Frontend

Frontend - это программа написанная на QT

Она позволяет общаться с VNA по USB COM порту. Умеет задавать частотный диапазон для сканирования и получать отсэмплированные данные с устройства.

Перечислю доступные виды графиков:

• Abs(S11), Abs(S21) - абсолютные значения комплексных величин S11, S21
• S11 - комплексное значение S11
• S21 - комплексное значение S21
• dB(S21) - абсолютное значение S21 преобразованное в децибелы. 0 dB - максимальный уровень сигнала, при соединенных накоротко RX и TX щупах. Это основной параметр, который нас интересует при изготовлении полосовых фильтров.
• Z(S11) - комплексное сопротивление измеряемой детали со стороны RX разъема. Может быть пересчитана в входную емкость, индуктивность, ESR, EPR.
• Z(RX-[]-TX) - предполагается что деталь, это симметричный двухполюсник, включенный между входами RX и TX. Земли щупов RX и TX должны быть соединенны в этом случае. В таком виде удобно подключать кварцы, либо емкости совсем мелкие. Так в этом режиме можно измерять десятые доли фемтофарада.

Обновление прошивки

Frontend позволяет обновлять прошивку без использования программатора. Для этого:

• Жмем на кнопку правого энкодера, когда векторный анализатор выключен
• Включаем векторный анализатор
• запускаем frontend на ПК
• выбираем прошивку скачанную с github

Несколько примеров измерений (с объяснениями)

Индуктивность 100 uH

Подключена к RX входу. График S11. Красная линия - реальная часть. Синяя - мнимая. Место, где мнимая часть пересекает 0 в данном случае является параллельным резонансом. У данной катушки он около 4.8 МГц, что является вполне типичным значением для подобной катушки. Уже на частоте более 8 МГц эта катушка ведет себя как конденсатор 6-9 pF практически без примеси индуктивной части.

График Z(S11) - комплексное сопротивление измеряемой детали.

Кварц 16 МГЦ

Подключен между RX и TX.

График S11. На большей части графика re(S11) близко к единице. Т.е. кварц ведет себя как типичный конденсатор маленькой емкости. И только около частоты 16 МГц он начинает внезапно и очень резко пропускать через себя сигнал. Это частота параллельного резонанса. Обратите внимание, на то сколь узок диапазон измерения 15970 - 16040 КГц. Т.е. столь резкие изменения происходят на участке 70 КГц!!!! Есть на это графике еще одна точка. Совсем незаметная, но очень важная. Место, где мнимая часть S11 переходит через 0. Это параллельный резонанс. На этой частоте кварц пропускает сигнал не просто плохо, а очень плохо. Но это будет видно на других графиках.

На графике S21 параллельный и последовательный резонанс видно еще лучше. Только тут все наоборот. Тот сигнал, что не отразился как S11, тот сигнал прошел дальше, как S22. Последовательный резонанс виден опять отлично. Параллельный резонанс виден лишь как синяя линия пересекающая 0.

График dB(S21). Первый пик - это последовательный резонанс, который хорошо виден и на остальных графиках. Далее идет впадина, которая является местом параллельного резонанса.

Фильтр 10.24 МГЦ

Характеристическое сопротивление этого фильтра порядка трехсот ом. Поэтому он был согласован резисторами с 50-ти омными входом-выходом.

dB(S21) - самый наглядный график для определения полосы пропускания фильтра. -24 dB в полосе пропускания из-за того, что он фильтр согласован резисторами. А так это стандартный пятизвенный фильтр, с потерями порядка 3 dB. Собственно говоря большинство этим графиком и ограничиваются.

abs(S11) abs(S21) - графики "сколько отражается" и "сколько проходит" через фильтр. abs(S11) важно уже для тонких ценителей при согласовании фильтра с предыдущим каскадом.

График S21 - отлично показывает векторность анализатора. Если на графике dB(S21) полоса пропускания это практически прямая линия, то на этом графике видно как фильтр вращает фазу сигнала. По этому графику легко можно определить порядок фильтра.