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FDF-500扫频仪应用专题 [复制链接]

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离线代洪波
 
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4809
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2011-12-15
感谢大家对fdf-500的支持。由于说明书原因,很多细节未交代清楚明白。所以应大家要求,将各种基本应用做一个示范,由于本人才疏学浅,不对之处还请大家指出。
很多朋友问我扫频仪可以做什么?我的回答是可以测试元器件的幅度频率特性。这些元器件就包括diy经常接触的晶体滤波器,放大器,天线的陷波器回路,等。仪器只是给了大家一个平台,至于想做什么,怎么做,实在是包络很多方面。

以下先示范大家最关心的:天线驻波测试。

fdf-500分2个模式,通电以后默认是扫频模式,就是 双端口 模式,信号从输出端口,经过你需要检测的器件,回到输入端口进行测量。
每次开机以后按一下“模式”,扫频仪切换到驻波模式。驻波模式利用内置电桥,检测外部元件,不平衡射频电压经过电桥的巴伦转换,送给ad8307进行转换测量!注意,驻波模式只有输出端口使用,输入端口内部没有选中。输入信号是无效的。
测量天线之前,首先需要输入合适的频率范围,否则屏幕上不会出现你想看见的吸收凹陷,以我手头的一个bnc接头的144mhz手台天线为例,开始和结束频率分别设置成100m和200m。机器开机以后,按“开始”,然后分别按1,0,0,0,0,0,0,0,0 (8个0),再按确定。结束也一样,按“结束-2-0-0-0-0-0-0-0-0(2后面8个0),再按”确定“,扫频仪也许不显示结束频率为200m,因为他是按照2.5k步进工作,所以显示的是199 900 000,然后切换到驻波模式,扫描线马上跑到-5db左右,因为没有外接器件,相当于高频信号全反射,不平衡电压最大。
下面是比较值得注意的一步,按一下”校准“(注意:必须空载输出接头,就算不接任何东西,当然有用到转接头的时候需要接上转接头),然后就不需要再按其他了。扫描线跑到0db那一行去了。这个是为了去掉幅度不一致带来的问题。接下来就可以接入天线了。
下面就是装上天线,装上以后就看见屏幕中间有一个明显的下凹曲线,这个凹陷中间就是这个天线的低阻抗吸收点,越往下(-90db方向)说明阻抗越接近50欧姆,当然能够达到-20db就很不错了。
在测试驻波的时候,可以直接按 上 下三角形的箭头,调整 游标b,查看你关心的频率点以及这个频率点所对应的驻波。
如果是修剪短波天线显得很方便。把开始频率,结束频率,以及 游标b频率 设置好,慢慢修剪天线将下凹点中心调整到与游标b重合,天线修剪完毕。

以下是一些我以144m天线测试的步骤。
第一张,为开机以后,设置好开始和结束频率的画面
第二张,为切换到驻波模式以后,未校准的画面
第三张,为驻波模式,空载接头,按下校准的画面
第四张,为接上144m手台天线的画面
第五张,近距离观察天线阻抗曲线。
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离线代洪波
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4809
只看该作者 1楼 发表于: 2011-12-15
晶体滤波器测试
晶体滤波器是广大ham经常制作的东西。现在我就以测试ft-180a的am滤波器为例,做一个测试示范。
首先我们要知道被测试的滤波器输入输出阻抗,这里假定ft-180的滤波器阻抗为输入和输出都是800欧姆,
方便计算(当然也有输入和输出阻抗不一致的滤波器,测试之前需要弄清楚)。

阻抗确定,就该计算匹配变压器的匝数比了(匹配不一定完全是变压器,还有lc匹配,电阻匹配等,变压器制作比较方便)
扫频仪的输入输出阻抗是50欧姆,要匹配到800欧姆,阻抗比是800/50=16,匝数比的平方=阻抗比,所以,匝数比应该是4。
也就算说我们应该制作2各匝数比为4比1的高频变压器,这里存在一个选择变压器磁芯的问题,由于是用变压器方式,所以
要求磁性材料的导磁率尽量高,我手头有很多制作电桥的双孔磁环。见(第一图)。为导磁率2k的镍锌磁环,这里应用非常靠谱。
由于测试频率在10.7mhz,所以变压器初级我选择绕2匝,次级应该是8匝,不过我采用自耦变压器方式,次级与初级公用2杂,
所以我再绕6杂与初级的2匝串联作为高阻抗端。

接线,由于扫频仪阻抗较低,所以输入和输出都应该接2匝,滤波器2边应该接8匝(公用一条地线)
由于我们测试的是滤波器的插入损耗,以及带宽等参数,所以测试之前先要校准阻抗变压器的损耗,也就是信号输出经过
变压器抬高阻抗,然后直接经过变压器降低阻抗到50欧姆,校准实际上是把匹配变压器的损耗抵消掉。(所以注意:校准
需要接入2个匹配变压器,让他们高阻抗的2条线直通)。接法见图。
校准以后,就可以将高阻抗线接在滤波器上了。第五图是测试180的am滤波器测试图。带宽5.9k.插损2db。
第一图为测试材料,器件
第二图为变压器已经绕制好
第三图为变压器直通校准
第四图为完整的设计测试接线图
第五图为滤波器特性测试图
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离线代洪波
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4809
只看该作者 2楼 发表于: 2011-12-15
简易频谱仪
变通使用一下,做个频谱仪玩玩。说是频谱仪,其实就是一个外差收音机结构,
我手头有sme1400系列的混频器,不过需要7dbm的本振功率,刚好还有10.7015的边带滤波器。
见图一。扫频仪的输出直接送给混频器lo端,中频输出端经过1比4阻抗匹配接180的10.7015滤波器,
滤波器的输出经过4比1的阻抗变压器接入到扫频仪的输入端。真个装置只有4个额外元件!,混频器的rf端我拉
了一条10米长线,挂书上。
这里需要对扫频仪设置做一些说明。这里的中频滤波器带宽是2.7k,所以扫频仪步进应该比2.7k小,我选择的2k
假设我们要测试15.100-15.500mhz广播频率段,开始频率应该是15.1+10.7015=25.8015.这里设置25.800mhz
下面分别是框图,接线图,测试效果图。
其实这样的结构灵敏度很低,最好中频滤波器以后再加一个放大器,再滤波一次,提高灵敏度。
当然权当抛砖引玉。离真正的频谱仪差距很远。仅仅示范一个应用而已!
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离线代洪波
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4809
只看该作者 3楼 发表于: 2011-12-15
双工器的调试
对于喜欢上vu中继台的ham来说,调试双工器,或者滤波器是必须的事情。这里介绍下fdf-500调试双工器的接法,以及一些我觉得需要注意的地方。
第一步,准备材料,双工器一只,500m以内哦。50欧姆假负载,最好是n头landa品牌。那种大功率加延长线的也行,接头不合适必须配好。
第二部,接线(接线之前用nn跳线校准,这样可以查看双工器的通带损耗),扫频仪的输出接双工器的ant,天线端。此线不变。扫频仪的输入接rx或者tx,剩下的tx或者rx就接假负载了。最好接上,否则影响测试效果。
第三部,置合适的频率范围。比如调节157,163的双工器。开始频率置150mhz,结束置170mhz。下面就是调节螺丝了。v段的双工器螺丝调节很给力,波形变化缓慢,如果u段的话,需要注意调节螺杆上的背紧螺帽必须旋紧一点,否则由于接触不良造成错误显示效果,这个是我以前调节双工器的经验。
如果是已知频率,并且没有调乱的双工器,那么只需要将凹陷点调节到需要的频率范围,锁紧螺母,然后换另外一个端口往复调节2-3次,因为rx和tx互相影响。都在需要的频率范围以后,锁紧螺母。
由于fdf-500型扫频仪是宽带检波,信号源质量不高,所以显示的动态的范围只有40db左右。以后将推出改进版本的针对双工器测试的扫频仪。
以下是我的一些实测图和接线图纸。我测试的时候没有找到电阻,所以没有接。
另外我拍的图片上波纹是平坦的,这个状态是fdf-500能够调的最好状态,再下不去了。如果有合适频率的滤波器,可以先对输出信号滤波一次,这样动态范围将更大一些。手头没有,所以做不了这样的实验!
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离线代洪波
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4809
只看该作者 4楼 发表于: 2011-12-15
继续占位!!!
离线BH7KQK
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3407
只看该作者 5楼 发表于: 2011-12-15
纯粹占点位。。
谁删我贴子我跟谁急。。
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3323
只看该作者 6楼 发表于: 2011-12-15
我也来排队
离线BH4rrg
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2764
只看该作者 7楼 发表于: 2011-12-15
来学习学习使用方法。
要是能显示感抗或者容抗及具体值,调天线就就更方便了。
离线BG3TBI
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488
只看该作者 8楼 发表于: 2011-12-15
这样的帖子让人眼前一亮,这样的ham令人信服:手把手教会大家使用您的diy产品,逐项演示或说明设备的功能,解答大家在使用中出现的疑问,真正让您的diy产品在大家手中变成爱不释手的宝贝而不是高置楼阁被供奉起来的神物。感谢代老师,也殷切希望这样的帖子能再多一些……
离线BD7QX
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299
只看该作者 9楼 发表于: 2011-12-15
学习了,软件做的不错。
离线代洪波
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4809
只看该作者 10楼 发表于: 2011-12-15
'
来学习学习使用方法。
要是能显示感抗或者容抗及具体值,调天线就就更方便了。
'
我目前还没有掌握相关实现方法!
离线xfhmh
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963
只看该作者 11楼 发表于: 2011-12-15
我这几天在尝试改双工,自我感觉还可以,不过还差最后一个环节——将双工放在实战环境中去使用。
离线bg0cq
发帖
1100
只看该作者 12楼 发表于: 2011-12-15
我也想插……
1、阻抗匹配怎么实现?例如串、并联电阻,接入传输线变压器或电容耦合,都可以实现,但是要对测量对象影响最小,还得兼顾仪器的自身的测量情况,就500而言怎样选择有什么通用原则吗?
2、测晶体滤波器非常不错!眼睁睁看着曲线非常直观,通过改变耦合电容还可以调整曲线形状。对于一个晶体滤波器的图示而言,如何选取最佳拍频频率(lsb、usb)?
3、我用500测了几个lc谐振滤波器,发现不管是单调谐回路还是双调谐回路(对单调谐回路的高阻输出用小电容耦合到仪器输入),都有2个尖峰,主峰比另外那个的幅值高,另外那个峰的频率基本在主峰之半频,还有主峰左右是不对称的,左边衰减大且平坦,右边衰减小但不断上扬,在远离主峰处几乎没有作用了,是什么原因?
4、随机配备的短路线基本只是短路校准用,可否在内部通过其它方式实现(pin管、继电器)一键(校准)搞定?拆装插头麻烦呀!
5、测量短波天线,因为有时天线本身可能就感应了相当大的射频电压,而仪器输出功率又不大,这时候需要注意什么?
6、仪器里面2个大个电感建议卧装,增大内部有效空间,方便不同类型电池安装。
7、过孔质量不好,建议用焊锡浸透,避免日后腐蚀出现故障,难以检查。
8、衰减器似乎可以内置,就是切换可能麻烦,但是外接似乎更麻烦,有什么好办法吗?
9、该扫频仪的扫频曲线与真实曲线之间的一致性如何,误差大吗?
呵呵,仪器不错!正在熟悉使用,添麻烦啦!
离线机器懒猫
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2341
只看该作者 13楼 发表于: 2011-12-15
前三张照片有明显的枕形畸变,把扫频仪都照变形了,是不是相机用的超广角?或者触太近了?
第四张照片就好了,第五长又出现了。
现在相机像素都足够,可略远一点照清晰,然后裁掉周边空白就行。
离线BG3ATI
发帖
1016
只看该作者 14楼 发表于: 2011-12-15
用它测试天线 很方便
离线BA7QT
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6864
只看该作者 15楼 发表于: 2011-12-15
占位占位。
离线代洪波
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4809
只看该作者 16楼 发表于: 2011-12-15
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我也想插……
1、阻抗匹配怎么实现?例如串、并联电阻,接入传输线变压器或电容耦合,都可以实现,但是要对测量对象影响最小,还得兼顾仪器的自身的测量情况,就500而言怎样选择有什么通用原则吗?
2、测晶体滤波器非常不错!眼睁睁看着曲线非常直观,通过改变耦合电容还可以调整曲线形状。对于一个晶体滤波器的图示而言,如何选取最佳拍频频率(lsb、usb)?
3、我用500测了几个lc谐振滤波器,发现不管是单调谐回路还是双调谐回路(对单调谐回路的高阻输出用小电容耦合到仪器输入),都有2个尖峰,主峰比另外那个的幅值高,另外那个峰的频率基本在主峰之半频,还有主峰左右是不对称的,左边衰减大且平坦,右边衰减小但不断上扬,在远离主峰处几乎没有作用了,是什么原因?
4、随机配备的短路线基本只是短路校准用,可否在内部通过其它方式实现(pin管、继电器)一键(校准)搞定?拆装插头麻烦呀!
5、测量短波天线,因为有时天线本身可能就感应了相当大的射频电压,而仪器输出功率又不大,这时候需要注意什么?
6、仪器里面2个大个电感建议卧装,增大内部有效空间,方便不同类型电池安装。
7、过孔质量不好,建议用焊锡浸透,避免日后腐蚀出现故障,难以检查。
8、衰减器似乎可以内置,就是切换可能麻烦,但是外接似乎更麻烦,有什么好办法吗?
9、该扫频仪的扫频曲线与真实曲线之间的一致性如何,误差大吗?
呵呵,仪器不错!正在熟悉使用,添麻烦啦!
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第一:阻抗匹配尽量使用高频变压器。见晶体滤波器测试,第二楼。fdf500的输出输入阻抗是按照50欧姆制作的。阻抗匹配涉及很多基础理论,这里也没有办法一一讲完啊(我的基础也不深入)
第二:这个问题,你可以请教ba6bf 时老师,他是这个方面的专家。
第三:副峰问题估计是dds的谐波造成。如果需要精确测量lc谐振回路,可以先制作测试频率范围内的一个低通滤波器。将杂散滤除。在峰的右边不断上扬,是因为分布电容在耦合能量,说白了就是电容泄漏信号
第四:关于内部继电器切换校准,由于设计到频率特性不平的问题,所以没有考虑继电器内部切换。
第五:如果场强比较大,可以换不同时间进行测量。或者使用其他测试办法,比如短波机+驻波表,这个是小信号测试的弊端。
第六:电感卧装已经改进。
第七:可以改进焊接工艺,过孔一律补焊。
第八:衰减器设计到屏蔽问题。必须增加空间尺寸,或者改善屏蔽。成本与性能折中的办法。
第九:扫频曲线和真实曲线肯定存在差异,原因就是信号源不同频率段存在不同幅度的谐波。比如测试双工器,只能看见-40db下凹范围。就是由于谐波原因,动态下不去。
离线代洪波
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4809
只看该作者 17楼 发表于: 2011-12-15
[quote=机器懒猫]前三张照片有明显的枕形畸变,把扫频仪都照变形了,是不是相机用的超广角?或者触太近了?
第四张照片就好了,第五长又出现了。
现在相机像素都足够,可略远一点照清晰,然后裁掉周边空白就行。[/quote]
透露一个天大秘密:我的照片是手机+放大镜 获得的。
离线kingdog
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579
只看该作者 18楼 发表于: 2011-12-15
陷波器可以测量的吧?和bpf的测量方法一样的吧?
离线BH4rrg
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2764
只看该作者 19楼 发表于: 2011-12-15
抽时间我也找几个双孔磁环测下滤波器