このブログでは、工作の記録、実験の結果や考察が散逸しないように専ら備忘録に使ってます。プログラムのソースや設計データ等は載せていませんが、詳しく知りたい方がおりましたらコメントいただければ対応します。

所有する主な測定器はこちらです。


2011年9月27日火曜日

電磁解析シミュレータによるRFアンプ設計(7.完成)

前回、ちょうどいいサイズの部品(チップインダクタ)が無く、大きいサイズのチップを無理やりつけたら性能が出なかったアンプ基板ですが、夕方、秋葉原に行って部品を仕入れてきました。

#今日はいい天気だったので、日米は営業してました(笑

こんな感じで部品を付け直してみました。

次に、このアンプの性能を再測定しました。下にシミュレーションの解析結果と実測定結果をのせました。

1.実測のS21を見ると、シミュレーションの解析結果と同様に1GHz付近にピークが出ています。 増幅度は約17dBmでシミュレーション結果より3dBmくらい低いですが、コネクタの損失等を考慮すればそんなにひどくありません。

2.方向性結合器(HP778D)を使って入力ポートの反射係数S11を調べてみました。この値が落ち込む周波数で、入力ポートのマッチングが取れていることが分かります。
実測グラフの赤線を見ると、1020MHz付近にピークがあります。これに対応するシミュレーションはグラフの濃い青線です。ピークの位置はシミュレーション通りですが、-30dBmまで落ちてることからマッチングはかなりよく取れていることがわかります。


S21とS11の二つを見てみましたが、他もシミュレーションの結果にマッチしていると思われます。

これまで7回にわたり、電磁解析シミュレーターのSonnetによる高周波回路の基板設計をしてみましたが、このSonnetはかなり使えるツールだという印象です。

シミュレーターで試行錯誤した後、一発で期待通りの動作をする実機をつくるというのは、これまでのアマチュア的製作手法から一歩飛び出す感じがして、とても楽しいです。


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2011年9月22日木曜日

トラッキングジェネレータ(4)中間まとめ

ランキングが少し戻ってきましたが、いま一歩です。更新頻度を上げていきたいのですが、このblogは実際にモノを作るのが売りなので、なかなか大変です(笑)
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さて、アドバンテストのスペアナR4131用のトラッキングジェネレータを作っていますが、必要な部品がかなりそろってきたので、ここで一回まとめてみようと思います。

まず、トラジェネのブロック図からおさらいしてみましょう。

トラジェネ内部で226.42MHzを作り、スペアナの2nd LO、1st LOを順番に混合させていくだけですが、アイソレーションをとったり、信号レベルを合わせたりと細かい調整が必要です。
226.42MHzの発振器は、以前このblogで製作記事をのせました。
回路を設計して、プリント基板を発注し、上図のように組み立てました。PLLの設定は、PICで行っています。この発振器からの226.42MHzを下図のアンプで増幅します。(このアンプも基板を設計してきれいに作り直したくなってます。)
そして、先日つくったPINダイオードのアッテネータで出力レベルを可変にします。


次に、スペアナからの1st,2nd LOの信号ですが、2nd LOは3.77GHzの固定周波数で、1st LOは4-7.6GHzのスイープ信号です。
この出力端子に信号が混入してスペアナのノイズレベルが上がらないように、アイソレーターを入れます。
アイソレータは必要数以上を在庫していますので、どのくらい挿入するかは、信号レベルなどを見ながら調整しようと思います。

これらはHARRIS他のアイソレータです。3.77GHzで使えるので、2nd LOに取り付けます。アイソレーションは20dB以上あるようです。

このアイソレータは4-8GHzの広帯域で使えるので1st LOに取り付けます。アイソレーションは20dBです。

次は、2nd LO 3.77GHzと、246.42MHzを混合するミキサーです。LO/RF 2.0-4.2GHzで、IFがDC-1.3GHzというミキサーです。

これは上のミキサーで混合した信号から余分な信号を除去するための4GHzのBPF(バンドパスフィルター)です。SAGEのFF1039で、3.93-4.07GHzが通過帯域です。

これは1stLOからの4-7.6GHzスイープ信号と、先ほどの4GHzの信号からDC-3.6GHzの信号を作るミキサーです。

上のミキサーから出力された信号から余分な信号を除去し、トラジェネの出力信号を作ります。
写真の上の細い棒が遮断周波数3.35GHz、下が遮断周波数2.0GHzのLPF(ローパスフィルター)です。最初は下のLPFで作ろうと思ってたんですが、遮断周波数3.35GHzのLPFが入手できたので、こっちを使います。

次に、各信号レベルを調節するためのアンプやアッテネータです。
A-100Lは、0.5-4.0GHzに使えるアンプで、利得は +13-15dB あります。5V 100mAです。

ALM/080-4033は、2.0-8.0GHzに使えるアンプで、利得は+33dBです。ちょっと強すぎなのでアッテネータを10dBくらいは入れないとだめかも。12V 250mAです。

MPA-7049は、2.5-4.5GHzに使えるアンプで、利得は +17dBあります。 5V 130mAです。

これらは1dB-10dBまでのアッテネータです。
最後に、これまでの高周波コンポーネンツを連結するためのSMAコネクタやセミリジットケーブルなど(在庫の一部)です。

以上のようにほとんどのパーツは揃いました。
次回は、信号レベルを見ながら調整していく作業を行います。

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2011年9月18日日曜日

電磁解析シミュレータによるRFアンプ設計(6)

更新を10日もさぼっていたら、ランキングが54位とかに落ちてました。
なかなかきびしいですね。

さて、先月から掲載してる「電磁解析シミュレータによるRFアンプ設計」ですが、先日送られてきた基板に部品を実装してみました。
↓こんなかんじです。
設計通りのサイズの部品が在庫に無かったことが判明し、とりあえずサイズの大きい部品を無理やりつけてみました。

シグナルジェネレータから任意の信号(700MHz-1000MHz)を0dBm加え、増幅された信号をスペアナで観測してみたのが下の図です。横軸は周波数(MHz)、縦軸は信号レベル(dBm)です。
 ピークが850MHzで設計とずれており、増幅度も約9dBmと設計値より低めです。部品サイズが違うために寄生容量とか誘導成分が多くマッチングがずれたと思われます。

部品をそろえて、また作り直してみるつもりです。


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2011年9月8日木曜日

PINアッテネータ完成

更新をさぼってました。なにせロボットにFXをやらせてたら、ことのほか面白かったもので。。。

さて、以前書いた「PINダイオードによる可変アッテネータ」の基板が先週できたので、組み立ててみました。
このアッテネータは固定電圧5Vを基板下部のランド(緑のリード線)に加え、基板上部のランド(赤いリード線)に+15Vから+0Vまで可変電圧を印可することで、減衰量が変わるアッテネータとなります。

性能をチェックするために、3種類の周波数(1GHz、800MHz、250MHz)をシグナルジェネレータから加え、電圧を可変して減衰量を調べてみました。下のグラフがその結果です。
3つのグラフの形状はほとんど同じとなり、特に1GHzと800MHzは重なっていました。
10.5Vあたりから、がくんと減衰量が増え、2V付近で急激に落ち込むようなグラフとなっています。

だいたい11Vから1Vくらいまでを可変範囲にすれば、0dB~-30dBくらいをカバーできるアッテネータとなりそうです。

これをいま作ってるトラジェネの出力調整に使おうと思います。


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2011年9月4日日曜日

基板到着(1GHz Amp & PinDi-ATT)

先月の20日に格安基板屋に発注していたブツが到着しました。下が設計データです。
割り付けの端数がでるんでしょうか、いつも10枚頼むと12枚入ってます。下が実際の基板です。
値段の割に、とてもいい出来です。

さっそく、あとで実装してみましょう。


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