Wie kan mij helpen met meten?

Alles wat te maken heeft met meetapparatuur en ander gereedschap.
Bericht
Auteur
ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#46 Bericht door ssassen »

Goed, even een update. Ik heb nog wat metingen gedaan om te kijken of het probleem ligt bij de VSWR meetbrug of bij de spectrum analyzer.

Een manier om met goede precisie een meting te kunnen doen is het maken van een notch filter dmv. een t-stuk en een koppelstuk. Ik heb dit even geïllustreerd met onderstaande foto's. Dit notch filter zit tussen de tracking generator en input van de spectrum analyzer in en zou een dip moeten geven van minimaal 30dB bij zijn resonantiefrequentie.

Afbeelding

Afbeelding

Voor de resonantiefrequentie van de notch geldt:

(1/4 wave x dielectrische constante van de isolator x snelheid van het licht)/lengte van het koppelstuk = notch frequentie in MHz

Hieruit volgt:

(0.25 x 0.66 (teflon) x 300.000)/(20.61 - 1.89) = 49500/18.27 = 2709MHz

Afbeelding

Afbeelding

Uit de plot van de spectrum analyzer blijkt echter dat deze de notch op 2330MHz weergeeft, en niet op ~2700MHz (!), da's een slordige 400MHz minder dan je mag verwachten. Nu zijn kleine afwijkingen van pakweg enkele tientallen MHz normaal, maar 400MHz is toch echt teveel van het goede.

Ik heb dezelfde meting nog eens herhaald met koppelstukjes met een andere lengte en ook hier bedraagt de afwijking honderden MHz, dus ergens gaat er iets fout, óf mijn meetmethode klopt niet, óf de spectrum analyzer heeft het niet bij het rechte eind. Ik heb aanstaande donderdag een afspraak bij Rohde & Schwartz, dan hoop ik eindelijk antwoord te krijgen op wat en hoe er misgaat.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

fred101
Berichten: 1173
Lid geworden op: 15 dec 2006, 19:38
Locatie: waardenburg

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#47 Bericht door fred101 »

Neem die notch mee, laat hem daar nameten op een vna, doe hem daarna in een fluweel bekleed doosje en je hebt een mooie referentie voor de toekomst.

Vergeet niet dat je hier theorie en praktijk hebt. Theorie is ideale onderdelen. Zo'n T-stuk is alles behalve precies 50 ohm, je kabels misschien ook niet. De open heeft inductie of capaciteit maar ik heb geen ervaring op die frequentie hoe hard dat gaat. Ik weet wel dat ik rond de GHz al makkelijk 10 dB return loss verschil zie door en andere kabel of connector. Ik heb meerdere calibratie kits en ook al heb ik zo precies mogelijk de parameters gemeten en berekend, ze zijn niet uitwisselbaar. Vanaf 1GHz begint dat al aardig door te werken.
Toch haalt de vna met alle drie de T-check, als ik tenminste de software calibratie-kit kies die bij de calibratie kit en gebruikte kabels hoort. Daarop past de software dan 12 term correctie toe.

Als ik meet zonder die correctie en met een " ideaal" gestelde cal kit dan krijg heel andere resultaten. Vooral qua fase gaat het dan fout. En fase bepaald resonantie.

Simpele tests
Draai je kabels eens om, meet je dan de zelfde resonantie ?
Pak eens een set langere kabels, heb je nu nog de zelfde resonantie frequentie, zo nee, dan vergeet je notch maar als referentie.

Niet dat ik je niet geloof hoor, er kan best iets mis zijn met je software of HW maar hoe meer je al getest hebt hoe beter j straks kan vertellen hoe het zit en je leert er weer een hoop van.
Mijn website met veel info over RF meettechniek www.pa4tim.nl

ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#48 Bericht door ssassen »

Tsja en dan pak je een andere SMA female > SMA female adapter om de notch mee te maken die exact dezelfde maten heeft alleen van een andere fabrikant en dan krijg je dit:

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Met het gebruik van deze adapter zit de notch op 2622MHz, da's een afwijking van net geen 10% tov. de berekende waarde (2709MHz) da's natuurlijk correct, want er zijn altijd toleranties waar je niet onderuit komt. Kortom, kennelijk heeft de andere adapter een isolatiemateriaal met een andere dielectrische coëfficient dan teflon. Nu ben ik dus nog niks wijzer, want welke meting is nu correct? Ik neig naar de tweede, maar dat klopt weer niet met antenne metingen ... Wie riep er dat microgolf RF geen makkelijke materie is? Dat klopt!

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

fred101
Berichten: 1173
Lid geworden op: 15 dec 2006, 19:38
Locatie: waardenburg

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#49 Bericht door fred101 »

Ik denk dat je je nu even wat beter in de theorie moet verdiepen. Die testen zijn niet goed. (wat zijn die enorme golven in je meting, gebruik je een te grote stepsize ?)

- je notch lengte: Die begint op de midden ader van het doorgaande stuk van de T. Jij meet ongeveer 3 mm te weinig. Als je dat meeneemt kom je met een d.c. van 0,66 op 2327 MHz uit. 3 MHz ernaast en dan heb ik vanaf het scherm gemeten :lol:
- De dielectrische constante van teflon vond ik als 0,5 tot 0,7. Die waarden variëren met frequentie. Alleen dat kan al heel veel schelen aangezien het maal 300000 keer gaat !! Daarom zit ook die andere tru op een andere frequentie. dat ding is niet identiek en zal ook geen calibratie tru zijn. Dan pak je hem in ieder geval niet zo vast maar zit hij met zijn broertjes in een notenhouten kistje (de goedkoopste goede cal kit die ik kon kopen in BNC (daar wordt geen chinese massaproductie meer ingedaan want dat is niet interessant, was 1200 euro, een echte voor GHz VNA's gaat over de 10K)
Stel dat je notch lengte wel klopt dan kom je met terug rekenen op een d.c die nog steeds tussen 0,5 en 0,7 ligt.
Er worden erg veel slechte sma componenten gemaakt op het moment. Sma wordt in het boek over netwerk analyse van Siebel (E&S) niet eens genoemd als mogelijke connector. Het is vooral een massa product richting telecom. Dus dat ga je nooit tot op de MHz uitrekenen. Ik heb ook een sma load maar die is slechter dan mijn zelfgebouwde set.

Je ziet dus dat je dit bijna niet kunt berekenen tenzij je de excacte gegevens hebt. Dat is met een VNA vaak te achterhalen maar met een SNA niet en dan moet je aannames doen die zo maar een paar 100MHz kunnen verschillen.

Ik heb even een test gedaan. Een T-stuk, gewone master calibratie, T-stuk (bnc) en daaraan een notch van 149,65mm
De notch is van gewone RG58 gemaakt en dat is zover ik weet PE. het smelt in ieder geval. Het kan van 1,5 tot 2,4 varieren in d.c. Ik ben van 2.3 uitgegaan omdat het toeneemt met frequentie.

Als ik dat uitreken moet ik een resonantie krijgen van 1168MHz. Ik meet 1088. Dat is 80MHz lager. Bijna 7% en mijn notch lengte klopt. Als ik dat terugreken naar de echte d.c. dan kan die 1088 best kloppen. Hij valt nog steeds binnen 1,5 en 2,4.

Het voordeel bij die lagere frequentie en langere notch is dat daarbij meetfouten veel minder hard doorwerken. Op 160 meter maakt 10 cm niet veel uit. Op 3GHz is een paar 10e mm al veel. (ik meet met een bekend merk mechanische schuifmaat. Die digitale met twee gekleurde knopjes ken ik oa van iets als de aldi, die kloppen voor geen meter, maar dat zal wel weer een copy van iets anders zijn dus ik zeg niet dat jou meter niet klopt hoor, maar als het wel zo'n ding is dan vergeet die laatste digit maar en je komt weer anders uit. Ook het stuk van centre tot begin tru niet meenemen. Dan komt je resonantie een stuk lager uit.

Mijn conclusie

Ik denk dat je SA /TG wel goed is. Dit is tenslotte een S21 meting welke eventuele coupler fouten uitschakelt, maar er kan een wel fout zitten in je coupler (naast de standaard aanwezige fouten als tracking, diversity, frequenty gedrag enz) maar ik neem aan dat jij (of de software) daar een correctie voor hebt uitvoert)

Die antenne. kan ik niks over zeggen ik ken de antenne niet maar ik vertouw je meetopstelling niet. Ik kan op die manier niet meten (de antenne zo dicht bij de analyser), ik doe weinig met antennes maar ik weet wel dat bij 70 cm een paar mm al veel uit maakt. Ik weet ook dat een antenne die op de SWR meter 1 is in werkelijkheid al vaak niet meer dan 15-18dB RL geeft. Dus een SWR meter is snel tevreden.

Een VNA liegt even hard als de gebruiker tegen hem liegt en verteld de waarheid als de gebruiker hem de waarheid verteld. Microgolven is moeilijk, netwerkanalyse ook, die twee samen en je bent nog wel even zoet.
Mijn website met veel info over RF meettechniek www.pa4tim.nl

ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#50 Bericht door ssassen »

fred101 schreef:Ik denk dat je je nu even wat beter in de theorie moet verdiepen. Die testen zijn niet goed. (wat zijn die enorme golven in je meting, gebruik je een te grote stepsize ?)
Dit is een ongecalibreerde meting, dus er zit dan tussen twee maal N > SMA adapter, twee stukken 30cm LMR195 coax met aangeknepen SMA connectoren, een Radiall T-stuk (18GHz) en dan pas de SMA > SMA adapter als notch. Wat je dus ziet zijn alle meetartefacten van de kabels en alle adapters, da's normaal op dergelijke frequenties. Wat echter van belang is is dat je door de notch ergens een dip moet hebben zitten van minimaal 30dB, da's dan de frequentie van de notch. Daar ging het mij om, ik kan ook wel eerst de meetopstelling met kabels en adapters calibreren (daar heeft de spec an tenslotte trace A - B opties voor) maar dat is hier niet van belang, van belang is hier om te zien of de notch op de juiste plek zit.
fred101 schreef:- je notch lengte: Die begint op de midden ader van het doorgaande stuk van de T. Jij meet ongeveer 3 mm te weinig. Als je dat meeneemt kom je met een d.c. van 0,66 op 2327 MHz uit. 3 MHz ernaast en dan heb ik vanaf het scherm gemeten :lol:
Ja, daar heb je een punt, de vraag is inderdaad vanaf waar meet je?
fred101 schreef:Je ziet dus dat je dit bijna niet kunt berekenen tenzij je de excacte gegevens hebt. Dat is met een VNA vaak te achterhalen maar met een SNA niet en dan moet je aannames doen die zo maar een paar 100MHz kunnen verschillen.
Ja, ook hier heb je een punt, feitelijk schoffel ik mijn eigen meting al onderuit door een ander type adapter te nemen voor de notch met exact dezelfde maten, maar kennelijk een ander materiaal voor de isolatie, als de VF daarvan verschilt heb je inderdaad zo een verschil te pakken met de grote vermenigvuldigingsfactor.
fred101 schreef:Ik heb even een test gedaan. Een T-stuk, gewone master calibratie, T-stuk (bnc) en daaraan een notch van 149,65mm
De notch is van gewone RG58 gemaakt en dat is zover ik weet PE. het smelt in ieder geval. Het kan van 1,5 tot 2,4 varieren in d.c. Ik ben van 2.3 uitgegaan omdat het toeneemt met frequentie.

Als ik dat uitreken moet ik een resonantie krijgen van 1168MHz. Ik meet 1088. Dat is 80MHz lager. Bijna 7% en mijn notch lengte klopt. Als ik dat terugreken naar de echte d.c. dan kan die 1088 best kloppen. Hij valt nog steeds binnen 1,5 en 2,4.

Het voordeel bij die lagere frequentie en langere notch is dat daarbij meetfouten veel minder hard doorwerken. Op 160 meter maakt 10 cm niet veel uit. Op 3GHz is een paar 10e mm al veel. (ik meet met een bekend merk mechanische schuifmaat. Die digitale met twee gekleurde knopjes ken ik oa van iets als de aldi, die kloppen voor geen meter, maar dat zal wel weer een copy van iets anders zijn dus ik zeg niet dat jou meter niet klopt hoor, maar als het wel zo'n ding is dan vergeet die laatste digit maar en je komt weer anders uit. Ook het stuk van centre tot begin tru niet meenemen. Dan komt je resonantie een stuk lager uit.
Bedankt voor de moeite, wordt gewaardeerd!
fred101 schreef:Ik denk dat je SA /TG wel goed is. Dit is tenslotte een S21 meting welke eventuele coupler fouten uitschakelt, maar er kan een wel fout zitten in je coupler (naast de standaard aanwezige fouten als tracking, diversity, frequenty gedrag enz) maar ik neem aan dat jij (of de software) daar een correctie voor hebt uitvoert)
Da's ook mijn conclusie, maar aankomende donderdag zal dat blijken als ik bij Rohde & Schwarz langsga.
fred101 schreef:Die antenne. kan ik niks over zeggen ik ken de antenne niet maar ik vertouw je meetopstelling niet. Ik kan op die manier niet meten (de antenne zo dicht bij de analyser), ik doe weinig met antennes maar ik weet wel dat bij 70 cm een paar mm al veel uit maakt. Ik weet ook dat een antenne die op de SWR meter 1 is in werkelijkheid al vaak niet meer dan 15-18dB RL geeft. Dus een SWR meter is snel tevreden.
Als ik niet direct op de meetbrug meet dan wordt de kabel een deel van de antenne en aangezien beiden slechts bij benadering 50 Ohm zijn en de antenne in dit geval (zie openingspost) nogal wat parasitaire inducties en capaciteiten heeft krijg je dus een meting van kabel + antenna die duidelijk verschilt van de de meting van de antenne alleen.

Kortom, waar meet je dan, en wat meet je precies? Mij is geleerd dat je je meetopstelling zo eenvoudig moet houden om geen meetfouten of afwijkingen te introduceren die afkomstig zijn van kabels, adapters, etc. etc. Om even terug te komen op de eerste post, ik gaf daarin aan dat een collega hobbyist ook deze antenna heeft opgebouwd adhv. door 4nec2 gesimuleerde data en dat deze kwa constructie identiek is aan de mijne. Zijn resultaten komen met 99.6% precisie overeen met de simulatie, ergens gaat er dus iets mis en ik ben er nog steeds niet achter waar precies.

Afbeelding

Afbeelding

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

pa1bjs
Berichten: 1136
Lid geworden op: 09 okt 2006, 16:18
Roepletters: PA1BJS
Locatie: Abbenbroek

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#51 Bericht door pa1bjs »

Hallo Sander,
Ik zat even naar je meetopstelling te kijken, en het viel mij op dat de VSWR brug (METAAL!?!) dicht bij je antenne zit,
Zet hier eens een stuk coax van iets van een meter tussen?
Misschien helpt het.

Groet
Bas
Elecraft K2, FT897D, FT-7
Fritzel GPA404

ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#52 Bericht door ssassen »

pa1bjs schreef:Hallo Sander,
Ik zat even naar je meetopstelling te kijken, en het viel mij op dat de VSWR brug (METAAL!?!) dicht bij je antenne zit,
Zet hier eens een stuk coax van iets van een meter tussen?
Misschien helpt het.

Groet
Bas
Bas,

De reden daarvoor heb ik in mijn voorgaande reactie al even aangegeven:
ssassen schreef:Als ik niet direct op de meetbrug meet dan wordt de kabel een deel van de antenne en aangezien beiden slechts bij benadering 50 Ohm zijn en de antenne in dit geval (zie openingspost) nogal wat parasitaire inducties en capaciteiten heeft krijg je dus een meting van kabel + antenna die duidelijk verschilt van de de meting van de antenne alleen.
Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

fred101
Berichten: 1173
Lid geworden op: 15 dec 2006, 19:38
Locatie: waardenburg

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#53 Bericht door fred101 »

Daarom calibreer je ook aan het eind van zo'n stuk kabel. Dan is dat je referentie vlak.
Zou vrij lastig zijn als je altijd direct aan je coupler moet meten. Dat is veel te veel metaal en veel te dichtbij en niet alleen voor antennes. Ik werk na de coupler altijd met kabel. Soms wel 3 meter. Dan calibreer ik gewoon aan het einde van die kabel of gebruik poort extenies.

Heb je mijn vna tutorial over antenne meting gelezen ? Daar laat ik zien wat er gebeurd als je in het nabije veld zit
Mijn website met veel info over RF meettechniek www.pa4tim.nl

ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#54 Bericht door ssassen »

fred101 schreef:Daarom calibreer je ook aan het eind van zo'n stuk kabel. Dan is dat je referentie vlak.
Zou vrij lastig zijn als je altijd direct aan je coupler moet meten. Dat is veel te veel metaal en veel te dichtbij en niet alleen voor antennes. Ik werk na de coupler altijd met kabel. Soms wel 3 meter. Dan calibreer ik gewoon aan het einde van die kabel of gebruik poort extenies.

Heb je mijn vna tutorial over antenne meting gelezen ? Daar laat ik zien wat er gebeurd als je in het nabije veld zit
Dat snap ik allemaal, maar zoals ik al eerder aangaf wordt e.e.a. er dan niet netter op, zeker niet met een antenne die nogal wat parasitaire inducties en capaciteiten heeft. Als ik er een meter RG316 aan knoop dan is het een berglandschap waar de Alpen jaloers op zijn en de eigenresonantie van de antenne zit dan op dezelfde plek. Geen reden dus om (in dit geval) niet op de meetbrug zelf te meten.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

fred101
Berichten: 1173
Lid geworden op: 15 dec 2006, 19:38
Locatie: waardenburg

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#55 Bericht door fred101 »

Dat is denk ik ht probleem, ik denk dat je het niet helemaal snapt :wink:

Op zijn resonantie frequentie , die jij meet, is hij ohms. Daarbij maakt kabel weinig uit.
Kabel transformeert alleen als de load afwijkt van de karakteristieke impedanti van de kabel.

Maar daarom schrijf ik ook, calibreren aan het eind van de kabel. Dat is niets anders dan je referentievlak opschuiven.

Ongecalibreerd meten is zinloos.

Ik ben benieuwd wat er bij R&S uit gaat komen. ( maar door het doen van de simpele testjes die ik eerder genoemd heb moet je dat eigenlijk al weten.)
Mijn website met veel info over RF meettechniek www.pa4tim.nl

ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#56 Bericht door ssassen »

fred101 schreef:Op zijn resonantie frequentie , die jij meet, is hij ohms. Daarbij maakt kabel weinig uit.
Kabel transformeert alleen als de load afwijkt van de karakteristieke impedanti van de kabel.
Niet helemaal, want je meet immers niet alleen op de resonantiefrequentie, je meet met een veel bredere bandbreedte. Dus als resultaat heb je dan (ook met een gecalibreerde meting) een berglandschap met pieken en dalen rond de resonantiefrequentie omdat kabel, VSWR meetbrug en antenna interactie hebben. Als je de kabel weglaat is dit effect veel minder dramatisch, da's logisch, dus prefereer ik die meting boven het meten aan de kabel, ik zie dan namelijk wat de antenne doet en niet wat de combinatie antenne, kabel en VSWR meetbrug doet.

Dat je schrijft dat ik het niet snap vind ik een beetje flauw, ik motiveer juist waarom ik een bepaalde keuze maak voor een meetopstelling en dat schoffel je vervolgens vrolijk onderuit. Misschien is het goed voor de sfeer in dit topic als je je realiseert dat er meer wegen naar Rome zijn en ik me concentreer op de resonantie van de antenne, de rest vind ik nu even niet interessant. Die resonantie zit in al mijn metingen, ook met een stuk kabel ertussen, op exact dezelfde plek.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

pa1bjs
Berichten: 1136
Lid geworden op: 09 okt 2006, 16:18
Roepletters: PA1BJS
Locatie: Abbenbroek

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#57 Bericht door pa1bjs »

Dat het er niet netter op gaat worden snap ik, maar als test zou het het toch eens moeten proberen, nu ga je ook de mist in met al dat staal op centimeters van je antenne.

groet
Bas

Ps je kunt ook eerst een nulmeting doen zonder antenne met coax, en daarna de meting.

groet
Bas
Elecraft K2, FT897D, FT-7
Fritzel GPA404

ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#58 Bericht door ssassen »

pa1bjs schreef:Dat het er niet netter op gaat worden snap ik, maar als test zou het het toch eens moeten proberen ...
Bas,

Misschien moet je mijn reacties eerst eens wat beter lezen?

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

ssassen
Berichten: 36
Lid geworden op: 01 jun 2011, 15:40

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#59 Bericht door ssassen »

Goed, het is tijd om conclusies te trekken.

Ik ben vanmiddag op bezoek geweest bij Rohde & Schwarz in Nieuwegein en werd daar vriendelijk ontvangen door een ter zake zeer kundige meneer die ik van tevoren via de telefoon en email op de hoogte heb gesteld van de situatie.

Afbeelding

Aanwezig was een nette Rohde en Schwarz spectrum analyzer van een prijsklasse een aantal maal boven die van mij. Deze spec an is gebruikt als referentie om alle metingen mee te verifiëren. In eerste instantie zijn de beide notch filters die ik meegenomen had geverifiëerd met een meting, gebruik makende van mijn kabels en adapters. Hieruit konden we de conclusie trekken dat mijn spectrum analyzer ingesteld op een span van 3GHz een meetfout heeft van 4MHz, bij het reduceren van de span liep de meetfout terug tot pakweg 100kHz, dat zijn natuurlijk prima waardes, 4MHz op een 3GHz span is een meetfout van 0.13%.

Vervolgens is de VSWR meetbrug nagemeten en geverifiëerd, ook daar geen verrassingen, deze functioneert volgens het bijgevoegde testrapport en laat op beide spectrum analyzers dezelfde resultaten zien. Vervolgens kwam de meetmethode en meetopstelling aan bod en ook daar waren geen kanttekeningen of opmerkingen bij.

Als laatste waren mijn SPW antenne's aan de beurt en ook daar kwamen de door mij gemeten waardes exact overeen met de door de tweede spec an gemeten waardes. Dat zet echter wel grote vraagtekens bij de opbouw en/of berekening van deze antenne's omdat in dit geval de 4nec2 simulaties niet aansluiten bij de praktijk.

Kortom het is voor mij dus zaak om daar nogmaals zeer kritisch naar te kijken, aan de spectrum analyzer, de VSWR meetbrug, of de gekozen meetmethode of meetopstelling ligt het tenslotte niet.

Dan wil ik gelijk even de moeite nemen om iedereen die een bijdrage geleverd heeft in dit topic, of mij via PB/email heeft benaderd, te bedanken voor alle adviezen en suggesties alsook een aantal vriendelijke uitnodigingen om eens te komen meten, bedankt allemaal!

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen.

lloyd
Berichten: 320
Lid geworden op: 24 jan 2011, 21:28

Re: Wie kan mij helpen met meten?

#60 Bericht door lloyd »

ssassen schreef:zo ook een bevriende hobbyist in het buitenland. Nu is zijn bouwwijze identiek aan de mijne en werken zijn antenne's perfect en klopt alles met de simulaties, echter mijn antenne's geven iets heel anders te zien, zo ligt de eigenresonantie óf op een totaal andere frequentie, óf werken ze in het geheel niet.
misschien de antennes eens ruilen?

Plaats reactie