Spectrum Analyzer
onder constructie
Ik was al geruime tijd opzoek naar een bouwbeschrijving van een spectrumanalizer(SA). Helaas was er bijna geen beschrijving van een SA met een serieuze opzet te vinden. Uiteindelijk ben ik gestuit op een ontwerp van "Matjaz Vidmar, S53MV". Hij heeft een SA beschreven met een goed doordachte opzet. Daarom heb ik ook besloten om zijn beschrijving als uitgangspunt te nemen. Sinds kort heeft "Matjaz Vidmar, S53MV" zijn ontwerpen openbaar gemaakt op zijn site. het is ook een echte aanrader om daar eens te kijken.
Ik ben vrij laat begonnen met het documenteren van het project. Daarom heb ik geen foto's van de SA in een vroeger stadium. Ik ben pas begonnen met foto's maken toen ik begonnen was met de tracking generator.
Als basis voor mijn SA heb ik gekozen voor een oude Philips oscilloscoop (PM3252). Deze scoop was ideaal voor het ombouwen naar een SA. Doordat de scoop vrij groot is en omdat het display in een hoek zit zodat je meer ruimte hebt om iets in te bouwen. Ook was de scoop onderverdeeld in verschillende compartimenten. Echter zaten er nog wel wat haken en ogen aan. Er was geen trafo meer aanwezig en diverse printen waren zover vervallen dat de onderdelen er van elende af vielen.
Spec
Spectrum analyzer met ingebouwde tracking generator
Frequentie bereik 0 tot 1.9GHz
dynamisch bereik ± 90DB
Hier is de SA te zien met een antenne aangesloten op de ingang (sweep 0 tot 400mhz bw: 700khz)
Hier is de SA te zien met 2 kleine draadjes (±1.5cm)op de ingang de SA
en de uitgang van de tracking generator.
Hier is de uitgang van de tracking generator direct op de ingang van de SA gekoppeld. Helaas is de response niet helemaal recht. In het midden van het bereik van de SA is een dip te zien. Dit komt doordat de 1e VCO een dip vertoond rond de centerfrequentie. verder zakt de response op het einde in elkaar. Dit komt doordat het kantelpunt van de filter(In de SA en de uitgang van de tracking generator) op 1.75GHz ligt. Ook is het uitgang's vermogen waarschijnlijk niet hoog genoeg om de mixer voldoende in te sturen.
Ik ben nog wel van plan om een verbeterde versie van de VCO+mixer te maken zodat de dip in het midden van de response recht getrokken word. Ook is de response over het hele bereik wat grillig. dit is voornamelijk te danken door de verbinding tussen de VCO en de mixer. Ik vermoed dat het te danken is aan de SMA connectors die ik gebruikt heb om de modules met elkaar te verbinden.
Dit zijn 4 printjes die bestemt zijn voor de tracking generator van de SA.
Bij het bovenste printje (1e printje) gaat het om de Mixer + LPF.
Bij het 2e printje gaat het om een versterker die het signaal van de 1e VCO moet versterken tot een niveau van ongeveer 13DBm.
Bij het 3e printje gaat het om de uitgangs versterker van de tracking generator.
Op dit printje word tevens het uitgangs niveau bepaald en terug gekoppeld naar de AGC zodat het uitgnangs niveau constant blijft.
Het 3e printje is de AGC + LPF deze past het niveau aan dat naar de mixer gaat. Hierdoor word het voor gezorgd dat het uitgans niveau constant blijft.
Hier zijn de geassembleerde printjes te zien.
Hier zijn nogmaals de zelfde printjes te zien maar dan ingeblikt.
Ook zijn hier 2 andere printjes op afgebeeld. het gaat hier om een mixer + LPF voor de spectrumanalyzer ingang en om de wideband VCO.
Hier is te zien dat ik de SA weer eens uit elkaar heb gehaald.
Dit was nodig om bij de PLL module te komen van de Tracking generator.
Omdat ik een kristalfilter heb toegevoegd was het nodig om de PLL bij te stellen zodat de Tracking generator frequentie gelijk loopt met de scan frequentie van de SA.
Het grote probleem was echter het vinden van een geschikte kristal.
Er zat een kristal in de PLL van 8.2MHz echter had ik een kristal nodig van 8.4MHz om de PLL goed af te kunnen regelen.
Uiteindelijk is het een 8MHz resonator geworden.
Deze zijn over een veel groter bereik te regelen.
echter een nadeel is dat de nauwkeurigheid een stok geringer is.
Daarom heb ik besloten om de PLL in geringe mate regelbaar te maken met behulp van een varicap en een potmeter aan de achterkant van de SA.
Nu heb ik altijd nog de mogelijkheid om de Tracking generator bij te regelen zodat de Tracking generator ook te gebruiken is met smalbandige kristalfilters.
Op deze foto is de PLL te zien van de Tracking generator(module zonder afdekking).
De andere afgebeelde modules zijn de: VCO(module naast de PLL) de mixer(naast de PLL en VCO) en de versterker(laaste module)
Deze foto laat de response zien van de Tracking generator direct op de SA ingang met de kristalfilter als bandfilter.
Hier is te zien dat de modules goed zijn ingepakt.
Als dempings materiaal(microwave absorber) heb ik staalwol gebruikt dat ik in zakjes heb gedaan.
Dit allemaal is nodig om narigheid van de Tracking generator en de onderlinge modules van de SA te onderdrukken.
Hier een foto waarbij het meeste dempings materiaal weg is gehaald.
Deze foto laat de 2e VCO zien na dat ik wat heb getweaked om de impedantie te matchen.
Deze foto laat de 1e VCO en de 1e mixer zien.
Ook hierbij heb ik wat getweaked aan de microstip line's van de VCO om de impedantie te matchen.
Op deze foto is de verbeterde response te zien van Tracking generator naar de SA.
De response is nog steeds niet helemaal recht maar toch aanzienlijk verbeterd.
de rimpel is van ongeveer 10dB naar ongeveer 4dB gegaan.
Ook is op deze foto redelijk goed de marker te zien van de Frequentie counter.
Het valt misschien op dat de marker erg groot is.
Ik heb extra de gate time vrij lang gehouden zodat ik een resolutie heb van 100KHz.
Ook valt misschien op dat het ingang's niveau dat aan word gegeven op het display met 541dBm veel te groot is.
Dit komt omdat de software van de microcontroller nog niet af is.
Deze foto laat de response zien van een cavity filter van 1588MHz.
Hier nog een foto van de cavity filter op 1588MHz met een BW van ongeveer 45MHz.