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[Messtechnik]

Hallo in die Runde,

wie in meinem letzten Beitrag im 21cm-Projekt Thread schon angedroht, mache ich jetzt hier mal ein Fass zum Thema Messtechnik auf. Aktueller Anlass ist ja der Abgleich meines 1420 MHz Cavity-Filters mit Low-Tech Equipment.
Leider hören bei mir die Messmöglichkeiten bei 170 MHZ (SWR-Analyzer) bzw. 250 MHz (Dip-Meter) auf. Dann habe ich vor Jahrzehnten mal einen Philips-Messsender nachgebaut, bei dem ist aber auch oberhalb des UKW-Radiobereichs Schluss. Das ist also alles weit entfernt von der 21 cm Wasserstofflinie bei 1420 MHz. Auf meine alten Tage möchte ich nun auch nicht mehr so viel Kohle für weiteres Messequipment investieren, also muss ich sehen, ob ich mit den gegebenen Mitteln zu Potte komme.
"Gegebene Mittel" sind in diesem Falle: China-Rauschquelle bis 2 GHZ und der SDR-Stick, evtl. mit spezieller "Spectrumanalyzer"-Software.
Andererseits bieten die Chinesen recht bezahlbare Alternativen an, zu nennen ist da der "Simple RF Spectrumanalyzer ..." bis 4,4 GHz zum Anschluss an die USB-Schnittstelle. Soviel ich weiß, ist das Teil mal von einem deutschen Funkamateur als "Netzwerk-Analyzer" entwickelt und als Bausatz vertrieben worden. Die Chinesen haben das geklaut und bieten es jetzt für einen Appel und ein Ei an. Na ja, mit der Rauschquelle die ich gekauft habe wird es vermutlich genauso gelaufen sein.

Damit möchte ich die Diskussion eröffnen und hoffe auf rege Teilnahme.

Viele Grüße,
Reinhard

PS: Wenn mal Jemand einen Spectrumanalyzer zu entsorgen hat ...
 

APM_Pietsch

Sponsor Astronomie.de
Habe einmal bei Ebay nachgesehen:
Simple RF Spectrum Analyzer Tracking Generator 33MHz-4400MHz D6 V2.03B ADF4351 für 53,30 EUR - Kaum zu glauben. Wer kauf als erstes und testet das Teil? :)
 

astropeiler

Mitglied
Als Lösung für die Netzwerkanalyse im mittleren Preissegment kenne ich aus eigener Erfahrung den MiniVNA tiny. Der funktioniert recht ordentlich. Für Abgleicharbeiten ist nachteilig, dass der Scan über die Frequenz ein wenig dauert, so dass man nicht an einer Schraube drehen kann und sofort das Ergebnis sieht.
Seit kurzem haben wir am Astropeiler einen Siglent SVA1032 Vektor-Network Analyzer. Das ist allerdings etwas für den gehobenen Geldbeutel. Die bisherigen Erfahrungen sind sehr gut.
Den hier schon erwähnten "Simple ....." kenne ich nicht, auf den ersten Blick hört sich das interessant an.
Wolfgang
 
Nachtrag meinerseits:

Ich schreibe oben immer nur von "Spektrumanaslyser". Zur Filtermessung ist sowas, natürlich in Verbindung mit einem Trackinggenerator, das Messmittel der Wahl.
Ich bin versucht, den Simple-SA mal zu bestellen...

LG, Reinhard
 
Ich nochmal,

im Netz bin ich über eine interessante Seite zu Messungen mit Rauschquelle und SDR gestolpert, die möchte ich Euch nicht vorenthalten:
https://www.rtl-sdr.com/rtl-sdr-tut...ntenna-vswr-with-an-rtl-sdr-and-noise-source/

Ich konnte mich nicht bremsen und habe mir den Simple-SA bestellt. Wenn das so weiter geht, dann können wir bald das Schwarze Loch in meinem Geldbeutel ablichten ;). Obwohl, die finanziellen Aufwendungen halten sich bisher ja noch sehr in Grenzen. Aber wer weiß wo das noch hinführt, so eine 3-Meter-Schüssel bezahlt man ja nicht mal eben aus der Portokasse...

Viele Grüße,
Reinhard
 

eberhard_ehret

Mitglied
Hallo Reinhard:
wg 3 m Schüssel...mach's doch so wie die modernen Großteleskope...da besteht der Speigel ja auch aus mehreren Teilen....gehe ich den Schnäppchenmarkt und kauf Dir 25 Nudelsiebe zu je 1,--....das gibt dann auch 3m Durchmesser... :LOL::LOL:
LG Eberhard
 

Ehemaliger Benutzer (28957)

Aber aus meiner Erfahrung, wenn man sich eine "grössere" Schüssel zu Hause in den Garten stellen will, sollten 2,4m nicht überschritten werden.
Das macht irgendwann keinen Spass mehr und bei mir ist es definitiv die 2,4m Grenze.
Ausserdem braucht man in den meisten Bundesländern eine Baugenehmigung ab 1,2m (das wird vermutlich auch auf Nudelsiebe zutreffen). In RLP gibt es das zum Glück nicht.
 

Fritz Lensch

Mitglied
Ich hab so einen NWT 4000 seit 4 Jahren. Man darf sich aber keine Wunder erwarten. Meiner geht nur bis 2 GHz aber mit der Neuen SW sollte es funktionieren. Ich habe auch den Orginal FA-NWT aber nur bis 160 MHz.
P1090045.jpg

Die Software kann man bei https://www.dl4jal.eu/ runterladen. Außerdem bitte nur mit 9V betreiben sonst brennt er einfach ab. Bei manchen Exemplaren muss die Bodenplatte aus nicht leitenden Material sein.
Fritz
 

Fritz Lensch

Mitglied
Ich konnte es nicht lassen :)) Hab den NWT 4000 mit neuer Software getestet. Zum Filterabgleich braucht man keinen Rauschgeneretor. Bild 1: Ein und Ausgang mit kurzem Kabel verbunden. Bild 2: Eingang und Ausgang offen Bild 3: Ein Filter von Adam adamremove9a4qv@yahoo.com Bild 4: Zwei solche Filter hintereinander. Funktioniert auf Anhieb recht gut.
Wünsche ein gutes Schrauben an den Filtern und testen den Vorverstärkern. Grüße an Alle Fritz
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Hallo zusammen,

ich habe den Abgleich meines Cavity-Filters zwar schon unter "[Projekt: 21 cm Wasserstofflinie]" gezeigt, aber eigentlich gehört es auch hier hin, deshalb nun auf die Schnelle:

Fertiges Filter:
10.jpg


Aufbau zum Abgleich (links vorne die China-Rauschquelle, rechts der NooElec SDR-Stick):
09.jpg


Ermittelte Filterkurve:
Abgleich-1.jpg


Das man das Ganze nicht ruhigen Gewissens als "Messung" bezeichnen kann, darüber brauchen wir nicht zu diskutieren. Wie man sieht, reicht es aber zum Abgleich bzw. zur Kontrolle, ob man auf der Frequenz liegt.

Trotz Allem habe ich mir den "Simple-Spectrum Analyzer" im Netz bestellt, mit dem sollte sowas einfacher werden. Dazu hätte ich jetzt eine Frage an die Spezialisten:
Der "S. S-A" besteht ja aus einem Generatorteil (sowas wie ein digitaler Wobbelgenerator) und einem breitbandigen, logarithmischen Detektorteil. Kann man diesen Detektor-Part nicht auch für die breitbandige Leisungsmessung an einem Radioteleskop verwenden (wenn man denn so ein Teil schon mal hätte)?

Viele Grüße,
Reinhard
 

astropeiler

Mitglied
Hallo Reinhard,
zu Deiner Frage nach der Nutzung des Detektors: Grundätzlich macht der Detektor das, was man für Kontinuumsmessungen braucht, nämlich die Messung der Gesamtleistung in einem bestimmten (breiten) Frequenzbereich. Ob das Teil konkret nutzbar ist, hängt sicher von Detailfragen ab:
Ist das Signal, welches man vom Telekop bekommt, im richigen Pegelbereich für den Detektor?
Wie stabil ist der Detektor?
Welches Eigenrauschen hat der Detektor?
Eine Sache, die man dann berücksichtigen muss: Es sind logarithmische Detektoren, und in der Radioastronomie wll man linear messen. Man kann das natürlich umrechnen, und bei den geringen Leistungsunterschieden die man durch ein astronomisches Signal erhält, ist es auch fast egal. Aber man sollte es im Hinterkopf haben.
Gruß
Wolfgang
 
Hallo Wolfgang,

Danke für den Denkanstoß, das macht Sinn, da hätte ich auch selber drauf kommen können ;-).
Außerdem geht der log. Detektor selber nur bis 500 MHz, davor sitzt ein Mischer um auf die höheren Frequenzen zu kommen. Das dürfte nicht so ganz einfach anzusteuern sein, wenn nicht die NWT-Software diesen Modus gleich mit eingebaut hat.

Nach welchem Prinzip arbeitet denn die entsprechende Messung für radioastronomische Anwendung?
Als einfache Lösung fallen mir ein einfacher Dioden-Messkopf oder eine thermische Messung ein. Sowas Thermisches hat sich mal vor vielen Jahren ein Ex-Kollege aus einem 50 Ohm SMD-Widerstand und einem winzigen NTC als Messbrücke aufgebaut, soll sehr empfindlich gewesen sein.

Viele Grüße,
Reinhard
 

astropeiler

Mitglied
Hallo Reinhard,
die klassischen Power-Detektoren basieren auf Schottky-Dioden. Es gibt auch eine ganze Reihe von Detektoren für Analog-Devices. Der Nachteil ist, dass diese Detektoren typischerweise mindestens -30 dBm brauchen, um im linearen Bereich zu sein.
Die Alternative ist, mit einem SDR z.B. alle spektralen Kanäle aufzusummieren. Vorteil dabei ist, dass man Störlinien ausblenden kann. Der Nachteil ist die teilweise schlechte Gainstabilität von SDRs. Auch ist die Bandbreite eingeschränkt auf das, was die SDRs können.
Viele Grüße
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Die Logarithmierung ist sinnvoll, weil man so die Information komprimiert. Ideal wäre die Wurzel, aber Logarithmus ist auch ok und natürlich in vielen Anwendungen sonst sehr gebräuchlich. Bei einem linearen Signal bräuchte man sehr viel Auflösung im ADC für den Dynamikbereich, ohne dass man in den vielen Bits aufgrund von Rauschen wirklich etwas kodieren würde.

Aus dem Grund ist die Helligkeit in Pixelbildern normalerweise gammakodiert und lineare Bilder sind ein Sonderfall wie z.B. bei raw images, wo man in vielen Bits nur Photonenrauschen kodiert.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Hallo Michael und alle,
bei dem Thema "Logarithmierung" muss ich für den Bereich der Radioastronomie widersprechen. Hier ist es weder sinnvoll noch üblich, mit logarithmischen Skalen zu arbeiten. Intensitäten werden je nach Beobachtungsobjekt als "Helligkeitstemperatur" oder "Antennentemperatur" in Kelvin oder "Leistungsflussdichte" in Jansky angegeben (oder auch davon abgeleitete Größen). Und wenn die Daten nicht kalibriert sind, dann eben als unbestimmte, lineare Skala.
Eine "Komprimierung" ist deswegen nicht notwendig/sinnvoll, weil eben die Signale meistens nur eine kleine Variation des Grundrauschens darstellen. Die einzige Ausnahme aus unserem Beobachtungskanon sind "Giant Pulses" vom Krebspulsar, aber auch hier reden wir von einem SNR in der Größenordnung von 100 für einen einzelnen Puls.
Das Thema ADC-Auflösung ist auch häufig Gegenstand von Mythen nach dem Motto "viel hilft viel". In aller Regel sind 8 Bit ausreichend.
Viele Grüße
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Du sprachst von logarithmischen Detektoren und ich sage: Die tun das wegen des großen Dynamikbereichs und das ist sinnvoll. Wenn Du keinen großen Dynamikbereich brauchst, dann sind logarithmische Detektoren nicht die erste Wahl. ;-)

Mal ein Beispiel: AD8318. Der gesamte Dynamikbereich ist mit 70 dB gewaltig, aber da muss man am Rand selbst korrigieren. Ab -55 dBm geht es ohne, d.h. schon recht empfindlich. Die Ausgabespannung ist zurückrechenbar, wenn man lineare Einheiten will, und dennoch kann man mit einem günstigen ADC den ganzen Dynamikbereich sehr schön abbilden, wobei es schon mehr als 8 bit sein dürfen, aber nicht sehr viel mehr. Für Radioastronomie ist der Aufwand für so einen Dynamikbereich eher nicht sinnvoll, aber das ist nicht die Schuld des Chips. Die Logarithmierung ergibt sich nicht zwangsläufig, sondern wurde hier mit viel Aufwand erzeugt. Ohne die Logarithmierung müsste man eine höhere Genauigkeit im ADC haben, um schwache Signale noch zu erkennen, und für starke Signale ist diese Genauigkeit dann nutzlos.

Michael
 
Hallo Michael,

naja, wenn man ein Signal hat, das über einen großen Dynamikbereich geht und man sehr kleine, als auch sehr große Signalvariatonen abbilden muss, dann ist eine logarithmische Skalierung natürlich sinnvoll. Beispiel wären hier z. B. Astro-Fotos mit Details in schwachen Nebeln, wobei man auch die unterschiedlichen Sternhelligkeiten noch darstellen möchte. Wir Astrofotografen erschlagen das in der Praxis mit sehr hoher, linearer Bit-Tiefe in den gestackten Bildern, noch bevor wir am "Gamma" drehen.
So wie ich das sehe, ist bei der Radioastronomie das recht kleine Nutzsignal einem leider recht hohen Grundpegel von Rauschen überlagert. Würde man das logarithmisch codieren, dann presst man den interessanten Bereich in eine logarithmische Skala die über viele Dekaden geht und somit wird das Nutzsignal unnütz komprimiert. Natürlich kann man jetzt über eine Digitalisierung mit feiner Abstufung (viele Bits) die relevante Information codieren, wenn der ADC genügend auflöst, aber das ist eigentlich unnötig. Wählt man eine lineare Skalierung und passt den Dynamikumfang des Nutz- / Rausch-Signals dem Dynamikumfang des ADCs an, dann erreicht man das Ziel mit viel geringerem Aufwand, was meiner Meinung nach auch sinnvoller ist. Ich hoffe es ist halbwegs verständlich, was ich ausdrücken möchte.

Viele Grüße & CS,
Reinhard
 
Zuletzt bearbeitet:

Michael_Haardt

Mitglied
Hallo Reinhard,

Bildsensoren sind nunmal linear und gute ADCs inzwischen günstig machbar, wobei viele Sensoren im Postprocessing des Sensors stückweise lineare Abbildungen anbieten, um Gamma zu approximieren und die Bandbreite zu reduzieren. Dann gibt es auch welche mit geteilten Pixeln für schwache und starke Signale, damit man nicht einen Monster-ADC braucht, oder mit zwei Belichtungsphasen zum gleichen Zweck (quasi on chip HDR).

Aber nochmal: Ich habe nicht von logarithmischen Leistungsmessern angefangen. Ich sage nur, dass sie für ihren Einsatzzweck absolut sinnvoll sind und dass man es in Linear umrechnen kann. Nebenbei: Bei geringen Unterschieden in den Signalen merkt man vom Logarithmus nicht so viel, dass er weh täte und etwas unterdrückt, was man sehen will.

Hier ein betagter Selbstbauvorschlag:

https://www.qsl.net/oh2aue/fig20.gif aus Article on homebrew Dicke Radiometers for Amateur Radio Astronomy

Das Problem ist direkt benannt: -35 dBm bis +5 dBm trotz der drei Verstärker. Der Detektor lebt halt nicht von Luft und Liebe.

Was ist jetzt für ein Radiometer besser, der AD8318, ein SDR oder die diskrete Schaltung? Das kann ich nicht beurteilen.

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Hallo,
die Frage was von den drei Optionen besser ist, lässt sich m.E. nicht so direkt beantworten. Dazu sind die Ansätze zu unterschiedlich und es ist auch eine Frage des Anwensungsszenarios. Ich mache mal einen Versuch, die Optionen gegeneinander abzugrenzen:
Der Selbstbau-Detektor lässt eigentlich kaum beurteilen. Zwar gibt es eine Beschreibung, aber keine Testergebnisse. Verwendbar ist er nur bis 1 GHz (laut Angaben). Das schließt z.B. eine Verwendung an einem Teleskop bei 1420 MHz aus, es sei denn man mischt herunter.

Der AD8318 ist nur eine von etlichen Optionen für einen Power Detektor von Analog Devices. Man kann ihn auf einer kleinen Platine "gebrauchsfertig" in der Bucht kaufen. Eine vielleicht für unseren Anwendungszweck bessere Alternative wäre noch der AD8362, den man ebenfalls dort bekommt.
Was kann man nun beim AD8318 erwarten? Nehmen wir als Anwendungsszenario ein 3-m Teleskop bei 1420 MHz mit dem man Kontinuumsmessungen machen will. Zunächst muss mann den Pegel auf das Niveau bringen, bei dem das Ding funktioniert (> -30 dBm). Dann muss ich das Signal so filtern, dass ich keine Störsignale mit drin habe. Die würden sonst jede Messung unbrauchbar machen. Ich nehme nun mal die Parameter unseres 3-m Teleskops und Cassiopeia A als Quelle. Wir haben einen Forward Gain von 0,0013 Kelvin pro Jansky. Bei CAS A mit 1670 Jansky bekomme ich also einen Anstieg von rund 2,2 Kelvin gegenüber einer Systemtemperatur von 60-100 Kelvin (je nach Elevation). Im günstigsten Fall bekomme ich also einen Anstieg von 3,7% oder 0,16 dB. Bei der Steilheit von 25 mV/dB von dem Detektor bekomme ich also 4 mV auf einem Hintergrund von in etwa 1,4 V. Das sind dann weniger als 0,3%. Das kann ich nur sicher erkennen, wenn der AD8318 entsprechend stabil ist. Da man wahrscheinlich die Daten auch in digitaler Form im Rechner haben will, ist ein enstprechend ausgelegter A/D Wandler erforderlich. Ich kann naürlich auch die Offsetspannung vorher kompensieren, diese Spannung muss dann entsprechend stabil sein. Eine weitere zu lösende Frage ist die Integrationszeit. Die möchte man je nach Messung sicher variieren. Ein Ansatz wäre, einen Tiefpassfilter hinter den AD8318 zu setzen und dann mit dem A/D schneller zu samplen als die Zeitkonstante des Filters. Dann wäre eine Variaton der Integrationszeit über die Anzahl der aufsummierten Samples machbar.
Insgesamt schätze ich es so ein, dass ein Total Power Dektektor mit einem der AD Devices vielleicht machbar ist. Es erfordert aber Einiges an Zusatzschaltung,. Probiert habe ich ein solches Konzept nicht.

Beim SDR muss man sagen, dass es nicht "den" SDR gibt. Sie unterscheiden sich in wichtigen Parametern für eine Total Power Anwendung. Da ist zum Einen die Bandbreite, zum anderen die Stabilität. Eigentlich ist aus meiner Sicht nur der ADALM Pluto (wieder Analog Devices) gut brauchbar. Die anderen haben eine starke Drift zu Beginn. Man kann einen Workaround machen, indem man die Messung beginnt und die Stabilisierung abwartet, bis man die Daten verwendet.
Bleiben wir mal beim Beispiel ADALM Pluto. Der Nachteil gegenüber der Detektorlösung ist die geringere Bandbreite. Hier reden wir von 10 MHz gegenüber vielleicht bis zu 100 MHz. Das macht nach Radiometergleichung einen Faktor 3,3 im SNR. Demgegenüber steht, dass man eine fertige Lösung hat, bei der die Daten gleich im Rechner sind. Im Falle von Störlinien kann man diese auch gezielt ausblenden, da man eine spektrale Auflösung hat.

Wir verwenden bei unseren kleineren Teleskopen die SDR-Lösung. Beim 25-m Spiegel wir auf einen ZF von 100-200 MHz heruntergemischt. Für Total Power gibt es drei Optionen: Ein Spektrometer mit 100 MHz Bandbreite (deckt also die gesamte ZF ab), so dass wir hier die Kanäle aufsummieren können, eine Detektor-Lösung mit speziellem A/D Wandler, sowie ein SDR. Die Detektor-Lösung ist "Altbestand", deren Aufbau ich nicht so genau kenne weil es keine Dokumentation mehr zu geben scheint. Mal sehen ob ich da noch was auftreiben kann.

Gruß
Wolfgang
 

astropeiler

Mitglied
"Beim 25-m Spiegel wir auf einen ZF von 100-200 MHz heruntergemischt" soll natürlich heißen: Beim 25-m Spiegel wird auf eine ZF von 100-200 MHz heruntergemischt. Soviel Rechtschreibung muss sein ;-)
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Hallo Wolfgang,

das ist eine sehr informative Darstellung der Situation. Verstehe ich es so recht?

Der konventionellen Ansätze für total power gehen an dieser Anwendung vorbei, weil sie große Arbeitsbereiche haben, während hier ein kleiner Arbeitsbereich absolut in Ordnung wäre, wobei die Herausforderung dann der Arbeitspunkt wäre.

Man kann mit dem sehr günstigen AD8318 oder einem seiner Freunde wegen des großen Arbeitsbereichs alles Mögliche machen, aber die Verwendung für total power der Wasserstofflinie geht sofort an seine Grenze. Der Grund liegt in der Architektur: Sehr gute Verstärker und ein Diodendetektor. Das funktioniert gut für seine primäre Anwendung mit weitem Arbeitsbereich, aber ein diskreter Selbstbau der gleichen Architektur wird ziemlich sicher nicht besser. Damit braucht man sich eigentlich auch nicht weiter bei Radiometern der Amateurfunker umsehen, denn die brauchen weite Arbeitsbereiche.

Interessante Sache! :)

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Hallo Michael,
ich möchte zunächst einmal etwas zur Erläuterung der von mir verwendeten Begriffe sagen, damit kein Missverständnis auftritt: Wenn von "Kontinuumsstrahlung" die Rede ist, dann ist damit die breitbandige Strahlung gemeint, die von Synchrtronstrahlern wie Supernova-Überresten (z.B. Cassiopeia A), Radiogalaxien (z.B. Cygnus A) oder auch von der galaktischen Ebene ausgeht. Hier interessiert die gesamte Leistung, die in einem breiten Spektralbereich empfangen wird. Daher kommt der Begriff "total Power". Beim Wasserstoff hingegen haben wir eine Emission in einem recht schmalen Frequenzbereich. Hier wird man in aller Regen spektral aufgelöst messen, und deswegen ist eigentlich ein "total Power" ein Bezug auf die Wasserstofflinie nicht so sinnvoll.
Aber damit zurück zum eigentlichen Thema: Wenn ich also solche Kontinuumsquellen wie oben erwähnt beobachten will, dann brauche ich einen Sensor, der über einen weiteren Frequenzbereich die Gesamtintensität mist. Wie bereits diskutiert, ist die Herausforderung eine kleine Änderung von einem großen Wert zu erkennen. Das bedeutet in erster Linie eine große Stabilität. Mir ging es darum aufzuzeigen, dass mit einem Detektor vom Typ AD8313 alleine das Ziel noch nicht erreicht wird. Vielmehr kommt noch einiges hinzu. Das heißt nun nicht, dass es nicht mit einem AD8313 nicht geht, sondern dass man noch etwas Gehirnschmalz hineinstecken muss und man konkret sehen muss, ob die Stabilität ausreicht.
Ich wollte mich ohnehin in der nächsten Zeit noch mal mit dem Thema total power Detektoren auseinandersetzen, vielleicht kann ich dann noch weitere Hinweise geben.
Viele Grüße
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Schon klar. Für mich ist das alles neu, und von daher auch alles interessant. Wenn ich mal endlich die Lötlampe finde, geht's vielleicht auch mit dem Gehäuse für die Hardware weiter, bis dahin halt Theorie:

Der AD8318 ist billig, gut zu bekommen und man kann viele nützliche Dinge damit anfangen. Und wenn man ihn schon hat, ist interessant, mal ans Limit zu gehen.

Ich habe nochmal etwas gegraben, was in dem Bereich so gemacht wird und ohne flüssige Gase auskommt, auch wenn es im Amateurbereich inzwischen auch Leute gibt, die Stickstoff verflüssigen. Alternative Ansätze sind selten, existieren aber:


Die Empfindlichkeit ist nicht direkt, was wir suchen. Dennoch zeigt es, dass mehr außer dem gradlinigen Weg denkbar ist, um die Amplitude eines HF-Signals zu messen.

Die zitierten -30 dBm sind in der Tat sehr häufig zu finden. Geht das besser? Ja, recht einfach zu bauen, aber ohne Temperaturkompensation:


Infineon hat dazu was auch publiziert:


Für mehr Aufwand kriegt man mehr, aber es kostet auch Geld, weil man die Dioden wohl nicht frei zu kaufen bekommt:

A homemade diode power sensor for HP meters

Selbstbau ist vielleicht doch ein Weg, eben weil man keinen so großen Arbeitsbereich braucht.

Der von Dir angesprochene Ansatz, dahinter einen Tiefpass mit ausreichender Samplingfrequenz zu hängen, erscheint mir durchaus gangbar und für alle Wege sinnvoll. Das Ganze klingt wie Lego: Viele kleine Blöcke, nur mit SMA-Steckern. :)

Michael
 

astropeiler

Mitglied
Hallo Fritz,
ich kann leider von meiner Seite nicht viel mehr sagen als was ich schon geschrieben habe. Was Du Dir vielleicht ansehen könntest ist dies: Diode power detectors
Da sind ein paar grundsätzliche Dinge zu Dioden als Detektoren gesagt. Ansonsten findet man unter dem Suchbegriff Square law power detector noch das eine oder Andere.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Hallo Fritz,

ich habe oben einiges aufgelistet, was man bauen kann. Der Link von Wolfgang geht deutlich weiter, weil nach dem einfachen Detektor untersucht wird, wie man die Temperatur kompensieren und die Linearität verbessern kann. Jede Menge Lesestoff und alles konkret am Beispiel, sehr schön!

Grundsätzlich sind erstmal alle square law detectors mit Dioden linear (nicht perfekt, aber nicht logarithmisch). In den ICs wird extra Aufwand für die Logarithmierung getrieben, d.h. sie ist keine Eigenschaft des Detektors an sich.

Michael
 

Fritz Lensch

Mitglied
Hallo Wolfgang,
danke für den Link. Das ist ja schon mal was zum Testen. Bleibt nur die lästige Temperaturabhängigkeit. Schade das es da keinen IC gibt der bis 2 GHz linear arbeitet und auch leistbar ist. Aber vielleicht kommt da ja noch was aus China :)
 

Fritz Lensch

Mitglied
Hallo Michael,
Ja, Danke für deine Vorschläge. Ich könnte mir auch noch eine andere Möglichkeit vorstellen. Wenn ich gleichzeitig die Temperatur der Schaltung mit einem Sensor aufzeichne könnte ich rechnerisch den Pegel korrigieren. Ich hab vor einigen Jahren das gleiche mit dem LNA gemacht. Auf dem Bild ist das Rauschen des Himmels ( um 10h die Sonne ) zu sehen roter Kanal und Blau die Temperatur des LNA. Wenn man nun den blauen Kanal von dem Roten abzieht hat man doch ein Temperatur korrigiertes Rauschsignal. Ob das so zulässig ist weiß ich aber nicht ???
 

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astropeiler

Mitglied
Auf der Bauelementeseite kann man sich sicher noch mal die ganzen Produkte von Analog Devices durchsehen. Da gibt es wohl temperaturkompensierte Detektoren, z.B. LTC5505 . Von Prinzip her scheinen das auch Square Law Detektoren zu sein. Das Thema bei diesen Detektoren ist halt immer, dass man mit seinem Signal im richtigen Leistungsbereich liegen muss.
Wolfgang
 

Michael_Haardt

Mitglied
Um es nochmal klar zu sagen: Ich habe von analoger Elektronik keine Ahnung und das Gefühl, dass das bei Wolfgang anders ist. ;)

Die Temperatur aufzuzeichnen und rechnerisch zu kompensieren geht natürlich, a und o ist aber die thermische Kopplung. Hier braucht man einen Klimaschrank und fährt Rampenprofile. Hoch und runter wird sich keine Linie, sondern sowas wie eine Hysterese zeigen. Deren Fläche ist proportional zur Güte der thermischen Kopplung. Ein geringer Temperaturgradient hilft, d.h. etwas Dämmung mindert das Problem. Da kann man beliebig viel Zeit und Energie reinstecken, gelegentlich auch Wut. ;-) Ich spreche aus Erfahrung.

Wenn man die Temperatur einer Diode kompensieren will, dann baut man am besten zwei Stück davon ein, und das so, dass ihre Einflüsse sich aufheben. Es gibt ältere Schaltungsvorschläge, die das Prinzip gut zeigen, und Wolfgangs Link diskutiert das auch. Soweit ich weiss, gibt's darum extra Zwillingsdioden, d.h. zwei thermisch gekoppelt in einem Gehäuse. Beurteilen kann ich das nicht, rechnen auch nicht, s.o..

Die Kopplung geht in einem IC natürlich besser und man kauft für ein paar Euro viel Erfahrung des Herstellers mit ein. Der LTC5505-2 sieht schön aus, aber ob das Ergebnis dann besser oder schlechter als eine diskrete Schaltung wird, in die man ein paar Monate Arbeit zur Optimierung steckt, weiss man vorher nicht. Die geringen Leistungen der Radioastronomie liegen halt nicht im Anforderungsprofil solcher Chips, darum kann es schon sein, dass man das diskret besser hinbekommt.

Zum Glück ist das alles nicht teuer, d.h. man kann auch erstmal anfangen und schauen, welche Ergebnisse man sieht.

Michael
 
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