Mäta karakteristisk impedans utan en VNA?

Användarvisningsbild
AndersG
EF Sponsor
Inlägg: 8548
Blev medlem: 25 februari 2008, 17:10:58
Ort: Mariehamn
Kontakt:

Mäta karakteristisk impedans utan en VNA?

Inlägg av AndersG »

Går det? :) Typ en kabel eller en PCB bana.

edit: Så här? https://download.tek.com/document/75W_28152_1.pdf
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18528
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Mäta karakteristisk impedans utan en VNA?

Inlägg av 4kTRB »

Det går att studera en pulsreflektion i en terminerad koaxialkabel.
E Kafeman
Inlägg: 3278
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Mäta karakteristisk impedans utan en VNA?

Inlägg av E Kafeman »

I princip två frågor.

1. Impedans:
Ja det går i princip mäta men det är inte särskilt praktiskt om man går över 100 MHz då det blir mättekniskt svårt att t.ex. undvika att egna resistiva mätlaster även tillför reaktans och tidsfördrföjning.
Tittade som hastigast på din länk så kanske missar något men fasläge mellan ström och spänning visar relativa reaktansen relativt resistansen, dvs om kapacitiv eller induktiv serielast.
Serieresistansen kan man söka med en extern potentiometer tills halva spänningen ligger över potentiometern och reaktansen går då kalkylera ur det uppmätta fasläget.
Man behöver kunna mäta både ström och spänning samtidigt samt relativt fasläge, vilket går bra med tvåkanaligt oscilloskop som klarar aktuell mätfrekvens.

2. Karaktäristisk impedans
för en kabel är den impedans där det resistiva värdet på en terminering inte ger reflektioner. Detta resistiva värdet är den karaktäristiska impedansen och den karaktäristiska resistansen eftersom reaktansen är noll. Reaktans och resistans har samma absolutbelopp.
När man mäter med oscilloskop ström och spänning på en oändligt lång kabel är karaktäristiska impedansen spänningen genom strömmen när fasläget är 0 grader mellan ström och spänning.
Oändligt lång kabel, dvs att man hinner mäta innan eventuella reflektioner är inte helt praktiskt.
Därför enklare kan man anta ett resistivt värde, ett motstånd som man löder in i bortre änden av kabeln och sedan plottar man fas och amplitud för ett antal frekvenser i ett Smith-diagram för att sedan göra en grafisk lösning.
Det går även att mäta genpm extrem-terminering, dvs kortluten eller öppen kabelände och sedan plotta för ett antal frekvenser för att se resistiva tyngdpunkten. Det underlättar om det är en kabel som är lång relativt våglängden då det annars blir stora cirklar som inte lika tydligt markerar karaktäristiska impedansen.
Impedance Z in of a lossy transmission line converges at.png
Mätmetod utan VNA är så pass opraktisk och har så många möjliga felkällor att en VNA alltid är att föredra.
Sist jag mätte utan VNA på liknande sätt, för att finna resitans och reaktans var när jag skulle effekt-optimera lasten för ett audio-steg i klass D som arbetade på 300kHz vilket var lögre frekvens än den VNA jag hade tillgång till klarade.
Effektoptimeringen gjordes därför att det var en batteridriven hörapparat där man vill ha minsta möjliga förluster för längsta möjliga driftstid utan laddning. Det ger inte någon karaktäristisk impedans men mätjobbet ser lika ut.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
AndersG
EF Sponsor
Inlägg: 8548
Blev medlem: 25 februari 2008, 17:10:58
Ort: Mariehamn
Kontakt:

Re: Mäta karakteristisk impedans utan en VNA?

Inlägg av AndersG »

Tack! Har inte jobbat med Smith-kartor sedan studietiden :) Npgon tipsade mig om NanoVNA. Synpunkter?

Edit: I detta fall är det inte en kabel, utan buss.
Användarvisningsbild
hcb
Moderator
Inlägg: 5782
Blev medlem: 23 februari 2007, 21:44:50
Skype: hcbecker
Ort: Lystrup / Uppsala
Kontakt:

Re: Mäta karakteristisk impedans utan en VNA?

Inlägg av hcb »

Många verkar nöjda med den och den verkar prisvärd. Själv har jag goda erfarenheter av DG8SAQ VNWA och framför allt programvaran till den. Den är dock om jag minns rätt avsevärt dyrare.
E Kafeman
Inlägg: 3278
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Mäta karakteristisk impedans utan en VNA?

Inlägg av E Kafeman »

NanoVNA & Lite-VNA finns i ett antal olika varianter och det varnas ofta för att det finns sämre tillverkade versioner.
Man rekommenderas att hålla sej till original-tillverkarna, som du har i din bifogade länk.
Mäta impedansen så är de nog okey för hobbybruk. Svårigheten med VNA i allmänhet är mer att kunna mäta utan att mätkablar och ny-skapade jordslingorkraftigt påverkar mätresultatet. Att kunna kalibrera impedans och fasläge är inte svårt men nybörjare missar ofta metodik och förståelse.
Dessa instrument har ett antal brister som gör att man inte vill ta i dessa om man är van vid HP/Agilent R&S eller Cooper Mountain och några till som har det gemensamt att de alla pratar IEEE-488 över GPIB/LAN/USBTMC och är VISA-kompatibla.
Det gör att man i en komplex mätmiljö relativt enkelt kan ersätta ett instrument med ett annat av annat fabrikat och mjukvaran för styrning och dataöverföring fortfarande fungerar.

GPIB och VISA spelar ingen roll för en enskild mätning och det är kanske ändå inte aktuellt med att man ska få mätinstrumenten årligt kalibrerade. Dessutom, en sådan märkes-VNA som är i bra skick finns inte som begagnad under 50kkr och ska man ha bättre nya saker så kan det lätt öka två nollor till på prislappen.

Har man ingen VNA men vill lära sej hanteringsmässiga mät-grunder så är Nano-VNA ett utmärkt insteg till bra pris.
Det finns och det går skriva eget för att läsa in S-parametrar till dator.
Smith-diagram är väsentligt i mätsammanhang för att förstå och kalibrera instrumentet för olika situationer.
Det är inte svårt att förstå, det är ett sätt att visa impedanskurvors reala och imaginära värden i ett kalibrerat tidsplan där även tidsplanet är begripligt. I skolan brukar man få göra enkla impedans-matchningar rent grafiskt med penna och linjal, vilket är relativt enkelt i Smith-diagrammet.

Oavsett vilket, en billig Nano-VNA är trots att jag kanske skriver ner den lite ett utmärkt verktyg där resultatet och nyttan är så bra som man vet hur man mäter.
För att spetsa till det lite, aAtt sätta upp en mätning och kalibrera kan ta timmar för att få rätt mätresultat men avläsningen är gjord på sekunder. Det sock inte alltid tillspetsat utan det kan mycket väl ta så lång tid.
Vill man mäta SRF för en spole på 10nH och man vet hur man inkluderar för rätt timing på t.esx. en pigtail efter att vanliga kalibreringen är gjord så tar en sådan mätning totalt några minuter. Mätning av ytterligare komponenter tar så lång tid som du behöver för att byta komponent i änden på pigtailen.
Mäta bussimpedanser och elektrisk busslängd är rätt så lätt men kan kompliceras om det redan finns komponenter i ändarna.
Är det en någorlunda tänkt buss med genomtänkta rimliga ledarbredder och lågförlust obrutet jordplan underlättar det att mäta rätt.

Skaffa en VNA så öppnas en ny mät-dimension för dej. Det är absolut intressant instrument om man gillar mätteknik och vill veta vad som skiljer ideal komponenter fråb verkligheten.
Mäta sjölvreonansfrekvenser för spolar och kondensatorer, impedansmatcha mellan två LNA, kunna mäta en antenns effektivitet är sådant där en VNA är ett kul verktyg.

Är det frågan om en enda mätning och sedan aldrig mer, be någon som är van att mäta med VNA.
Inlärningskurvan för VNA är monumental. Jag håller fortfarande på och lär mej och började på allvar för 30 år sedan.
Köp även denna: https://eleshop.eu/nanovna-rf-demo-kit-2.html
Lek med den i någon timme när du fått tag i en VNA med kal.kit sen kan du börja på verkliga mätningar.
Om det är mätning på parallella bussar så är det behändigt med ett lager med hyggliga pigtails och SMD motstånd för tillfällig terminering.
RG-316 är oftast bra nog och jag brukar köpa ett rejält knippe typ 10 cm av dessa: https://www.aliexpress.com/item/1005002921330600.html
Det är så mycket bekvämare än att löda egna kablar och det lönar sej inte. Pigtails går åt i många sammanhang när man mäter med
VNA och det är ingen större kostnad att ha sådant liggandes i beredskap.
Ska man mäta på aktiva kretsar så behövs även SMA dämpsatser för att inte överlasta VNA. Behövs eventuellt SMD kondensatorer om bussen kräver DC-nivå. Värdet på kondensatorn väöjs så den är försumbar vid mätfrekvensen.
Skriv svar