2017年2月8日水曜日

RF Analyzer Case in (Ver.1.0)

前回紹介したRF Analyzerをケースに入れ、バグ取り等修正を行い、1号機として完成した。

Fig.1 OUT-1

【ハードウェア】
 ケースはTAKATIのYM180 (W:180,D:140,H:40)。 今回プロトタイプの基板をそのまま収容したためこの大きさとなった。専用基板を作ればさらに小型化が可能だ。現在いつもお世話になっているKさんがプリントパタンを作ってくれているので、これが出来上がれば、また紹介したい。

Fig.2 OUT-2

 内部は、プロトタイプでユニバーサル基板を使用して作った基板そのものである。左からDDS基板、中央は下部にArduino-nano基板、上にLCD用レベルコンバータ基板、右にAD8307ログアンプ基板である。パネル面に2.2inchTFT-LCD、スイッチ、ロータリーエンコーダー。

Fig.3 Inside1
 AD8307の入力部分にはパッチンコアをつけている。これでノイズフロアが-5dB以上下がった。電源コードにもメガネコアを取り付け外部からのノイズ防止としている。AD8307は広帯域且つ感度がいいので十分ノイズ対策が必要だ。この対策は試行錯誤で組み上げてから対策していくほか無い。

Fig.4 Inside2

【基本仕様】


 Hardware
  • MPU        Arduino-nano uno
  • DDS        AD9850
  • LogAMP   AD8307
 Software
  • Arduino IDE    1.6.12
  • Sketch       fra1_00.ino (My Download Site)
  • Schematics         RF_analyzer.jpg (My Download Site)
  • Libraries             ucglib.h
                             Rotaly.h


 測定機能

  1. Signal Generator        0 - 55.000.000MHz
  2. Power Meter      -60dBm - +17dBm
  3. Frequency Analyzer  F: 0-55MHz 0-30MHz ±1dB 30-55Mhz ±2dB
  4. Antenna Analyzer      F: 0-55MHz  SWR 1.002 - 17
校正機能

  1. DDS Adjustment       DDS Clock Adjust (125MHz)
  2. AD8307 Adjusment   AD8307 level Adust

【取説】

Fig.5 MENU
「MENU」
 電源を入れると右のメニュー画面が現れる。
 MENUスイッチを押すたびに下にスクロールするので希望の機能を選択し、ENTERスイッチを押す。
 選択されている機能は赤く表示されている。





Fig.6 SG

「Signal Generator」
 信号発生器でDDS(AD9850)からフィルターを通して出力している。
 出力可能周波数は0(停止)~55MHz。
 出力レベルは-9dB~-11dBm

 ロータリーエンコーダーを使用し希望周波数にあわせる。
 エンコーダーのSTEPは、← →矢印で10MHz-1Hzに変更する。



Fig.7 DDS OUT Level

 Fig7.はDDS出力レベルをFrequency Analyzerで見たものである。30Mhz位まで-1dB 55Mhzまで-2dB位の変化がある。これは内部のフィルターの影響が多いと思われる。ノーマライズすると良いのであるが、Arduino-nanoではメモリー等無理である。
 今後もう少し検討したい部分である。







Fig.8 Noise Floor

 Fig.8は、AD8307入力をオープンでそくていしたもので、ノイズフロアを示している。-65dBm位で広帯域入力としては上出来では無いだろうか。AD8307の上限が+17dBmなので82dBのダイナミックレンジとなる。








Fig.9 Power Meter

「Power Meter」
 -60dBm ~ +17dBmまで測定可能。合わせてmW,Vrms,dBuVに変換した値を表示する。
 AD8307直接入力なので、くれぐれもオーバー入力しないように、アッテネーター等を付けて測定することが望ましい。また低レベル測定の場合は、広帯域アンプを付加して測定する。






Fig.10 Freq Analyzer1

「Frequency Analyzer」
 MENUを選択するとFig10.のコンフィギュレーション画面が表示される。ここで測定したい周波数範囲(Start、Stop)を入力。
 ← →スイッチで1,2,3を選択しENTERを押すことにより周波数セット画面になるので、エンコーダーとSTEPで設定する。
3のRef setでリファレンスレベルを変更することが出来る。






Fig.11 Filter Analyze1

 Fig11は9.785MHzのCB用クリスタルフィルタを測定したもの
 周波数START 9.780000MHz STOP 9.790000MHzの10KHzSPAN
 DDS出力は直接入力
 帯域4Khzで、スカート部分で確認できるのは-55dB程度








Fig.12 Filter Analyze2 

 Fig12は、上記フィルタ試験で、DDS出力に10dBの広帯域アンプを付け測定したもの。ダイナミックレンジが増加しスカート部分も延びて見える。
 尚SPANを20KHzにしているので、細く表示される。
 レベルの最大最小マーカーも表示している。
 マーカーはSPAN100Khz以下の時に測定表示する。位置変更は出来ない。





FIG.13 LPF Anlyze

Fig13.は7MHz用のLPFを測定したもの。
周波数範囲は0~30MHz SPAN 3MHz/DEVなので9Mhzで落ち始めていることが判る。









Fig.14 Crystal Analyze

Fig14.は10Mhzのクリスタルを測定したもので、fs,fpが綺麗に表示されている。fs-fpは22Khz位であった。
精度はDDSの精度によるため、DDSクロックを下記にでてくる調整試験で調整することにより向上する。目安としては十分と思う。







Fig.15 Antnna Analyze1

「Antenna Analyzer」
 MENUで選択するとFrequency Analyzerと同じ周波数範囲設定コンフィグレーション画面が出てくるので周波数を設定し、再度MENUを押すことにより測定画面が出る。
測定にはリタンロスブリッジを使用している。測定方法は前節で紹介している。
 Fig.15は15Mhzダミーアンテナを接続したもので綺麗にディップしている。SWRは1.05と表示されている。




Fig.16 Antenna Analyze2

Fig.16は当局の21,28,50トライバンドビームをアナらイズしたもので
21,28は綺麗にディップしている。50Mhzは今一あっていないことがわかる。43Mhzのディップも気になる。オートチューナーをつかっているのであまり気にしていなかったが、再調整が必要だ。
中々便利である。
中央のグリーンの横線はTFTの故障であるので無視願いたい。








Fig.17 DDS ADJ

「DDS CLOCK Ajustment」
 DDSのクロックである125Mhzは正確で無い。
DDSから10Mhzが出力されるので、周波数カウンターに接続し10Mhzになるように125Mhzをロータリーエンコーダーで調整する。概ね高めのようである。調整には十分エージングしてから行うこと。





Fig.18 AD8307 ADJ
「AD8307 Ajustment」
 AD8307からdBmをログ変換した電圧が出力されている。その変化(傾き等)を自動調整する。AD8307にボリュームを付けて変更できるが、今回は自動化した。
 信頼できる信号発生器で最初に0dBmを入力する。その後ENTERキーを押し次に-50dBmを入力する。再度ENTERキー押すことにより計算されROMに記憶される。信号発生器が用意できない場合は、初期設定値のままで使用すること。





Fig.19 Comparison

 「比較」
  Fig.19は、NET Analyzer2種類とプロトタイプのRF Analyzerと波形比較をしたものである。ダイナミックレンジ以外はほぼ同じ様な波形が観測できている。



  今後の課題として、DDSの周波数範囲の拡大や、出力の平準化等を検討したいと考えています。レベルとしてはアナログテスターレベルだと思いますが、これでも十分自作には活用できると思います。ご意見、質問等があればコメントかメールを頂ければ幸いです。
いやーー Homebrew is very interesting ですね。

Hi,My Homebrew friends in the world

Sorry,My English is poor.
Many efforts are necessary to me to write it by English.
I'd like to write it by English in the future.
If there are questions, please write a comment or send a mail.

73's
JA2NKD Ryuu




















39 件のコメント:

匿名 さんのコメント...

素晴らしい内容です!
kitにしていただけると大変うれしいです。

Matsuura Ryuu さんのコメント...

コメント有難うございます。
 キットで売れるようなレベルのものではありません。あくまで趣味の範疇です。今仲間の人たちがプリント基板を検討してくれています。うまくいけば基板の公開ができるかもしれません。
 部品点数も多くないので頑張って自作しましょう。

JA2NKD

Charudatt Uplap さんのコメント...

great project , I am making one.

Any chance of making it , using Si5351 ?

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Charudatt
Thank you good comment.I'm very glad.

Si5351 is very useful PLL-IC, I think.
But that output is square pulse, and have many spurious upside & underside on target frequency.
It's not good for frequency response analyzer,I think.
In particular, underside spurious is no good.

Let's enjoy homebrew.
Thank you.

JA2NKD Ryuu

pastilha pham さんのコメント...

您好 看到您这个很有意义 想做个UV段的 用AD9910或者9951 +++AD8302 是否更好的VNA
功率方面是AD8307 不知道您是否能够尝试 更高的频率 可惜我不会编程

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Pastilha Pham
Thank you comment.
Sorry I can't understand Chinese.
AD9910 & AD8302 these are so difficult for me.

73's
JA2NKD

Hiromichi Harada さんのコメント...

前略 松浦OMの公開されたアナライザー現在自作を目指して部品集めをしています。現在UNOとかNANOとかで学習していますが。今回公開されたYOU TUBEを拝見してぜひともチャレンジしたくご教授よろしくお願いいたします、
from
JA2JKE
HARADA

Matsuura Ryuu さんのコメント...

原田さん コメント有難うございます。
2エリア どちらでしょうか?名古屋は大雨だったようですが。大丈夫でしたか?

RFアナライザー、自分で言うのもおかしいですが、結構便利です。
現在少しソフト変更しようと思っています。ハードは同じです。改良したらまたblogにUPします。
製作過程で何か疑問でもあればコメントなりメールなりお送り頂ければサポートいたします。

Hiromichi Harada さんのコメント...

松浦OMこんばんは部品はOPAMPとレベルコンバーター以外はほぼ届きました。NANOの互換に書き込むつもりです。IDEは一番新しい1.8.3一度ブレッドボードに組み上げてテストしてみます。OMのスケッチを使わせいただきたいので了解お願いします。
とりあえずNANOでのコンパイルしてエラーが発生してもほとんどエラーが出でもリストを見るだけで対処できないと思います調べて解決不可能が発生したらその時はぜひアドバイスお願いします。LCDは2.2が届きましたあとはOPAMP基盤とレベルコンバーター制作です。
今年の夏は例年になく暑いです。新幹線三河安城駅から270度方向10分くらいのところです安城市。昔は依佐美の無線塔があったところ南に1kmのところに住んでいます
原田

Matsuura Ryuu さんのコメント...

原田さんコメント有難うございます。
依佐美の無線塔 懐かしいですね。
若かりし頃、名古屋で仕事をしているときに三河担当で下ので、良くあの辺りを走り回っていました。
IDEは1.8.3でもOKでした。
昨日Ver1.06をUPしましたので、そちらをダウンロードしてみてください。
完成報告お待ちしております。

Hiromichi Harada さんのコメント...

コンパイル不良の原因は使ってるマルチランゲージのWIN10PROが原因でした。JA版のWIN10にしたらすんなりとコンパイル出来てNANOとかPRO MINIに書き込めました、くみ上げて動作試験までこぎつけたいですブレッドボードでエンコーダーはクリックなしに改造しました。レベルコンバーターはAKIのものを使いました。

Matsuura Ryuu さんのコメント...

原田さん コメント有難うございます。

Windowsでも色々有りますね。
私は無線関連のソフトはWindows7でやっています。
Windows10は主に一般の用途で使っています。

いづれ7のサポートが終わったら10に移行せねば戸は思いますが、今一なじめません。
エンコーダー処理は今一で取りこぼしが有りますが、受信機ではないので良しとしています。
サトーで売っている100パルスのエンコーダーが安くて動きがいいです。受信機用に使っています。秋月に25パルスですが、ノンクリックも置いて有りました。
また製作情報等お知らせ頂ければ参考になります。

Azzam さんのコメント...
このコメントは投稿者によって削除されました。
Azzam さんのコメント...
このコメントは投稿者によって削除されました。
Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Azzam
Thank you comments.
If you have any questions,please contact me.

Let's enjoy homebrew.

73's
JA2NKD Ryuu

CN8LI Said さんのコメント...

Hi Mr Ryuu
My call is CN8LI and my name is Said from Morocco.I am a fan of homebrew.I've finished my 2nd TRX 4 bands hf+6m with 5watt 6 months ago.I ve just finished the K1TRB Yana and want to built your Rf Analyzer.Please can i use a 2.4 or 2.8" tft and also a AD9851 DDS in place of the AD9850.My preferred band is 6m.Very thanks & 73s de CN8LI/Said.

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Said
congratulations.
It's very good 2.4or2.8 inch TFT & AD9851.I think.
Please make your work public on the your blog or website. I expect it.
I think that many homebrewer authors will refer to it.

Let's enjoy homebrew.

73's
JA2NKD ryuu

CN8LI Said さんのコメント...

Hi Dr Ryuu.Vy tnx for your quick answer.Very pleased to know that the 2.8" tft and the AD9851 will work without changing code in the fra1_08.ino .
Vy happy to see that 6bands (NE602) Transceiver work.I have built my 1st TRX 20m from F6BCU design.
73s de CN8LI/Said.

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Said
If you slightly change the sketch, you can extend it up to 70 MHz with the AD9851.

6 BANDTRX had a hard time making it. At high frequencies, the performance will be slightly degraded. I want to modify it a bit more.

Let's enjoy homebrew.
Have a nice weekend.

73's

JA2NKD Ryuu

匿名 さんのコメント...

Hi Mr Ryuu.
Sry for the delay to answer.can you please send me the correct sketch to work with the AD9851.Can i use the AD8307 found in the Aliexpress ??
https://www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initiative_id=AS_20171213010748&SearchText=ad8307+module.

I finished this summer a 3 HF/6m bands BITX with 5w (2SC1971).

cn8li73.blogspot.com

Vy tnx in advance for your help dr Ryuu.73s de CN8LI/Said.

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Said
Operating with the AD9851 has no problem.
But I have not made sketches yet. I have not checked the operation.
I will make it if absolutely necessary.
In that case, the frequency can be expanded up to 70 MHz, but review of filters etc. is also required.
what should I do?

Although it thinks that this is usable although it is an AD 8307 module, I think that it will be necessary to review the interface depending on the circuit of the module.

73’s
JA2NKD Ryuu

CN8LI Said さんのコメント...

I will make a project with your AD9850 setup first because my goal is the xtal ladder screen.Vry tnx for yours answers dr Ryuu.73s.

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Ok Said
I understand.
Please contact me when sketching of AD9851 is required.

Let's enjoy hombrew.

73's
JA2NKD Ryuu

qmsslab さんのコメント...

Hi sir Ryuu
Very nice making and useful gadget.
I learning a lot from you.
Thank you

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Qmsslab

Thank you good comments.
I'm very glad.

let's enjoy homebrew.

73's
JA2NKD Ryuu

VU2ESH Rajesh さんのコメント...

Hi sir the 2.8 tft spit display gives only white screen is any software change needed ?? De vu2esh@gmail.com

VU2ESH Rajesh さんのコメント...

Hi sir the 2.8 tft spit display gives only white screen is any software change needed ?? De vu2esh@gmail.com

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Rajesh

What type TFT do you use?
TFT driver is ili9341 type only.

OK?

JA2NKD Ryuu

VU2ESH Rajesh さんのコメント...

Thanks for the response , my TFT is 2.8 SPI 240x320 V1.1 (TJCTM24028-SPI),i have simply downloaded the folowing sketch downloaded from ur download site
"
/***************************************************
RF tester Ver. 1.08
RF Analyzer
Arduino-nano IDE 1.8.1
LogAmp AD8307
DDS AD9850
2017.11.01 JA2NKD Ryuu Matsuura
Copyright(C)2017.JA2NKD.All rights reserved.
****************************************************/


#include "SPI.h"
#include "Ucglib.h" // Ver 1.4.0
#include // Ver ???
#include

/*
* Hardware SPI Pins:
* Arduino nano sclk=13, data=11
*/

const byte __CS=10;
const byte __DC=9;
const byte __RST=8;
const byte DDS_RST = 4;
const byte DDS_DATA = 5;
const byte DDS_FQ_UD = 6;
const byte DDS_W_CLK = 7;
const unsigned long TWO_E=4294967295L; // 2e32 AD9850,9851
const byte DDS_CMD = B00000000; // AD9851 B00000001
const byte AD8307 = A5;
const byte sw_menu = A0;
const byte sw_enter = A1;
const byte sw_right = A3;
const byte sw_left = A2;
Ucglib_ILI9341_18x240x320_HWSPI ucg(__DC, __CS, __RST);
i wil try to post my RF analyser board folowing JA2GQP design for PCB
Regards .,..RAJESH

VU2ESH Rajesh さんのコメント...

Sir thank you very much for the guidance ,today the RF analyzer i build started working,the issue was the Display driver ,i used the CD 4050 and now replaced eith place of the 74HC4060B,the 2.8TFT started working.The rest of the testing to take on...thank you very much. DE vu2esh..Rajesh

VU2ESH Rajesh さんのコメント...

Sorry 4050 monly

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Rajesh

I am glad that the problem was resolved.
congratulations.

73's

JA2NKD Ryuu

SQ5EKU さんのコメント...

Great design. It works 100 percent.

73's
SQ5EKU Robert

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Robert

Thank you good comments.
Has RF analyzer worked well?

Let's enjoy homebrew.

73's

JA2NKD Ryuu

SQ5EKU さんのコメント...

Worked :)
http://sq5eku.blogspot.com/2018/03/analizator-rf-z-wyswietlaczem-tft-v2.html

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,SQ5EKU

Very good job.
Congratulations on completion.

73's

JA2NKD Ryuu

CN8LI Said さんのコメント...

Hi Mr Ryuu.
I am very happy to announce that i finished your great project and i put it in my blog :
http://cn8li73.blogspot.com/
Very thanks & regards Ryuu San.

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,CN8LI Said
Congratulations. And Good job.
I visited your blog.
Shield case is a good idea.
If it is changed to AD9851 it is possible up to 70 MHz. At that time, unless the output level is averaged, the output level difference becomes large.

Let's enjoy homebrew.
73's DE JA2NKD Ryuu

CN8LI Said さんのコメント...

Very thanks dr Ryuu.Sure i will change to the AD9851 as i received it from Ebay and will put an ALC.Regards & 73s de CN8LI/Said.