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楼主: JHXC

以虚拟扫频仪NWT150为核心部件,折腾简易的频谱仪(过程直播)

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发表于 2016-4-20 18:11:49 | 显示全部楼层
给老先生赞一个!

年龄这么大了还坚持学习,坚持创新,不像坛子内某些老人倚老卖老抱着一些老观点误导人
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发表于 2016-4-20 19:17:19 | 显示全部楼层
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发表于 2016-4-20 21:12:46 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2016-4-20 21:21:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 JHXC 于 2016-4-20 21:59 编辑

试着简单的连接几块电路板,几个可以预见的问题暴漏出来了,电路板必须要屏蔽!这是折腾高频电路必须注意的,否则,仪器的泄露、电路板信号的辐射、人体感应、周围的电磁干扰使得调试几乎无法进行。昨天就说到遭到调光台灯的干扰,今天手机放在旁边,来电话时干扰一片!单板调试时锁相本振十分稳定,今天上半天频谱仪监视五个多小时没有异常,但是几块板子连接之后,本振就失锁了,根本无法在162兆周处工作,断开末级的电路插接件,锁相电路又立马锁定,不知是什么原因造成,要等将电路板装进屏蔽盒之后再找原因。

打开过正规高频仪器的朋友都知道,内部都是一个个铸造的金属盒,射频电路都进行了严密的屏蔽,所以,本实验要成功,屏蔽是不可少的!

只是从150兆周滤波器测试了一下,因为162本振可以工作在VCO状态,于是调节本振频率逼近162兆周,看到了末级两种通带滤波器的曲线。此时获得的曲线,实际上是从150兆周滤波器看进去、最后经过变频从12兆周滤波器出来的信号,这也是一种扫频测试,前提是本振频率正确、第一个滤波器谐振频率正确、第二个滤波器的频率正确,这样才会有曲线出来,这个曲线的带宽其实就是末级滤波器的带宽,扫频仪读出频率为前置滤波器的中心频率,否则不会有曲线出来。

由于本振没有锁相,稳定性很差,加上干扰造成的寄生调频,窄带根本无法工作在预计的扫描宽度,而且显示的带宽比单独测试时的带宽要宽的多,所以,本振的稳定度是必须的!

加上混频电路之后,产生的曲线与单独测试滤波器的曲线相差较大,一是本振因为无法锁相,普通的VCO产生的振荡信号不稳定产生的抖动、二是混频电路信号的辐射,各种信号作用的结果,再就是还需要待上面两个问题解决之后最后进行精细调试,包括滤波器的微调、各级电路的信号电平微调等等。

手头没有合适的屏蔽盒,准备淘宝,查看了一下,盒子倒是不少,只是尺寸难得有吻合的,准备买上几个,又得耗费几包香烟的钱!

稍等几天,盒子买来再折腾。

下面是测试的曲线图。
12兆周晶体滤波器曲线.JPG
12兆周LC滤波器曲线.JPG
IMG_20160420_204914.jpg
01.JPG
02.JPG
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 楼主| 发表于 2016-4-20 21:24:55 | 显示全部楼层
倒行逆施 发表于 2016-4-20 21:12
想明白了!不是带宽,而是以150MHz为中心的带通滤波器。而且带宽越小约好!

就是,说的正确!

在扫频仪的帮助下就能完成的。
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发表于 2016-4-20 21:52:12 | 显示全部楼层
JHXC 发表于 2016-4-20 21:24
就是,说的正确!

在扫频仪的帮助下就能完成的。

教学材料啊!!!!慢慢的,反复看。反复学。
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发表于 2016-4-20 22:39:00 | 显示全部楼层
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发表于 2016-4-20 22:45:30 来自手机 | 显示全部楼层
倒行逆施,买扫频仪时还买了些什么附件?也想买了。
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 楼主| 发表于 2016-4-20 22:50:27 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 JHXC 于 2016-4-20 23:15 编辑

射频电路制作时有效的屏蔽是至关重要的,PCB板走线最好大面积接地,洞洞板可以将空下来的焊孔尽量连接在一起接地,这样可以减小元件之间的信号不需要的耦合,这种耦合可能引起自激,可能几种信号泄漏到非线性元件形成新的频率分量造成干扰,可以造成滤波器的阻带特性变差。


电路板用屏蔽盒之后,信号连接用插接件,电源进线要用穿芯电容,并且串连电感,串接的电感也要注意,电感的自谐频率应高于准备隔离屏蔽的信号频率,选择分布电容较小的电感,再就是用扫频仪测试检查一下。
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发表于 2016-4-21 07:11:16 来自手机 | 显示全部楼层
xuplastic 发表于 2016-4-20 18:11 给老先生赞一个! 年龄这么大了还坚持学习,坚持创新,不像坛子内某些老人倚老卖老抱着一些老观 ...

给你敢说话点个赞。不过遇到此类前辈,笑笑不说话。
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 楼主| 发表于 2016-4-21 12:52:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 JHXC 于 2016-4-21 13:32 编辑

低中频试验

上述0-150兆周的方案,当采用最高频率300兆周的NWT150扫频仪时,第一中频设置为150兆周,可测范围为0-150兆周,因为采用了高中频(即被测信号的最高频率低于中频频率),理论上在1-150兆周频段,不会有镜像频率的干扰。绝大多数产品频谱仪为了提高仪器的频率上限,中频高达几个GHZ,扫频信号的频率要求更高。比方说一个最高测试频率1GHZ的频谱仪,中频最低也要超过1GHZ,而内部的扫频振荡器扫频范围起码的2-3GHZ以上,这对爱好者来说是有相当的难度的。
有些频谱仪为了提高测试频率的上限,采用谐波混频,输入端就要加合适的高通滤波器,滤除低频段输入的信号,或者采用跟踪滤波器等等,根据这些原理,人们就想方设法的提高设备的功能。
回到现实,如何利用现成的扫频仪折腾出实用的简易频谱仪,除了上述高中频方式,也可以采用低中频方式。低中频方式因为频率可以选择的很低,制作难度要小的多,电路也会十分的简单,就像普通收音机一样,一级变频就够!但是低中频方式有一个致命的不足,那就是会出现镜像频率的干扰,就像我们的收音机,假设中频为465KHZ,那么中波段就会在930KHZ、1395KHZ两个频点出现。
对于收音机来说问题不大,通过声音容易鉴别。但是作为仪器,这些假象会令操作者误判。因为仪器的频率范围比较宽,当本振频率低于一个中频、高于一个中频时,这两个频点就会有信号出现想,究竟哪一个是真实的,那就要懂得判断技巧,这种干扰有一个特点,两个频点的频率刚好是两倍中频率频率,两个频点之间的中间频点就是本振频率,通常,本振的频率高于中频频率,所以,那个频率高的信号是真实的,低于这个频点两个中频的那个是镜频。对于单一信号判断起来不难,如果有好几个信号,就要费事多了,但是还是可以判断准确的!判断的技巧就是理解变频器的频谱规律,这个对于收音机爱好者应该不难。高中频的频谱仪就没有这种弊病,屏幕上的谱线基本上都是有用的。
   为了证实上面的推理,今天采用不同带宽的低中频滤波器进行了一些实验。怎么样读取频率依照上面的原则和技巧,接着的试验想弄明白中频滤波器的带宽对测试效果的影响、信号测试的灵敏度和动态范围。
理论上讲,只要扫频振荡振荡器足够稳定,中频滤波器的通带越窄越好,越窄意味着读取频率的分辨率提高,这个扫频仪的扫频信号能否满足这个要求,这个实验求出最好的效果。
信号测试的动态范围初步实验了一下,原有的扫频仪的对数刻度很准确,实验电路被测信号的变化可在电脑屏幕上正确的显示,说明该扫频仪的输入进去的电路对数检测器性能很好。
因此,我们自制的简易频谱仪,做好之后用比较标准的信号校正一下电平刻度,以此为依据我们就可以正确的读出被测信号电平的大小,这个是很不错的!  
动态范围扫频仪自带的可以调节,完全能够满足测试要求。
再就是灵敏度的问题,被测信号最小能够测试多大的信号,最大限制在那个电平。
实验电路如下,根据手头现成的滤波器进行试验,结果分别叙述。

先找一个40兆周的滤波器,电视机中周组合起来的。具体数据参看图片。其他滤波器随后再来。
试验电路.JPG
10MHZ信号.JPG
40MHZ LC滤波器.JPG
80MHZ信号.JPG
90MHZ信号.JPG
250MHZ信号.JPG
0dbm.JPG
IMG_20160421_130126.jpg
IMG_20160421_130135.jpg
-50dbm.JPG
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 楼主| 发表于 2016-4-21 13:06:59 | 显示全部楼层
倒行逆施 发表于 2016-4-20 22:39
啊,我的扫频仪到了!

毒倒了一个,到时别骂我!
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发表于 2016-4-21 14:31:57 | 显示全部楼层
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发表于 2016-4-21 14:33:20 | 显示全部楼层
倒行逆施 发表于 2016-4-21 14:31
有主机一台,光盘一张,USB接口电脑连线一根,SMA线2根,BNC-SMA转换器2个,AC220-DC12V适配器一个,6dB、 ...

谢谢回复。
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发表于 2016-4-21 14:33:39 | 显示全部楼层
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