanie częściSpis elementów do analizatora antenowego można pobrać tutaj. Ułatwi on zapewne zakupy w sklepie elektronicznym.
Sercem analizatora są dwa układy scalone Analog Devices AD9851 oraz AD8302. Są to dość drogie układy rzędu 100zł szt. u polskich dystrybutorów. Można również je spotkać na www.allegro.pl w podejrzanie niskiej cenie. Powodem jest to, iż ludzie sprzedający na allegro korzystając z ludzkiej niewiedzy starają się zarobić na sprzedaży darmowych sampli od producenta (choć jest to nielegalne). Można bowiem rejestrując się na stronie www.analog.com zamówić darmowe sample (pełnowartościowe próbki) z dostawą do domu.
Reszta części nie jest już tak kosztowna i można je zakupić w lokalnym sklepie elektronicznym (jeśli mieszkamy w dużym mieście) bądź wysyłkowo w jednym ze sklepów internetowych zajmujących się elektroniką np. www.tme.pl, www.seguro.pl, www.elfa.se, www.maritex.com.pl. Można też poszukać ich we własnych zapasach.Rdzeń na sprzęgacz kierunkowy "direction coupler" można nabyć np. u Janusza SQ5IZX. Oto jego oferta rdzeni jakie posiada.
Gniazda BNC można pozyskać ze starych kart sieciowych a gniazdo DB9 męskie z płyty głównej. Kondensatory, rezystory i cewki można zamówić w www.maritex.com.pl (zamówienie musi przekroczyć 30zł netto) natomiast generator kwarcowy oraz przekaźnik w www.elfa.se. Przekaźnik nie jest rzeczą, która jest bezwzględnie potrzebna. Jeśli zrezygnujemy z funkcji wobulatora przekaźnik staje się zbędny a zamiast niego robimy małą zworkę na płytce. Na www.tme.pl można nabyć układ scalony LT1252 i brakujące kondensatory których nie kupimy w www.maritex.com.pl. Układy TLC1549 są dość trudne do zdobycia. Udało mi się ustalić że można je zamówić kontaktując się z firmą www.piekarz.pl
Poza tym Jarek SP3SWJ ma zamiar oferować KIT-y do samodzielnego montażu ze wszystkimi częściami ale bez układów Analog Devices (cena jeszcze nie ustalona).
Wskazówki montażowe
Sposób nawinięcia sprzęgacza kierunkowego "direction coupler" przedstawiony został krok po kroku na zdjęciach.
Poniżej przedstawiam zdjęcia sprzęgacza w moim wykonaniu. Nawinołem go drutem pozyskanym z kabla UTP "skrętki" do sieci LAN. Niesteny nie miałem Kynaru bo był by do tego najlepszy.
Wygląd sprzęgacza kierunkowego w mojej wersji
Kliknij aby powiększyć. <W torze zasilania analizatora dobrze jest wstawić bezpiecznik polimerowy (POLYSWITCH), którego można pozyskać np. ze starej płyty głównej. Powinny być na przeciwko portów PS (około 2cm). Znalazłem je też na starych kartach sieciowych firmy SMC z wyjściem Ethernet 10Mbit oraz AUX.
Wygląd bezpieczników polimerowych (POLYSWITCH) jakie udało mi się znaleść.
Kliknij aby powiększyć.Bezpiecznik można rozpoznać robiąc pomiar omomierzem, powinien mieć zerową oporność. Następnie można zrobić test wpinając go w szereg w obwód z małą żaróweczką i amperomierzem. Robiąc zwarcie na żarówce prąd zwarcia po kilku sekundach powinien się ustabilizować pomiędzy 200 a 300mA a bezpiecznik powinien być gorący. Jeśli tak się dzieje to znaczy że znaleźliśmy właściwy bezpiecznik. Z testów moich wynika, że im mniejsze gabarytowo są te bezpieczniki tym szybciej się nagrzewają a tym samym odłączają układ od zasilania.
Oporniki R15 i R16 są bardzo istotne i trzeba je dobrać dość precyzyjnie aby oba wejścia układu AD8302 miały jak najlepszy SWR. Wg. Jarka SP3SWJ powinny one mieć wartość około 52-53om.
Przekaźnik sterowany jest poprzez ręczny przełącznik montowany w obudowie przez podanie masy na cewkę przekaźnika.
Kabel służący do podłączenia analizatora z komputerem jest zarówno kablem do sterowania analizatorem jak i kablem zasilającym. Zasilanie analizatora pobierane jest z portu USB (+5V) komputera a z portu LPT odbywa się sterowanie analizatora. Obydwa końce tych kabli zbiegają się we wtyczce żeńskiej DB9. Zalecane jest użycie kabla z ekranem ponieważ moga się w innym przypadku pojawić problemy z komunikacją między analizatorem a komputerem. Jeśli w komputerze nie posiadamy portu USB można zastosować zewnętrzny zasilacz wtyczkowy na napięcie 5V. W takiej sytuacji kabel USB stanie się niepotrzebny. Jeśli zamierzamy używać analizatora z nowymi laptopami może się zdarzyć że nie posiada on portu LPT. Jednym z rozwiązań tego problemu jest zastosowanie przejściówki USB<>LPT. Trzeba jednak uważać kupując taką przejściówkę bo może się okazać że mogą nie współpracować z analizatorem. Trzeba przed kupnem zrobić test takiej przejściówki w sklepie!
Wygląd kabla do analizatora w moim wykonaniu.
Kliknij aby powiększyć
Metoda lutowania SMD.
Lutowania części SMD można przeprowadzić nawet lutownicą transformatorową z odpowiednim grotem (tak właśnie lutował Jarek SP3SWJ i ten opis widnieje również na jego stronie)
Taki grot można np. kupić pod tym adresem. Niezbędna nam również będzie taśma do odsysania cyny (czyli specjalna linka miedziana nasączona kalafonią) , kalafonia oraz cienka cyna.
Bez taśmy do odsysania nie radzę zaczynać lutowania !!!
Przed lutowaniem czyścimy płytkę denaturatem i pokrywamy roztworem kalafoni. Potem wyrównujemy pocynowana płytkę w miejscu gdzie będzie lutowany scalak (zawsze jest tam odrobinę cyny po procesie cynowania płytki). Robimy to za pomocą linki (oplotu) i nagrzaną lutownicą. Wcześniej nagrzewamy grot i dopiero mocno nagrzanym grotem krótko dociskamy linkę do miejsca oczyszczania (nie pocieramy a TAMPONUJEMY!)
Zalecana kolejność czynności:
- pozycjonujemy scalak
- podczas lutowania zdecydowanie dociskamy scalak
- scalak przylutowujemy nóżką nr 1 małą ilością cyny
- sprawdzamy czy równo są nóżki
- scalak przylutowujemy nóżką nr 15 (po przekątnej) małą ilością cyny
- nie przejmujemy się nadmiarem cyny
- jeżeli scalak jest równo to dalej.....
- na ciąg nóżek kładziemy cienką warstwę cyny, tak jakbyśmy chcieli zewrzeć nóżki (nagrzewamy grot lutownicy i przejeżdżamy po cynie i nóżkach delikatnie aby nie wygiąć nóżek i w efekcie mamy PIĘKNE ZWARCIE pomiędzy większością nóżek, tak ma być!)
- tak robimy z obu stron
- nadmiar cyny usuwamy oplotem do odsysania lekko dociskając dobrze nagrzanym grotem (uwaga oplot mocno się nagrzewa)
- czyścimy płytkę denaturatem ...
- SCALAK przylutowany jak fabryka !!!Można oczywiście jeśli dysponujemy stacją lutowniczą wykonać to inną metodą. Wszystko zależy jakie mamy w chwili obecnej narzędzia w naszym warsztacie.
Ja posiadam taki oto zestaw do lutowania SMD.
Mój skromny zestaw do lutowania SMD.
Kliknij aby powiększyć.Montaż części na płytce
Dość ważna jest kolejność lutowania elementów jeśli chcemy aby lutowanie szło nam gładko. Zaczynamy od elementów pomiędzy układami scalonymi AD. Tak właśnie radził mi Jarek SP3SWJ i miał rację, ponieważ elementy te są malutkie i dość blisko układów scalonych. Gdybyśmy zaczęli od układów scalonych to wlutowanie później tych elementów wymagało by od nas niezłej gimnastyki. Następnie lutujemy układy scalone i resztę elementów R, C, L SMD. Potem lutujemy kondensatory elektrolityczne. Jak mamy je wszystkie wlutowane kolejnym krokiem jest wlutowanie przekaźnika a następnie sprzęgacza kierunkowego. Jeśli zrobimy to w innej kolejności będzie ciężko dostać się do punktów lutowniczych między przekaźnikiem a sprzęgaczem. Na końcu lutujemy generator kwarcowy oraz gniazda DB9 i BNC. Poniżej widać moją wersję analizatora.
Wygląd analizatora w moim wykonaniu.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd analizatora w moim wykonaniu.
(druga strona płytki)
Kliknij aby powiększyć.Płytkę analizatora antenowego dobrze jest zamknąć w metalowej obudowie. Można ją zrobić np. z laminatu dwustronnego docinając na wymiar poszczególne ścianki pudełka a następnie łącząc je za pomocą cyny. Etekt takiego wykonania pudełka widać u Jarka SP3SWJ na stronie. Bardzo proste i efektowne rozwiązanie.
Poniżej widać zdjęcia mojego wykonania obudowy. Obie strony laminatu połączyłem ze sobą cienkimi drucikami. Zrobiłem to wiercąc w każdym boku pudełka dziurkę 0,8mm a w nią wsadziłem drucik i zalutowałem z obu stron. Tym samym zewnętrzna część obudowy analizatora podłączona jest do masy. Rozmiary wewnętrzne pudełka to 55x83x13mm (szer.dł.wys.). Spód obudowy (między płytką analizatora a dnem) wyłożyłem cienką warstwą izolatora PCV aby obudowa bedąca masą nie zwierała się przypadkowo z płytką analizatora.
Wygląd obudowy z otworami na gniazda.
Kliknij aby powiększyć.Na obudowie zaraz koło gniazda DB9 umieściłem diodę LED sygnalizującą czy urządzenie jest podłączone do zasilania. Dioda ta podłączona jest zaraz za bezpiecznikiem.
Wygląd obudowy analizatora.
Kliknij aby powiększyć.Przełącznik załączający przekaźnik umieściłem zaraz koło gniazd BNC na obudowie.
Wygląd obudowy analizatora.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd obudowy analizatora.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd obudowy analizatora.
Kliknij aby powiększyć.
Aby obudowa ładnie wyglądała pomalowałem ją czarną farbą.
Wygląd obudowy analizatora po malowaniu.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd obudowy analizatora po malowaniu.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd obudowy analizatora po malowaniu.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd obudowy analizatora po malowaniu.
Kliknij aby powiększyć.
Wygląd analizatora gotowego do pracy.
Kliknij aby powiększyć.Oprogramowanie do analizatora
Najbardziej aktualne oprogramowanie pozwalające na pełne wykorzystanie analizatora dostępne jest pod adresem http://groups.yahoo.com/group/analyzer_iw3hev/ Jest tu również duża dawka informacji nt. analizatora i postępu zmian. Trzeba się zarejestrować aby mieć dostęp do wszystkich informacji zawartej na powyższej stronie. Natomiast oprogramowanie w wer. 1.15 można pobrać lokalnie tutaj.
UWAGA! Aby program się uruchomił należy w systemie w "Panelu sterowania" "Opcje regionalne" kliknąć "Dostosuj" i zmienić symbol dziesiętny z "," (przecinka) na "." (kropkę).
Jest również całkowicie inna wersja oprogramowania 1.45 napisana przez DC6JN pokazująca wyniki w nieco inny sposób. Jest to wersja posiadająca jeszcze dużo błędów i ciągle rozwijana.
Program pozwalający na dowolne definiowanie częstotliwości generatora kwarcowego do pobrania tutaj. Pozwala również ustawiać czestotliwości akustyczne. Program ten pozwoli nam na wykorzystanie analizatora jako generatora serwisowego.
Pierwsze uruchomienie
Analizator poprawnie zlutowany startuje od pierwszego włączenia!!! Nie ma żadnych problemów z uruchamianiem. Jedynie z czym można się spotkać to z problemem komunikacji analizatora z komputerem. Jak dowiedziałem się od Jarka SP3SWJ powodem takiego stanu rzeczy jest to iż układ AD9851 ma taką niedoskonałość, że czasami po włączeniu przechodzi w tryb serwisowy. Dlatego zalecana kolejność włączania analizatora wygląda następująco:
1. Podłączyć przewód LPT
2. Podłączyć przewód USB (czyli zasilanie)
3. Uruchomić oprogramowanieZ moich doświadczeń wynika, iż w przypadku gdy oprogramowanie analizatora po starcie źle coś pokazuje wystarczy go zamknąć i ponownie uruchomić. Jeśli to nadal nie skutkuje można wyłączyć oprogramowanie, wyłączyć kabel USB (czyli zasilanie) i ponownie włączyć kabel USB i oprogramowanie.
Procedura kalibracji analizatora
Procedura polega na podłączeniu do analizatora (sprawdzonego) obciążenia 50om bezindukcyjnego i dobranie tak wartości potenciometru od wzmacniacza aby jego wzmocnienie nie powodowało zniekształceń sygnału dostarczanego do sprzęgacza kierunkowego.
Przykładowy wygląd sztucznego obciążenia 50om.
Kliknij aby powiększyć.Ja osobiście spotkałem się podczas montażu analizatora z problemem nieliniowości pracy wzmacniacza LT1252. Po podpięciu oscyloskopu i wykonaniu pomiarów dostałem taką oto charakterystykę wzmacniacza. Pomiar wykonywałem oscyloskopem o zakresie 40Mhz. Charakterystyki są w skali liniowej.
Jak widać charakterystyka pracy wzmacniacza jest fatalna i nie można jej na takim poziomie zostawić. Po uruchomieniu programu analizatora i wykonaniu pomiaru rezystora 50om dostałem takie wykresy.
Z charakterystyk widać że nie są one dość płaskie.
Po analizie schematu doszedłem do wniosku, iż powodem tego stanu rzeczy jest kontensatror C42=27pF oraz opornik R5=1k w sprzeżeniu. Kondensator całkowicie usunołem natomiast R5 zmniejszyłem do wartości 560om. Po tych zabiegach uzyskałem taką oto charakterystykę pracy wzmacniacza.
Jak widać całkiem już ładnie pracuje.
Charakterystyka wzmocnienia jest prawie liniowa.
Oto pomiary analizatora wykonane przez SP2MKT i SP5XEA
specialistycznym sprzętem pomiarowym.Po uruchomieniu programu analizatora i wykonaniu ponownie pomiaru rezystora 50om dostałem takie oto wykresy.
Tu już widać że charakterystyki są w miarę płaskie i wydaje mi się, że więcej nie da się poprawić.
Pierwsze pomiary analizatorem
Pierwsze pomiary anten jakie zrobiłem jeszcze przed kalibracją mojego analizatora przedstawiają zdjęcia poniżej.
Pomiar anteny Inverted V na pasmo 80m.
Pomiar anteny Qubical Quad na pasmo 11m.
Pomiar anteny GP 5/8 na pasmo 11m.
Pomiar długości kabla.
Pomiary analizatorem (już po kalibracji tych samych anten co poprzednio)
Pomiar anteny Inverted V na pasmo 80m.
Pomiar anteny Qubical Quad na pasmo 11m.
Pomiar anteny GP 5/8 na pasmo 11m.
Pomiar anteny CB na samochodzie wykonany już przerobionym oprogramowaniem.
Pomiar kwarcu 31.950MHz (wykonany przez szeregowe włączenie kwarcu między wyjście VNA a wejście VOB)
A oto przykładowe pomiary tych samych anten ale inną wersją oprogramowania 1.45 by DC6JN
Kliknij aby powiększyć.
Kliknij aby powiększyć.Opis przystawki LCD umożliwiającej pracę analizatora bez komputera jest tutaj.
UWAGA! Jeśli chcecie podrasować swój analizator to zapraszam do zapoznania się z materiałami znajdującymi się na tej stronie.
Chciałbym na koniec podziękować wszystkim którzy pomogli przy budowie mojego analizatora antenowego a w szczególności podziękować Jarkowi SP3SWJ, który wspierał mnie swoją wiedzą i doświadczeniem. Bez jego pomocy i wytrwałości nie wiem czy dał bym radę sam pokonać wszytkie przeszkody.
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
Wszelkie
prawa zastrzeżone.
Strona zoptymalizowana do rozdzielczości 1024x768 i wyższej.
