A la pregunta de VNA o dispositivo japonés-chino

"¿Y entonces fue posible?"

En una publicación extrema, Jack Hansley mencionó un dispositivo que apareció recientemente en Internet, llamado NanoVNA, o un analizador de red vectorial portátil (VAC) de pequeño tamaño en el rango de 50 kHz-900 MHz con un costo de $ 50.

¡Cincuenta dólares, Carl!

Como escribió Jack, no hay razón para NO comprar un dispositivo a ese precio, y estoy completamente de acuerdo con él. No es que trabaje constantemente en dispositivos de radio, pero pedí este dispositivo a Ali y espero hasta que llegue para asegurarme de los parámetros. Los afortunados que ya han logrado adquirirlo generalmente están satisfechos, aunque hay matices. Si crees en la información, entonces fue desarrollada hace bastante tiempo (hace tres años) por cierto japonés, y presentó las fuentes en Git, y este año los chinos comenzaron a duplicarla y venderla abruptamente (el dispositivo, por supuesto, no japonés).

Aquellos en el tema entendieron de inmediato lo que estaba sucediendo, por lo demás, explicaré que el precio del VAC comienza en $ 3 mil, y nadie sabe, excepto dónde R&S dónde termina. Puede comprar un VAC relativamente económico con un rango dinámico de 120dB y una frecuencia de hasta 1500MHz por 176,000 rublos, y esta es una cifra característica. Por lo tanto, muchos entenderán mi renuencia a esperar a que llegue el dispositivo e inmediatamente entenderán cómo está organizado y por qué funciona, especialmente porque todos los códigos fuente están abiertos.

Voy al git del desarrollador, miro el diagrama y empiezo a aturdirme un poco.



Omitimos el microcontrolador, la pantalla táctil y los botones (aunque hay una mecedora divertida), esto es completamente poco interesante y ordinario, miramos el medidor.

En primer lugar, observamos un generador programable (sin él es difícil imaginar el VAC) y observamos el conocido (y económico) m / s Si5351A. Pero después de todo, su rango de frecuencia de salida claramente no es de 900 MHz. Tomo la fecha, tal como está, la frecuencia de salida es de hasta 200 MHz, además, la señal de salida es básicamente Carbón directo (esto es con lo que bromeamos) y no hay seno.

Bien, sigamos adelante y veamos tres mezcladores balanceados en m / cx SA612AD (osciladores locales explícitos). Aquí lo mismo, en una entrada la frecuencia permitida es de hasta 500 MHz, en la segunda hasta 200 MHz, por lo que el rango de 900 MHz claramente no se extiende.

Y luego, por alguna razón, las salidas de los mezcladores se alimentan a las entradas del m / c TLV320AIC3204 (códec de audio), aunque el MK incluye un ADC que no es peor tanto en velocidad como en resolución. En general, no es un circuito, sino continuos malentendidos, y cómo TI puede proporcionar el rango de frecuencia reclamado sigue siendo un misterio.

Invito a los lectores a pensar y responder la pregunta.

En principio, ya hay suficientes datos, pero yo (como persona honesta) daré dos consejos más:

1. el rango dinámico del instrumento es desigual: 70 dB (50 kHz-300 MHz), 60 dB (300 m-600 MHz), 50 dB (600 m-900 MHz),
2. En el foro, un gato de radio le preguntó a alguien si era posible extender el rango a 1200 y ellos respondieron razonablemente (con el espectrograma adjunto) que el séptimo armónico ya era demasiado débil.

Bueno, incluso si esta es exactamente la forma en que aplicamos una mezcla de frecuencias al dispositivo en estudio, pero para obtener una característica, necesitamos separar algunas frecuencias de otras y medirlas por separado, lo que significa que necesitamos filtros sintonizables de paso bajo, banda estrecha después del oscilador local (o de paso de banda y de alta frecuencia sintonizable). él) no es una tarea elemental, aunque es realizable. Pero simplemente no hay filtros en el circuito, y las pocas cadenas RC que están en el circuito correspondiente no pueden realizar dicha función. Y, sin embargo, el dispositivo funciona, ¿cómo?

Se me ocurrió una idea que inicialmente parecía ingeniosa: introducimos una pequeña desafinación en la frecuencia del mezclador. Luego, en la primera entrada del mezclador tenemos f + 3 * f + 5 * f + ..., en la segunda entrada f1 (f-Δf) + 3 * f1 + 5 * f1 + ... y en la salida obtenemos una mezcla de frecuencias
(f + 3 * f + 5 * f + ...) * (f1 + 3 * f1 + 5 * f1 + ...) = (f * f1) + (3 * f * f1) + (f * 3 * f1 ) + (3 * f * 3 * f1) + ..., entonces cada producto se convierte en la suma (f ± f1) + (3 * f ± f1) + (f ± 3 * f1) + (3 * f ± 3 * f1 ) ... = (Δf + (2 * f-Δf)) + ((2 * f + Δf) + (4 * f- Δf)) + ((4 * f + Δf) + (2 * f- Δf)) + ( 3 * Δf + 6 * f-3 * Δf) + .... Luego, si coloca un filtro de paso de banda con una transmisión de 0 a Δf con un límite de hasta 3 * Δf, solo queda el componente que depende del primer armónico, y todos los demás se suprimen y se pueden medir con seguridad. Se incluye un filtro sintonizable en el códec, la única pregunta es sus capacidades técnicas, deberían ser suficientes.

La idea es realmente buena, le permite usar un meandro en lugar de una sinusoide, pero tiene un gran defecto: qué hacer con las frecuencias más altas (armónicos tercero y quinto). Después de todo, si recoges la desafinación para que los ritmos de los terceros armónicos caigan en la banda de filtro, entonces los ritmos de los primeros alcanzarán más. Preliminar veo tres posibles soluciones:

1. Haga un filtro con un límite inferior ajustable, de modo que Δf caiga en la banda, pero Δf / 2 y Δf * 3/2 no. La tarea no es simple, sino que se resuelve fundamentalmente con suficiente equipo.
2. Haga la desintonización de modo que para medir el tercer armónico de la señal, el quinto armónico del piloto pelee con él. Entonces el filtro sigue siendo simple, pero qué hacer con el quinto armónico de la señal no está claro, el tercer armónico del piloto claramente no lo alcanza.
3. Realice mediciones secuenciales: primero con Δf medimos el ritmo de los primeros armónicos, reducimos Δf en 3 (2) veces y medimos la suma del primero y el tercero, de manera similar para el quinto. Resta uno del otro y obtén todo lo que necesitas. Aquí mi conocimiento en el campo de DSP no es suficiente y no puedo evaluar la viabilidad práctica de tal opción.

La opción implementada en este dispositivo se puede determinar a partir de un estudio cuidadoso de las capacidades del códec y el análisis del texto del programa, pero, en principio, esto no es tan interesante: se han esbozado posibles soluciones. Personalmente, iría por el tercero, si es fundamentalmente factible, lo resolveré más tarde.

PD: ¿Qué tipo de personas viven cerca (en el sentido del mismo planeta) con nosotros?