Deze pagina mag afgedrukt worden voor thuisgebruik. Commercieel gebruik of verdere verspreiding is niet toegestaan.
Dit is de afdrukbare pagina, klik hier voor het artikel op de volledige website.
http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110

Rigol DSA815-TG vector spectrum analyser

inleiding
De meeste experimenteel radio-onderzoekers hebben een lading meetapparatuur. Het begint mij een multimeter en een dummyload. Daarna via een SWR meter, vermogensmeter naar een frequentieteller en een oscilloscoop. En ga zo maar door. De enige beperking is vaak ruimte ene voornamelijk budget. Als je het budget en de ruimte hebt, lukt het ook nog wel om een meetzender te bemachtigen. Ik reken mij tot de gelukkigen die een meetzender hebben. Deze was kapot en kwam via omzwervingen bij mij terecht, laten we zeggen dat die is komen aanwaaien. Na een reparatie functioneert deze weer en is het nu mijn "pronkstuk" in de verzameling meetapparatuur. Een mens moet zijn dromen najagen en daarbij ook realiseren dat bij het realiseren van een droom, de droom er niet meer is. En zo zijn er qua meetapparatuur de meeste dromen verwezenlijkt. En rest er eigenlijk nog en dat is een spectrum analyser (SA). Vroeger waren deze apparaten onbetaalbaar voor een hobbyist en had je geluk dat je werkgever een "versleten" apparaat voor een "prikkie" over kon nemen. Maar het is en blijven schaarse en gewilde goederen. Uit het niets leek de Rigol DSA815(-TG) te komen. Een SA tot 1,5GHz met de optie van een tracking generator (TG). En voor een prijs dat bijna niet voor mogelijk werd gehouden. De technieken zijn on de loop der jaren beter en sneller geworden en daardoor is dit apparaat mogelijk. De generator genereert niet een perfect signaal, maar kan eenvoudig worden gecompenseerd door de rekenkracht die in de SA zit. Het mag duidelijk zijn dat een SA met de prijs van een factor tien beter, sneller, nauwkeuriger is, maar heeft een experimenteel radio-onderzoeker die voordelen nodig? Ik betwijfel het. Er zijn eerder "goedkope" SA's op de markt gekomen, maar dat was net niet bruikbaar. De specificaties waren te slecht om echt iets mee te kunnen. De DSA815(-TG) maakt daar verandering in door een goed en bruikbaar apparaat op de markt te zetten.



spectrum analyser
werking
Voor de volledigheid even een kleine introductie in een spectrum analyser. Een spectrum analyser is een apparaat dat een elektrisch signaal in beeld brengt, net als een oscilloscoop. De overeenkomst met een oscilloscoop is dat de signaalsterkte (amplitude) in de verticale richting wordt weergegeven. Het verschil is echter dat een oscilloscoop op de horizontale as de tijd heeft weergegeven en een SA op de horizontale as de frequentie. Als een scoop van links naar rechts "schrijft", schrijft het beeld met de tijd mee. Als de tijd verstrijkt, verplaatst de punt dat het beeld "schrijft". Bij een SA schrijft een punt ook het beeld, alleen begint het met de laagste frequentie links en naar mate de punt naar rechts gaat wordt de frequentie hoger. Dus als er geen signaal op een SA wordt ontvangen, zal er in theorie een vlakke lijn zijn op het scherm. Als er een signaal van 100KHz wordt ontvangen, zal er op de horizontale as bij 100KHz een verticale streep zichtbaar zijn. De hoogte van de streep correspondeert met de signaalsterkte, hoe sterker het signaal, des te hoger de streep. Als er twee signalen binnen komen van 100 en 200KHz, zullen er dus twee vertikale strepen zichtbaar zijn enzovoort.

toepassing
Met een SA zijn meerdere metingen mee te verrichten. Zonder in detail te gaan zijn hier enkele voorbeelden van de mogelijkheden:
- Filters afregelen (het kantelpunt zichtnaar maken);
- De laagste staandegolfverhouding van een antenne bepalen;
- Signaalsterktes bepalen;
- Harmonischen zichtbaar maken (ongewenste signalen);
- De demping van filters bepalen;
- Signaalbreedte bepalen.

Houd er rekening mee dat voor enkele metingen hulpmiddelen nodig zijn zoals een SWR meetbrug en bijvoorbeeld een TG.
tracking generator
Een vrijwel onmisbaar onderdeel bij een SA is een TG. Bij de Rigol DSA815 is dit een optie die niet later ingebouwd kan worden. De meerprijs voor de TG is minimaal en ik denk dat het zeer onverstandig is om een DSA815 te kopen zonder TG. Dus de DSA815-TG is de juiste keus naar mijn idee.

werking
De werking van een TG is vrij eenvoudig. Bij het "lezen" van de SA genereert de TG bij de corresponderende frequentie een signaal van constante sterkte (in theorie). Dus als de SA 100KHz leest, dan genereert de TG een signaal van 100KHz. Bij 200KHz lezen, wordt er 20KHz gegenereerd enzovoort. Dus als de uitgang van de TG met de ingang van SA wordt gekoppeld, is er een rechte lijn zichtbaar omdat er geen verliezen zijn. In de praktijk zijn er altijd kabel verliezen dus moet de SA gekalibreerd worden zodat de verliezen worden gecompenseerd, maar dat terzijde. Als het signaal van de TG in een laag doorlaat filter (LPF) wordt gestopt en het uitgangssignaal in de SA, wordt de respons zichtbaar. In theorie zou in het lage deel het volledige signaal doorgelaten moeten en naar mate de frequentie hoger wordt, het signaal worden gedempt. De lijn op het scherm zal dan, naar mate de frequentie hoger wordt, dalen. Dan is het mogelijk om de verliezen te bepalen in het doorlaat gebied. Het is mogelijk om de frequentie te bepalen waarbij het signaal gehalveerd is (-3db). En de maximale demping is zo te bepalen. Ook is de steilheid van het filter te zien. Bij 70cm repeaters is het zeer lastig om goede filters te maken. De doorlaat moet zo veel mogelijk zijn en de demping aan de andere kant ook zo groot mogelijk. Hoe dichter de frequenties bij elkaar liggen, des te moeilijker is dit te bereiken. De demping van het signaal bij een 70cm repeater bij 1,6MHz shift is minimaal 80dB. Een goede SA met TG is voor het afregelen onmisbaar.
Zonder TG kan je alleen de ingekomen signalen meten. Het testen (doorfluiten) van een filter is zonder TG niet mogelijk.
wat je moet weten van SA's
Het belangrijkste dat je moet weten van een SA is dat de ingang zr gevoelig is. Als deze bijvoorbeeld meer dan +20dBm binnen krijgt, is het einde oefening en kost het veel geld om het apparaat weer werkend te krijgen. U bent gewaarschuwd. Neem dus ltijd een dummyload met voldoende capaciteit en een meetuitgang van bijvoorbeeld -30dB om ervoor te zorgen dat de ingang niet wordt overbelast.
De prijs van een SA wordt voornamelijk bepaald door de maximale frequentie en de te meten dignaalsterkte. SA's die tot 250GHz gaan zijn uiteraard duurder dan die tot 1,5GHz gaan. De "diepte" van meten is ook bepalend. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een maximaal te meten demping van -100dB.
firmware update: logaritmic x-scale
I've used the DSA815-TG for quite some time now. It's a great device and very usefull it seems. Several filters are adjusted and several devices are repaired using the spectrum analyser. And since a while I perform EMC measurements. I noticed that EMI receivers have a logarithmic x-scale (frequency). Untill now I only used (knew) the linear frequency scale. I discovered that there's a Rigol firmware update that makes a logarithmic frequency scale possible. The firmware is downloaded to a USB device and uploaded to the DSA815-TG. Via the system menu it's possible to update the firmware quite easy. After a reboot, the improved functionality is available. Beware that your user settings will be lost due to the firmware update.

The new function works great! To show the difference I've made two measurements which are shown below. The top one is shown with the "regular" linear frequency scale. The bottom one is the same measurement, but now with the logarithmic scale. Depending on the device under test, this am be usefull. I tested in this case a homebrew low pass filter. The logarithmic scale does improve the interpretation of the measurment very nice. Thumbs up for Rigol's firmware update!




Here's a practical use for the logarithmic scale. The response of a dummyload is logarithmic insted of linear.


constructie
reinigen
Er is een Rigol DSA815-TG op de werkbank "beland" die helaas gebruikt (of misbruikt) is door een roker. Het apparaat is vuil en stinkt. Om de viezigheid en stank te verwijderen moest aes grondig gereinigd worden. Voor de gelegenheid zijn alle (samengestelde) delen na de grondige revisie op de foto gezet ter ering ende vermaak. Het resutaat staat hieronder met tekst en uitleg.

behuizing openen
De behuizing is de openen door vier torx boutjes te verwijderen. Twee ervan zitten "verstopt" achter de handgreep. Hierna is de kunststof achterkant eenzoudig te verwijderen. Na het verwijderen van acht torx boutjes en dre moeren en ringen van de drie BNC connectoren is de metalen achterkant met voeding van de front module te verwijderen.



voeding
De voeding is een "open frame" voeding dat afgeschermd is onder een metalen kapje. Dit kapje reduceert eventuele storing van de voeding op de logica van de anayser print. De ventiator is ook direct op de voeding aangesloten. Op onderstaande foto is de afscherming van de voeding verwijderd.



bediening module
Door middel van het verwijderen van Torx boutjes is de anayser print te verwijderen van de front module. De module bestaat uit een metalen "bak" waarop de analyser printplaat gemonteerd is. Aan de andere kant van de metalen "bak" is het beeldscherm met de knoppen print gemonteerd. Dit geheel is afgewerkt met het kunststof frontpaneel. Het valt op dat het gas voor het scherm betrekkelijk dik is dat de betrouwbaarheid ten goede komt.




printplaat
De gehele analyser bestaat uit "maar" n print! (Op de voeding na...) De RF gevoelige delen zijn afgeschermd door middel van twee aluminium kappen. In deze kappen zijn holtes aangebracht dat de print in verschillende afgeschermde kamertjes opdeelt. Drie compartimenten zijn zelfs uitgerust met ferriet plaatjes om ongewenste signalen te dempen. Er is geen pakking gebruikt waardoor waarschijnlijk kosten bespaard zijn en de frequentie tot "maar" 1,5 GHz kan gaan. De twee aluminim delen worden tegen de print "gesandwiched". Er is een grote hoeveelheid boutjes van 17 mm lengte gebruikt om de aluminium delen bij ekaar te houden. De langere Torx boutjes van 20 mm monteren de print met aluminium delen aan de achterliggende stalen "bak". Deze "lange" boutjes zijn te herkennen dat er een klein opstaand randje om het boutgat zichtbaar is in het aluminim deel. Op onderstaande foto is deze rand met zwart verduidelijkt.



Op onderstaande foto is goed zichtbaar dat er aandacht is besteed aan het reduceren van EMC en EMI. De USB en UTP bus zijn uitgerust met koperen veren om goede potentiaavereffening te verkrijgen.


Op onderstaande foto's zijn de twee aluminim delen verwijderd. De goudkleurige lijnen geven de grenzen aan van de compartimenten in de aluminium kappen. Discrete LC-filters zijn te herkennen en ook overduidelijk stripline fiters.






bouwkwaliteit
De kwaliteit van constrctie is rg hoog! Metalen randen waar kabels langs gaan zijn omgezet zodat er geen scherpe randen meer zijn. Alle boutjes zijn met stift gemarkeerd om aan te geven dat deze aangedraaid zijn. De boutjes van de behuizing draaien niet direct in de kunststof delen maar in messing "inserts". Inserts plaatsen in kunststof delen kost extra geld en de gebruikter ziet het niet. Toch is het de beste oplossing voor goed resutaat. De gegoten delen passen ook perfect en er zijn geen foutjes te ontdekken. Ondanks dat het een instap model is, is de kwaliteit van de constructie optimaal.



EMC afscherming
Er is veel aandacht besteed aan EMC en EMI. De connectoren zijn door goed massa contact verbonden en de elektronica is in een "blikken doos" geplaatst. De uitvoering is volgens het boekje netjes uitgevoerd.

tips en tricks
zelf calibratie uitschakelen
De DSA-800 analysers zijn uitgerust met een Self Cal functie waarbij het apparaat periodiek automatisch een "zelf kalibratie" uitvoert. De gedachte is prettig dat de kwaliteit van de metingen automatisch bewaakt wordt, maar ik heb deze functie als uiterst hinderlijk ervaren. Wanneer ik nauwkeurige metingen uitvoer kunnen de meettijden oplopen tot minuten of zelfs tientallen minuten. Hierbij is het zeer ergelijk als na een tiental minuten de analyser zichzelf gaat kalibrerenen waarbij alle meet informatie verloren is gegaan omdat de trace pas bewaard blijft als de trace voltooid is. Hierop heb ik de Self Cal functie permanent uitgeschakeld via: [System] > [Calibrate] > [Self-Cal] > [off]. Nu is de kalibratie op een gewenst moment handmatig te starten en worden (lange) metingen niet ongewenst onderbroken.

© 1984...2017 - http://www.amateurtele.com - Afgedrukt op 2017-09-23T22:04:28+02:00