AMATEURTELE.COM
...if your desired language isn't available, the alternative language will be shown...
Nederlands
informatie pagina voor experimenteel radio-onderzoekers
- - -

Rigol DSA815-TG vector spectrum analyser

Nederlandse inleiding permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#366
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.

image is loading...


image is loading...

Nederlandse spectrum analyser permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#367
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.

Nederlandse tracking generator permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#368
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.

Nederlandse wat je moet weten van SA's permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#369
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 permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#930
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!

image is loading...

image is loading...


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

image is loading...

image is loading...

Nederlandse constructie permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#1117
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.

image is loading...


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.

image is loading...


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.

image is loading...

image is loading...


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.

image is loading...

image is loading...

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.

image is loading...

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.

image is loading...

image is loading...

image is loading...

image is loading...


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.

image is loading...


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.

image is loading...

Nederlandse tips en tricks permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#1118
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.

Nederlandse tracking generator signaal permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#1119
inleiding
Een tracking generator (TG) is het onderdeel van een Spectrum Analyser (SA) dat een signaal genereert, gelijk aan de gemeten frequentie van de SA. Als de SA een meet bij bijvoorbeeld 10MHz, zal de TG ook een signaal van 10MHz genereren. En zo ook bij andere frequenties. In de praktijk "sweept" de TG met de SA mee van een lage(re) naar een hoge(re) frequentie.

normaliseren/compenseren
In het meest ideale geval zal de TG over het gehele frequentiebereik een signaal van gelijke amplitude (signaalsterkte) genereren. Het is lastig om een generator te vervaardigen dat over het gehele bereik een gelijke amplitude heeft. Tracking generatoren die een grote mate van nauwkeurigheid hebben, zijn kostbaar omdat dit moeilijk te bouwen is. Een "redelijk goede" generator is voor veel minder geld te vervaardigen. Het resultaat is dat er wel een grotere afwijking in het gegenereerde signaal is. Door het signaal bij de ontvanger (wiskundig) te compenseren, wordt de afwijking in amplitude gecorrigeerd. Als er bijvoorbeeld 2dB te weinig wordt gegenereerd bij een zekere frequentie, dan zal de SA bij deze frequentie er 2dB bij optellen om op "0" uit te komen. Wanneer het gemeten signaal (met of zonder TG) van de SA genormaliseerd is, is de gemeten waarden "de standaard" ofwel gecorrigeerd tot een rechte 0dB lijn. Door het normaliseren van het TG signaal, wordt de onvolkomenheid in de TG (en kabels/connectoren) gecorrigeerd/gecompenseerd zodat er een vlak referentiesignaal ontstaat.

Hieronder staat een (grove) meting van het -20dBm signaal van de TG zonder dat deze genormaliseerd is. De uitgang van de TG is met de ingang van de SA verbonden.

image is loading...


Het is zichtbaar dat het signaal geen gewenste rechte lijn is. Het wijkt enkele dB's af van de gewenste -20dBm niveau. Uit een andere ruwe meting met markers is gebleken dat het maximale verschil in signaalsterkte tussen de pieken bij -18,72dBm @ 347,5MHz en -20,90dBm @ 1,215GHz dus 2,18dB is.
Hieronder staat de meting waarbij het signaal gecompenseerd is door het automatisch te laten normaliseren. Het -20dBm signaal is nu het 0dB referentiesignaal.

image is loading...


signaalvorm van de TG
In de meest ideale situatie is het gegenereerde signaal een perfecte sinus. Zoals beschreven is het moeilijk om een perfecte TG te vervaardigen. Niet alleen voor een constante amplitude, maar ook voor een perfecte sinusvorm. Vandaar dat het gegenereerde signaal bij wijze van test zichtbaar is gemaakt. Volgens de specificaties werkt de SA met TG vanaf 9KHz. Vandaar dat 9KHz als startfrequentie is gekozen. Het gegenereerde (Zero Span) signaal van 9KHz uit een Rigol DSA815-TG Spectrum Analyser is zichtbaar gemaakt op een Rigol DS-1102E oscilloscoop.

waarnemingen
image is loading...



Het is duidelijk zichtbaar dat het gegenereerde signaal geen perfecte sinus is.

image is loading...


Bij 30KHz is er nog een afwijking te zien in de vorm ten opzichte van een perfecte sinus, weliswaar minder dan bij 9KHz.

image is loading...


Bij 50KHz is er nog een lichte afwijking te zien in de vorm ten opzichte van een perfecte sinus. De vorm is wel vloeiend, maar de neergaande flank is steiler dan de opgaande flank. Bij hogere frequenties is de sinus wel zuiver(der). Er is gemeten tot 100MHz omdat dat 100MHz de maximaal te bemeten frequentie met de beschikbare oscilloscoop is.

conclusie
Tot ongeveer 50KHz is er een afwijking te zien van een perfecte sinus. Dit is aan de ondergrens van de specificaties van de DSA815-TG, dus te begrijpen. Omdat de ontvanger "mee loopt met de generator, wordt alleen de grondfrequentie gemeten. Harmonischen (factor 3, 5, 7, 9 enzovoort) zijn dus niet/nauwelijks relevant en hebben waarschijnlijk invloed op de meting. Het gebruik door experimenteel radio-onderzoekers zal pas vanaf 135KHz (2Km band) zijn omdat daar onder geen amateur-band is waar op gezonden mag worden. Dus meten onder de 50KHz wordt niet verwacht. Daarbij is de DSA815-TG een apparaat aan de onderkant van het segment van de markt en gezien de (relatief lage) prijs zijn dergelijke "onvolkomenheden" niet onredelijk. Vooralsnog lijkt de afwijking van de zuivere sinus golfvorm geen invloed te hebben op metingen. De generator genereert dus geen zuivere sinus bij frequenties onder de +/-50KHz, maar het lijkt niet bezwaarlijk.

Nederlandse omroep band meting permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#1120
Bij wijze van test is de DSA815-TG Spectrum Analyser (SA) aangesloten op een Diamond X-30N rondstraler antenne. Weliswaar is de antenne niet resonant op de omroep band, maar zoals verwacht wordt er wel voldoende signaal ontvangen.

De meting loopt van 88...108MHz. Met een resolutie van 300Hz zijn de stations goed zichtbaar. Weliswaar resulteert dit in een langere (automatische) sweep tijd van ruim 222 seconden, maar dan is alles wel goed zichtbaar. Om de stations goed in beeld te krijgen is de meting pas weergegeven vanaf -64dBm. De ruisvloer ligt rond de -90dBm. Het is mogelijk om vier markers te plaatsen, maar handiger is het om de "peak table" functie te gebruiken. Hiermee worden de (maximaal negen) sterkste signalen automatisch gemarkeerd. Een "truc" is om de "Display Line" (DL) toe te passen. (Via "System" > "Display" > "Display Line".) De DL is ingesteld op -86,6dBm. Zo is het mogelijk om de pieken alleen boven de DL te markeren. Zo is een drempel (DL>) van ongewenste signalen in te stellen. De negen sterkste signalen boven de -86,6dBm zijn zo gemarkeerd.

image is loading...


Radio Gelderland (1) is op 103,5MHz het sterkst te ontvangen. BNR Nieuwsradio (4) en Radio 3FM (9) lijken net naast de frequentie te staan. 99,866666 / 99,9 en 96,166666 / 96,2MHz. Om de scan tijd bij een breedte van 20MHz te beperken is de resolutie niet lager gezet van 300Hz. Dit resulteert er in dat de frequenties er "naast" kunnen staan. Met een hogere resolutie zou dit ondervangen worden. In mijn geval vond ik het relevanter om het gehele omroep spectrum in beeld te krijgen in plaats van de exacte gegevens van alle stations. Uiteraard is het mogelijk om nauwkeuriger te kunnen meten per station als de "span" en center frequentie anders wordt ingesteld.

Nederlandse tracking generator overspraak test permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=110&id=#1121
En van de testen om de kwaliteit van een Spectrum Analyser (SA) te bepalen is het meten van de overspraak van de Tracking Generator (TG) op de ingang van de SA. Hierop is een test uitgevoerd. De resultaten zijn hieronder te vinden.

Enkele gegevens van de meting:
- apparaat: Rigol DSA815-TG;
- datum: 20140606;
- tijd: +/-13:20;
- RBW: 10KHz (manual);
- VBW: 10KHz (auto);
- scan tijd: 44,55s (auto)
- scan nauwkeurigheid: extra nauwkeurig;
- TG signaal: 0dBm;
- ATT: 10dB;
- span: full.

Om een zeker mate van kwaliteit te krijgen is de RBW op een hogere nauwkeurigheid (10KHz) gezet waarbij de scan tijd toch acceptabel is (44,55s). De scan tijd is extra nauwkeurig gezet. Het gegenereerde signaal is maximaal gezet (0dBm) om maximale overspraak op te wekken. Er zijn drie signalen gegenereerd en "bevroren", namelijk:

- geel: TG uit;
- violet: TG aan met open uitgang;
- geel: TG aan met afsluitweerstanden;
- groen: verschil tussen TG uit en TG aan (zonder weerstanden)

image is loading...


Zichtbaar is dat bij het inschakelen van de TG er een zekere mate van verandering zichtbaar is. Bij het afsluiten van de uit en ingang van de SA is nagenoeg geen verandering zichtbaar. Hieruit is te concluderen dat er signaal van de TG naar de SA lekt n het apparaat. Het is dus niet dat er buitenlangs iets "overstraalt". Gezien het verschil nihil is, zijn de afsluit weerstanden weer verwijderd.

Om het verschil te kunnen waarnemen tussen uit en inschakelen van de TG is een "delta" signaal bepaald door de SA. Met de "math" (wiskunde) functie is het verschil tussen de twee sporen zichtbaar gemaakt. Dit is het groene spoor. Het maximale verschil is 12,14dB bij 928,275MHz. Ruw gezegd komt dit neer op een factor tien. Het is aan de specialisten om te beoordelen of dit acceptabel is. Vooralsnog lijkt mij dit resultaat niet schokkend.

Details van de sporen zijn hieronder weergegeven in twee gesplitste schermen.

image is loading...


image is loading...

open de afdrukbare pagina door hier te klikken
klik hier voor de mobiele versie. (Beta test.)


AmateurTele.com - © 1984...2020 - Build: 20190816