2017年1月29日日曜日

RF Analyzer (Prototype)

P.1 RF Analyzer
P.2 MENU
 アンテナアナライザーを作りたいと思い、色々調べていた。その過程であれもできる、これも出来るということで纏めて作りこめれば便利だなと思いRFアナライザーを作ってみた。まだ試作段階であるが一応使えそうなことから掲載することにした。
 アナライザーというとちょっと恥ずかしい。RF用のテスターといった位置づけである。当然高級な測定器には遠く及ばないが、調整試験には十分活用できると思う。
 この手の測定器としてはJF3HZB 上保さんのFRMSが有名である。これを参考にさせていただいた。

【回路】
 回路構成は、DDS(AD9850)、LogAMP(AD8307),Arduino-nanoの3ブロックで校正している。
DDSで発信した信号をDUT(測定物)を通しArduinoのアナログ入力で読み取り解析・表示を行う簡単なものである。表示はPC等を使わずTFTカラー液晶に表示している。FRMSのようにPCを使って解析表示を行えばさらに見やすく、分析もより深くできるが、今回はTFTに表示しスタンドアロンで使える簡便なものとした。(というよりPCのソフトは作れないので。。。)
 DDSは例によって中華製のボードを使用した。このボードには問題もあるが、簡便に使える。
ボード上のクリスタル発振器は3.3V使用であるが、5Vで使用しているため多くの消費電流を消費すると共にかなり熱くなる。また出力についているLPFの特性が良くなく、高域になるとかなり出力が下がってしまう。今回の目的から極力広範囲でフラットな出力でなければ制度が落ちてしまう。
今回は直接出力を使い外部にLPFを設けた。このフィルターが重要であるが、今回簡便にπ型定型フィルタとしたが、もう少し検討したほうがいいかもしれない。作りやすさを優先した。
 LogAMP(AD8307)は優秀なログアンプでかなり正確に検出してくれる。今回の部品で一番高価なものである。測定物から出力される信号をこれで、dBをリニアな電圧に変換して出力される。これをArduinoに送っている。
 Arduinoはnanoを使用しているが、unoでも問題なく動作する。アナログ測定をするので、基準電圧として定番のTL431シャントレギュレーターを使用し2.5VをAREF入力に供給している。TFT液晶は大きいほど見やすいが、コンパクトにしたいことから、2.2または2.4inchi 240x320のものを使用。
 最近2.2inch液晶が品薄になってきているような気がする。2.4inchのほうが入手しやすいかもしれない。TFTドライバーがILI9341であれば使用可能だ。
 今回は高性能のAD8307をつかっているので、アースやシールド等作りこみによってノイズレベルが変化することから十分注意して作る必要がある。


【仕様】
 メニュー画面にあるように4つのファンアクションと2つの調整機能がある。

P.3 Signal Generator
(1)信号発生器

  DDSの信号を周波数を指定して出力する。
  周波数範囲 0-55MHz 1HzSTEP
  出力レベル -6dBm(~30MHz)
   これ以上はすこしレベルが下がる(1-3dB)






P.4 RF meter

(2)RF電力計
  
  RF電力を測定
  測定範囲 -60~+10dBm
   これ以下を測定する場合は、外部に増幅器を付ける。
   以上の場合はアッテネーターを付ける。
   くれぐれもオーバードライブに注意
      参考にmW , Vrms , dBμv 換算表示させた



P.5 frequency Analyzer

(3)周波数レスポンス

  DDSからスキャン信号を出力し測定物(DUT)の周波数特性を測定する。
  右のクリスタルフィルタは、9.75MHzのCB用のもの
  スキャン幅 10KHz
 ダイナミックレンジがもう少し欲しいところである。
 DDS出力に10dBのアンプをつけるといい。




p.6 Crystal response

 右は水晶を測定
 スキャン幅 100KHz 最高最低のレベルと周波数を表示
 幅が100Khz以下の場合は最高最低を再度細かくスキャンし測定する。







P.7 Antenna Analyzer

(4)アンテナアナライザー
 15MHz擬似アンテナを測定
 基本は周波数アナライザーと同じであるが、SWRを計算し表示する。
 測定には外部にリタンロスブリッジを付けて測定








P.8 Return Ross Bridge
リタンロスによるアンテナ測定の接続










P.9 DDS Adjust

(5)DDSクロック周波数調整
  DDSの基準クロック125Mhzはずれがあるので、ここで調整する。DDS出力を周波数カウンタに接続し、125MHzを変更しカウンタが10Mhzとなるようにする。
 補正値はROMに記憶される。







P.10 AD8307 Ajust

(6)AD8307 調整
  AD8307の出力も回路や個体差で変わるので、正確な0dBmと-50dBmを入力することにより補正できるようにしてある。
 補正値はROMに記憶される。







P.11 Noise level
参考までにAD8307入力オープン時のノイズフロアレベルです。
-60dBm










回路図とスケッチはダウンロードサイト




Hi, This is JA2NKD

I made a simple measuring tool (RF Analyzer).
When homebrew Radio  it can be used conveniently.


Thin Analyzer has 6menu. (see P.1)

1) Signal Generator
    0-55MHz 1Hz STEP (0-30Mhz Output -6dBm. 55Mhz is about -3dBm down)

2) RF Power Meter
    -60dBm - +10dBm

3) Frequency Response
     0-55Mhz filter,Cristal check,etc

4) Antenna Analyzer
    Added return loss bridge outside. Measurd SWR

5) DDS Adjust
    DDS Clock Adjast. Data is written EEPROM.

6) AD8307 Adust
    AD8307 output level adjust. Data is written EEPROM.

Hardware
  AD9850 DDS , AD8307 Log Amp, Arduino nano,TFT-LCD

Schematics & Sketch is my downloadsite.

Thank you.

73's
JA2NKD








2 件のコメント:

G0NMY Blog さんのコメント...

Thank you for sharing your analyser a very interesting project.
Its always good when I find new blogs for amateur radio, we have a great community.
thank you and 73 de Mark G0NMY

Matsuura Ryuu さんのコメント...

Hi,Mark
Thank you for having interest in my BLOG.
I'm very glad & happy.

Let's enjoy homebrew.

73's
JA2NKD Ryuu