Измерительный прибор OSA103 Mini

[Sergey_gh]

Представляю свою новую разработку - универсальный измерительный прибор - USB приставка к компьютеру OSA103 Mini. Прибор совмещает функции осциллографа, генератора, частотомера, анализатора спектра, векторного анализатора цепей, векторного антенного анализатора, измерителя LC, рефлектометра, SDR приёмопередатчика.

Краткое описание.

Осциллограф.
1 аналоговый + 4 цифровых канала + виртуальный аналоговый канал генератора. Входное сопротивление аналогового канала – 50 Ом, полоса пропускания - 1 Гц .. 400 МГц (только закрытый вход). Частота дискретизации аналогового канала в реальном времени - 200 МГц, в стробоскопическом режиме - 10 ГГц. Базовая входная чувствительность - 0.1 В/Дел. Цифровые каналы с настраиваемыми в широких пределах пороговыми уровнями и нетипично высокой для данного класса устройств частотой дискретизации в реальном времени - 1.6 ГГц.


Генератор.
Функциональный генератора 0.001 Гц .. 50(100) МГц (до 50 МГц – с неравномерностью АЧХ менее 0.5 дБ). Отключаемая коррекция sin(x)/x. Модуляция АМ, ЧМ, ФМ, суммирование сигналов и дополнительный встроенный генератор модулирующего сигнала 0.001 Гц .. 100 МГц, качание частоты синхронно с развёрткой осциллографа. Генератор импульсов 5 нс – 5 с, генератор шума и генератор произвольной формы со скриптовым языком описания осциллограмм.


Частотомер.
Электронно-счётный аппаратный частотомер работающий со входа любого канала, а также по условию синхронизации осциллографа. 8 разрядов в режиме измерения частоты. Постоянная относительная точность измерения частоты во всём диапазоне (reciprocal counting). Режим счёта импульсов и измерения периода. Термокомпенсированны й подстраиваемый системный тактовый генератор устройства (VCTCXO) c точностью лучше 1 PPM.


Анализатор спектра.
Принципы работы - БПФ, комбинированное многочастотное БПФ с формируемой спектрограммой до 1 ГГц. Настраиваемый размер, 9 оконных функций, усреднение и масштабирование. Выбор единиц измерения по вертикали для измерений в цепях с разным импедансом. Алгоритм точного измерения частоты и уровня максимума. Чистый собственный спектр (без паразитных внутренних спектральных составляющих). Технология Subtractive Dither.


Векторный анализатор цепей.
Принципы работы - ГКЧ и следящий синхронный цифровой квадратурный приёмник. Измерение коэффициента передачи четырёхполюсников. Амплитудная и фазовая характеристики. Линейный и логарифмический масштаб, настраиваемый диапазон. Калибровка с учётом соединительных кабелей (амплитудная и фазовая нормализация). Возможность работать в качестве анализатора спектра. Диапазон частот 100 Гц .. 100 МГц. Динамический диапазон (10 КГц .. 60 МГц) – >90 дБ.


Векторный антенный анализатор.
Принципы работы – ГКЧ и следящий синхронный цифровой квадратурный приёмник. Измерение комплексного импеданса подключенной цепи по методу shunt-thru. Диапазон частот – 10 КГц .. 100 МГц. OSL калибровка и "математическое вычитание" соединительного кабеля. Измерение (вычисление) КСВ, Return Loss для кабелей (линий) с Zo = 25, 50, 75, 100 Ом. Вычисление и построение графиков КСВ, Return Loss, Q, Rs, Xs, |Z|, Фаза Z, Rp, Xp.


Измеритель LC.
Диапазон измерения ёмкости - 0.5 пФ .. 30000 мкФ
Диапазон измерения ESR (C > 0.5 мкФ) - 50 мОм .. 1 КОм
Диапазон измерения индуктивности - 50 нГн .. 3 Гн


SDR приёмопередатчик.
Прибор может работать в качестве приёмопередатчика (DDC/DUC трансивера) совместно с программами цифрового радио поддерживающими протокол Winrad. Режим передачи реализован в самом приборе и требует подключения внешнего микрофонного усилителя. Тестировалось с HDSDR, SDRuno, SDRSharp ver 1361, Zeus Radio, SDRSharper. Режим передачи полностью поддерживается в HDSDR. Частично (нет автоматического выбора модуляции передачи) в SDRuno и SDRSharp ver 1361. Подробнее в отдельной теме "DDC/DUC трансивер на базе OSA103 Mini."

Обновления программного обеспечения.

Инструкция по установке и обновлению ПО находится на 6 странице описания.


3.08. Следящие маркеры, контекстные меню #49
3.09. Диаграмма Вольперта-Смита #736
3.10. Ввод частоты и уровня генератора цифрами #831
3.11. Уровень в dBm, CSV для АА #1030
3.12. Расширение частотного диапазона #1170
3.13. Настройка смещения частоты приёма и асинхронный Fs режим ИАЧХ #1256
3.14. Отображение мощности и внешние аттенюаторы #1308
3.15. Клавиши быстрого доступа. Внешние пробники, Zo для АА. #1503
3.16. Маркерные измерения БПФ, частотомер, шрифт, цвета. #1731
3.17. Расширение частотного диапазона, подключение ADF4351. #1909
3.18. Управление обзором ИАЧХ, АА. ВЧ частотомер, прибор без перемычек. #2061


Обновления ПО для работы с программами SDR радио (ExtIO_Osa.dll).
3.01. DDC приёмник (стартовая версия) #56


Далее в теме "DDC/DUC трансивер на базе OSA103 Mini."


3.02. Режим передачи. Исправления и улучшения в режиме приёма #57
3.03. Окно управления, компрессор речевого сигнала #86
3.04. Поддержка режима передачи для SDRSharp 1361 #102

Дополнительная информация.

1. Высокоомный пробник #20, #1378
2. Умножитель частоты (расширение частотного диапазона ИАЧХ) #1212
3. Корпус из оргстекла #51, #1367

Во вложениях: описание программы (для версии 3.07), топология печатной платы, сборочный чертёж, принципиальная схема, программа (версия 3.07), драйверы и прошивки (Windows & Linux), описание примеров применения, примеры применения. Выложенное программное обеспечение и прошивки полнофункциональные, но устройство защищено от тиражирования. Желающие самостоятельно собрать для личного использования обращайтесь в личку.

Обновление от 06.02.18
Osa103_v3_18.zip

[Sergey_gh]

На нагрузке 50 Ом всплыли странные выбросы на кратных частотах 200 и 400 МГц (Фото 1,2 - 50 Ом, фото 4 - ХХ). Что бы это могло быть ?

Не смог у себя воспроизвести этот эффект. При работе с генератором гармоник приёмник прибора (АЦП) работает в зонах Найквиста. Тактовая частота АЦП в синхронном режиме = 200 МГц. При приёме рабочей гармоники в области 200, 400, 600 .. МГц приёмник имеет побочный канал приёма вблизи 0 МГц. В этом может быть причина.

Попробуйте:
1. По выходу генератора гармоник установите конденсатор 10..100n (по хорошему он там должен быть - это моя ошибка).
2. Проверьте питание генератора гармоник - оно должно быть чистое.
3. Проверьте (выполните) калибровку уровня нуля (Настройки->калибровка уровня нуля. По инструкции).
4. Если не нужна информация о фазе сигнала (как в данном случае), то лучше включить асинхронный Fs режим ИАЧХ (в дополнительных настройках).

По поводу моста. У вас FR4, 1.6 мм? Видимо так, судя по ширине дорожки по входу. Тогда в районе припайки SMA-шек рассогласовано. Там в копланар переходит и зазор явно больше 0.15. Но по фото трудно судить, конечно. А значит особенно критично, что у Вас один SMA для DUT. Ввести бы как-нибудь в этот мост элементы подстройки. Реактивность переменную вместо отсутствующего SMA, что-ли...

[eu1aq]

Сергей, спасибо.

Не смог у себя воспроизвести этот эффект. При работе с генератором гармоник приёмник прибора (АЦП) работает в зонах Найквиста. Тактовая частота АЦП в синхронном режиме = 200 МГц. При приёме рабочей гармоники в области 200, 400, 600 .. МГц приёмник имеет побочный канал приёма вблизи 0 МГц. В этом может быть причина.

Первое, о чем подумал , хотелось убедиться ...

Попробуйте:
1. По выходу генератора гармоник установите конденсатор 10..100n (по хорошему он там должен быть - это моя ошибка).

Обязательно - при вскрытии, поспешил закатать в экран... Хотя, надеюсь, что в ближайшее время генератор станет неактуальным - смеситель уже на таможне ...

2. Проверьте питание генератора гармоник - оно должно быть чистое.

Проверил - чистое, тем более, что добавил на плату стабилизатор 3.3 В ...

3. Проверьте (выполните) калибровку уровня нуля (Настройки->калибровка уровня нуля. По инструкции).

Проверил - в норме.

4. Если не нужна информация о фазе сигнала (как в данном случае), то лучше включить асинхронный Fs режим ИАЧХ (в дополнительных настройках).

Включил. Выбросы пропали .

По поводу моста. У вас FR4, 1.6 мм? Видимо так, судя по ширине дорожки по входу. Тогда в районе припайки SMA-шек рассогласовано. Там в копланар переходит и зазор явно больше 0.15. Но по фото трудно судить, конечно. А значит особенно критично, что у Вас один SMA для DUT. Ввести бы как-нибудь в этот мост элементы подстройки. Реактивность переменную вместо отсутствующего SMA, что-ли...

Да. Балансировку моста не проверил. При вскрытии попробую поставить подстроечник параллельно нагрузочным резисторам ...

[rz3qs]

Да. Балансировку моста не проверил. При вскрытии попробую поставить подстроечник параллельно нагрузочным резисторам ...

Пока рано. До 500 МГц Оса работает замечательно без этого моста, а вот выше, в зоне 1-3 ГГц этот мост и нужно смотреть. Жду эталоны с КСВ 2 (25,100). Через недельку обещали добрые люди решить этот вопрос и тогда можно будет понять погрешность моста, как при низком, так и высоком сопротивлении нагрузки.

[eu1aq]

Пока рано. До 500 МГц Оса работает замечательно без этого моста, а вот выше, в зоне 1-3 ГГц этот мост и нужно смотреть. Жду эталоны с КСВ 2 (25,100). Через недельку обещали добрые люди решить этот вопрос и тогда можно будет понять погрешность моста, как при низком, так и высоком сопротивлении нагрузки.

А раньше и не получится - пока закончу с китайскими платками ... Мост, естественно, интересен выше гига, благо, что есть что смотреть ... Будет интересно увидеть, что у Вас получится...

[eu1aq]

К вопросу "Что умеют VNA" - на примере AppNote от R&S: https://cdn.rohde-schwarz.com/pws/dl...nts_ZVA-K4.pdf

[EW4RF]

Господа подскажите от чего, точнее от какого вывода или пятачка на осе тактируется adf4350/4351?

[rz3qs]

от какого вывода или пятачка

Читайте здесь.

[Павел]

Еще вопросик по подключению 4351, вот такой платки:

Куда подключать pin88 на этой платке?

[eu1aq]

Еще вопросик по подключению 4351, вот такой платки:

К центральному контакту SMA раз'ема EXT_REF, при этом не забыв разорвать цепь с выхода генератора (osc). Можно, дополнительно, снять индуктивность в цепи питания генератора ... Можно снять сам генератор ...

[Павел]

К центральному контакту SMA раз'ема EXT_REF,

Так он в воздухе висит. Наверное вот так: