Автоматизация процесса снятия амплитудно-частотных характеристик электронных устройств

Технические характеристики

Наименование характеристики Значение
Диапазон рабочих частот, МГц от 950 до 4400
Диапазон установки мощности выходного сигнала генератора ГКЧ1, дБм* (шаг 0,5 дБм) от минус 50 до минус 20
Диапазон установки мощности выходного сигнала генератора ГКЧ2, дБм (шаг 0,5 дБм) от минус 20 до плюс 5
Пределы допускаемой относительной погрешности установки частоты в диапазоне рабочих температур ±5Т0-6
Пределы допускаемой относительной погрешности установки мощности выходного сигнала генератора ГКЧ1, % ±25
Пределы допускаемой относительной погрешности установки мощности выходного сигнала генератора ГКЧ2, % ±25
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения СВЧ амплитудного детектора в диапазоне рабочих частот при измерении мощности от минус 50 дБм до минус 5 дБм, % ±25

* — дБм обозначает уровень в дБ относительно 1 мВт

Масса — не более 1 кг;

Габариты (длина х ширина х высота) — не более 168 х 127 х 37 мм.

Питающее напряжение — 12 В.

Рабочие условия эксплуатации:

Температура окружающей среды: от плюс 15 до плюс 35 0С.

Измерение АЧХ антенны при помощи ГКЧ

gkch

Часто хочется видеть всю частотную характеристику антенны, а не только ее отдельные участки, на которые настраивается измерительный генератор ВЧ. Это весьма нудное и кропотливое занятие, которым приходится постоянно заниматься при испытаниях и настройках радиолюбительских антенн (не у всех еще есть антенные анализаторы).

При изменении длины одних элементов, отвечающих за нижнюю часть диапазона, обязательно изменяются верх и середина. Кто когда-либо настраивал свои антенны, меня поймёт. Поэтому со временем пришлось модернизировать схему и модернизировать свой старый прибор. Поскольку хочется увидеть весь диапазон работы антенны, а это может позволить прибор для измерения АЧХ, в состав которого входит генератор качающейся частоты (ГКЧ) и измерительная высокочастотная детекторная голова.

В наличии имеется измеритель амплитудно-частотной характеристики с верхней граничной частотой 1000MHz, который в дополнении содержит цифровой частотомер, показывающий среднюю частоту качания. По моему, это идеальные приборы для таких целей, но не возбраняется применять и другие приборы ГКЧ.

Схема модернизированного «осциллоскопа» приведена на рис.1, она также собрана по мостовой схеме, в диагональ моста включается измерительная детекторная головка.

osciloscop

При измерении антенны с волновым сопротивлением 50 Ом достаточно поменять резисторы в приборе с 75 Ом на 50 Ом. После изготовления прибора настройки никакой не требуется.

На высоких частотах, свыше 250MHz желательно германиевый диод заменить аналогичным, но более высокочастотным. В принципе можно и не менять, всё будет и так работать, только немного упадёт уровень выходного напряжения.

На дисплее ГКЧ мы будем увидим перевёрнутую АЧХ антенны, как изображено на рис.2.

После того как соберёте прибор и подключите к АЧХ-метру, его сначала следует проверить без антенны. Для этого вместо антенны подключаем безиндукционный резистор 75 Ом или 50 Ом, в зависимости для какого волнового сопротивления будет использоваться прибор. На дисплее должна быть горизонтальная прямая линия, без каких либо горбов и искажений. Если убрать нагрузочный резистор или его закоротить, то горизонтальная линия переместится вверх, при указанной полярности диода, или вниз при обратной полярности.

Если это соответствует действительности, можете подключать настраиваемую антенну и наслаждаться работой с прибором. Малейшие изменения элементов антенны вы будете видеть на дисплее АЧХ-метра безо всяких перестроек по диапазону.

Конструктивно, прибор был выполнен из штатного ответвителя, состоящего из небольшого прямоугольного корпуса, с обеих сторон которого установлены ВЧ разъёмы. Посередине корпуса расположен специальный «стакан» для подключения высокоомной детекторной головки.

Читайте также:  Силовые поля. Стоячие волны (часть 5)

Данный прибор был апробирован многими радиолюбителями, которые отмечали работу на высоком уровне. Однажды этим прибором настраивали антенны даже в диапазоне 470 MHz.

Что еще почитать по теме:

  • Мачта на мягкой кровле
  • Укороченная антенна диапазона 160 м
  • Простая широкополосная антенна
  • Дистанционный антенный переключатель по коаксиальному кабелю
  • Работа ГСС с ВЧ мостом
  • Питание антенных симметричных вибраторов
  • Автомобильная антенна на диапазон 2 метра (144 Мгц)
  • Вертикальная антенна Bazooka (базука) от AB8DY
  • Малогабаритная антенна диапазона 80 м
  • Компактная антенна для диапазона 160 метров
  • Малогабаритная антенна Super-Dipol 2/70 фирмы Lambdahalbe

amplitudnye-iskazheniya2

amplitudno-chastotnaya-harakteristika-usilitelya2

chastotnye-iskazheniya2

ahcpl9

truerta0

truerta-go

Комплектность

Комплект поставки прибора приведен в таблице 1.

Таблица 1

Наименование, тип Обозначение изделия Количество
Измеритель АЧХ ИУЯД.468161.003 1
Руководство по эксплуатации ИУЯД.468161.003РЭ 1
Паспорт ИУЯД.468161.003ПС 1
Специализированное программное обеспечение ИУЯД.01634-01 1
Кабель СВЧ ИУЯД.685671.034 1
Кабель USB 2/0 A-B 1
Импульсный источник питания 1
Упаковка ИУЯД.468916.110 1

Поверка

осуществляется по документу МП-РТ-2100-2014 «Измерители АЧХ. Методика поверки», утвержденному руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Ростест-Москва» 21 апреля 2014 г.

Основные средства поверки:

Наименование средства поверки Требуемые технические характеристики средства поверки Рекомендуемое средство поверки
Пределы измерений Пределы допускаемой погрешности
Измеритель мощности СВЧ сигналов Диапазон частот 10 МГц-18 ГГц Динамический диапазон от -70 дБм до 20 дБм 0,25 дБм Измеритель мощности с блоком Е4418В и первичным преобразователем Е4412А
Частотомер Диапазон частот 0,001 Гц до 40 ГГц 5F<�±2-10″7 Частотомер электронносчетный CNT-90XL
Генератор

сигналов

Диапазон частот от 100 кГц до 43,5 ГГц 50 = ± 1-10-6 Генератор сигналов SMF100A

Сведения о методах измерений

Методы измерений с помощью измерителей АЧХ указаны в эксплуатационном документе «Измерители АЧХ. Руководство по эксплуатации. ИУЯД.468161.003РЭ».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к измерителям АЧХ

ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

ГОСТ Р 8.562-2007. Государственная поверочная схема для средств измерения мощности и напряжения переменного тока синусоидальных электромагнитных колебаний.

Измеритель АЧХ. Технические условия ИУЯД.468161.003 ТУ.

Поделки своими руками для автолюбителей

Начнем с того что бывают IIR и FIR фильтры. IIR это обычные фильтры-аналог катушки с конденсатором, которые применяются везде. Они очень легко имитируются в DSP процессоре. Но недостаток — крутят фазу. Поэтому применять их вблизи частоты раздела надо осторожно. FIR фильтры не имеют аналогов в реальном мире. Это чисто математическая модель. Могут иметь любую фазу и АЧХ. В том числе линейную фазу. Именно это больше всего интересно в FIR фильтрах в машине. Это позволит легче состыковать динамики и получить более лучшую сцену. Кроме того крутизна фильтров хоть 100дБ/октаву.

Но есть и недостатки. Самый главный – вычислительная сложность. Чем более низкие частоты обрабатываем, тем больше ресурсов процессора расходуется. В большинстве процессоров не хватит мощности для фильтрации сабвуфера. Давайте посмотрим что может наш маленький процессор MadBit DSP5.

В SigmaStudio в разделе фильтры можно установить FIR фильтр с длиной 512 тапов. То-есть 128 на канал (на сабвуфер не ставим). Есть хорошая программа для рассчета FIR фильтров rePhase. На картинке показано что реально может фильтр 128 тапов:

d11c161s-960-1
Рисуем произвольную АЧХ и видим, что уже с 1-2 кГц фильтр работает нормально. Синяя линия- что должно быть, красная — что реально получилось. Таким образом можно корректировать АЧХ мидбаса и пищалки в области раздела и выше, при этом не вносить фазовых искажений.

Теперь посмотрим как можно сделать кроссовер:

a91c161s-960-1

Фильтр прекрасно отрабатывает 96дБ/октаву на частоте 3кГц. Можно с любой крутизной фильтра стыковать пищалку и мидбас и фаза будет линейна!

Читайте также:  Как выбрать звукосниматель для акустической гитары

На картинках отдельно показан эквалайзер, а отдельно кроссовер. Но фактически это можно сделать в одном фильтре.

651c161s-960-1

Попробуем взять реальную АЧХ левого мидбаса и скорректировать с помощью комбинации обычных фильтров и FIR фильтра. Кроме того FIR фильтр будет работать как кроссовер 8 порядка (48дб/окт).

Для коррекции я снял АЧХ и загрузил ее в SigmaStudio. Там есть отличный блок AutoEQ. Выбрал править АЧХ с 100 до 3000Гц. Макс. Количество фильтров-7.

1d1c161s-960-1
Синий – исходная ужасная АЧХ, красный-скорректированная. Фиолетовая линия – работа фильтров. Огромный провал на 2-3кГц следствие того что динамик направлен прямо в ногу и не развернут на слушателя. Это самый проблемный динамик в моей тестовой установке. Я его выбрал специально чтобы исследовать возможности FIR фильтров.

На вкладке Filters я выбрал только те фильтры которые близко к частоте раздела и с частотами больше 2 кГц. Они пойдут на расчет FIR фильтра.

c31c161s-960-1

Частота Добротность Уровень 2259 2,24 14,77 2222 6,52 4,69 Вносим эти параметры в rePhase и генерим FIR фильтр. Тут нужно не забыть включить опцию Linear-Phase у эквалайзера и на вкладке LinearPhase Filters сделать low-pass фильтр для кроссовера.

731c161s-960-1
Как видим на этих частотах фильтр хорошо работает. Можно посмотреть как он влияет на АЧХ если загрузить измерения нашего динамика в rePhase.

ab1c161s-960-2
Синяя линия до коррекции и кроссовера. Красная-после. rephrase сгенерирует нам файл с 128 числами вида: 0.000015559560006078698 0.000051550244716123768 0.00007983702962106549 Загружаем его в SigmaStudio в блок FIR. В блоке Auto-EQ нужно удалить те фильтры, которые мы перенесли в FIR. Проект для левого мидбаса выглядит так. Это вместе с кроссовером на 3кГц.

db1c161s-960-1
Попробуем снять АЧХ получившейся системы

495c161s-960-1

С горбом на 130 герц надо еще разбираться, похоже это дребезжание обшивки двери. В остальном получилось неплохо. При том что я сам не крутил ни одного фильтра. На 3 кГц получилося спад больше чем нужно. Судя по всему в автоэквалайзере надо было корректировать не до 3000, а хотя бы до 3500.

Из особенностей и недостатков: 1. Длина FIR фильтра не позволяет корректировать АЧХ ниже 1-2 килогерца, но на стыке пишалки и мидбаса и выше работает отлично. 2. FIR фильтр вносит задержку равную 64 семпла(для 128 тапов). Это следует учитывать при настройке задержек 3. Сабвуфер и мидбас нужно стыковать обычным кроссовером. Это не является серьезным недостатком. Такие фильтры даже более мощный чип ADAU не потянет. Учитывая длину волны низких частот можно хорошо состыковать и обычными фильтрами. 4. Автоматический эквалайзер в сигма студии не очень понятно работает. Чтобы он заработал нужно в окне фильтров сохранить фильтры в файл, а затем загрузить в блок автоэквалайзера в сигма студии правой кнопкой мыши. Дольше всего провозился с этим пунктом.

Ну вроде все. В следующий раз надеюсь дойду до FIR фильтрации пищалок. В общем ничем не отличается кроме того, что автоэквалайзер не нужен. 128 тапов для пищалки за глаза хватит.

Популярное;

  • Цифровые частотные фильтры высоких и низких частот
  • Самый простой съёмник для фильтра своими руками
  • Простые твитеры от старых сигналок или как сделать простой высокочастотный фильтр
  • Чем можно заменить салонный фильтр
  • Съёмник для масляного фильтра из цепи
  • Двухполосный фронт и сабвуфер. Как подключить. Как настроить.
    Двухполосный фронт и сабвуфер. Как подключить. Как настроить.

  • Фильтр от помех своими руками
  • Как сделать простой усилитель в авто своими руками
Оцените статью
Добавить комментарий