Elektrotechnická fakulta Katedra telekomuniká ciidiplom.utc.sk/wan/1280.pdfVF MERACÍ PRÍSTROJ DIPLOMOVÁ PRÁCA MIKULÁŠ Ď URČ AŤ ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická

Elektrotechnická fakulta Katedra telekomuniká cii

VF MERACÍ PRÍSTROJ

DIPLOMOVÁ PRÁCA

MIKULÁŠ Ď URČ AŤ

Ž ILINSKÁ UNIVERZITA V Ž ILINE Elektrotechnická fakulta Katedra Telekomuniká cii

Š tudijný odbor: TELEKOMUNIKÁCIE

Vedúci diplomovej prá ce: Ing. Branislav

Kiša, Siemens PSE

Stupeň kvalifiká cie: Inž inier (Ing.) Dá tum odovzdania diplomovej prá ce: 18.

má j 2007

Ž ILINA 2007

Abstrakt

Ď URČ AŤ , Mikulá š: VF Merací prístroj. [Diplomová prá ca] – Ž ilinské univerzita

v Ž iline. Elektrotechnická fakulta. Katedra telekomuniká cii. – Š koliteľ: Ing. Branislav

Kiša, SIEMENS PSE s. r. o., Ž ilina, 2007.

Cieľom diplomovej prá ce bolo Zostrojenie a analýza VF Meracieho prístroju. Prá ca je

rozdelená do siedmich kapitol. V prvej časti sa zaoberá riešením meracieho prístroju.

V ďalšej časti sa zaoberá teoretickým rozborom jednotlivých blokov meracieho prístroju.

Nasleduje popis praktickej realizá cie meracieho prístroju. Na zá ver je uvedené technicko-

ekonomické zhodnotenie prá ce a zá verečné zhodnotenie splnenia zadania. Prá ca je

vhodná pre tých, čo sa chcú obozná miť s týmto meracím prístrojom , ale aj pre tých, čo si

ho chcú sami skonštruovať.

Ď URČ AŤ , Mikulá š: HF Measuring Instrument. [Diploma thesis] – The university of

Ž ilina. Faculty of Electrical Engineering. Department of telecommunications. – Tutor:

Ing Branislav Kiša, SIEMENS PSE s. r. o., Ž ilina, 2007.

The aim of Diploma thesis is Construction and analyzes HF Measuring Instrument.

The work is divided into seven chapters. The first chapter deals solution of Measuring

Instrument. The next part goes into theoretical analysis of particular blocks of Measuring

Instrument. The description of practical realization of Measuring Instrument is following.

At the end of work is noticed technical and economical resume and evaluated fulfillment

of setting of the Diploma thesis.

ANOTAČ NÝ ZÁZNAM - DIPLOMOVÁ PRÁCA

Priezvisko, meno: Ď určať Mikulá š školský rok: 2007

Ná zov prá ce: VF Merací prístroj

Počet strá n: 40 Počet obrá zkov: 26 Počet tabuliek: 2

Počet grafov: 6 Počet príloh: 2 Použ itá lit.: 10

Anotá cia: Merací prístroj popísaný v diplomovej prá ci je prístroj ovlá daný osobným

počítačom, a teda je bez neho skoro nepouž iteľný. Merací prístroj je určený na meranie

nezná mej impedancie v rozsahu jej absolútnej hodnoty 0 až 300 Ω . Tá to nezná ma

impedancia môž e byť anténa , ká blové vedenie alebo iný nezná mi dvojpó l. Diplomová

prá ca obsahuje jeho teoretický a konštrukčný popis.

Annotation: The Measuring Instrument which is described in the Diploma thesis is

Instrument controlled by personal computer. It means The Measuring Instrument cannot

work without it. The Measuring Instrument is dedicated to measure unknown impedance

within its absolute value 0 - 300 Ω . This unknown impedance can be antenna, cable line

or another unknown dipole. The Diploma thesis consists of theoretical and constructional

description.

Kľúčové slová : Merací prístroj, číslicový generá tor DDS, Symetrizačný transformá tor,

amplitúdový a fá zový detektor, digitá lno-analógový prevodník, vysokofrekvenčná

kompatibilita.

Vedúci prá ce: Ing. Branislav Kiša

Recenzent prá ce : Ing. Martin Vestenický

Dá tum odovzdania prá ce: 18. má j 2007

ZOZNAM OBRÁZKOV :

Strana

Obr. 1: Pripojenie VF meracieho prístroja k PC.................................................................2

Obr. 2: Bloková schéma princípu meracieho prístroja........................................................3

Obr. 3: Merací mostík..........................................................................................................5

Obr. 4: Komplexné diagramy pre ideálne kapacitory a induktory......................................6

Obr. 5: Princíp č innosti priameho č íslicového syntezátora.................................................9

Obr. 6: Filter na výstupe generátora DDS.........................................................................13

Obr. 7: Funkč ná bloková schéma.......................................................................................14

Obr. 8: Smerová odboč ka...................................................................................................16

Obr. 9: Zapojenie smerovej odboč ky v meracom prístroji................................................16

Obr. 10: Bloková schéma analó govo digitálneho prevodníku..........................................17

Obr. 11: Zjednoduš ený model postupnej aproximácie.......................................................20

Obr. 12: Priebeh napätia na CS a Dátovom výstupe.........................................................20

Obr. 13: Povolenie č ítania v sériovom mó de.....................................................................23

Obr. 14: Č ítanie sériového slova.......................................................................................23

Obr. 15: Zapojenie DDS generátora..................................................................................24

Obr. 16: Zapojenie fázového detektoru..............................................................................24

Obr. 17: Symetrizač ný transformátor................................................................................26

Obr. 18: Vyhotovenie symetrizač ného transformátoru......................................................27

Obr. 19: Zapojenie A/D prevodníku...................................................................................28

Obr. 20: Pripojenie externého generátoru.........................................................................30

Obr. 21: Doska ploš ného spoja, horná strana a)...............................................................31

Obr. 22: Doska ploš ného spoja, horná strana b)...............................................................32

Obr. 23: Doska ploš ného spoja, spodná strana.................................................................32

Obr. 24: Meranie kondenzátoru 220p................................................................................35

Obr. 25: Meranie koaxiálu naprázdno , 50Ω , 4m.............................................................35

Obr. 26: Fotka meracieho prístroju...................................................................................36

ZOZNAM GRAFOU:

Strana

Graf. 1: Frekvenč ná závislosť odporu, indukč nej a kapacitnej reaktancie.........................7

Graf. 2: Spektrum výstupného signálu pre frekvenciu 1.1 MHz.......................................12

Graf. 3: Spektrum výstupného signálu pre frekvenciu 70.1 MHz.....................................12

Graf. 4: Frekvenč ná charakteristika filtra na výstupe DDS..............................................14

Graf. 5: Ideálna prechodová charakteristika pre fázu a amplitúdu...................................25

Graf. 6: Rozliš ovacia schopnosť prevodníku....................................................................30

ZOZNAM TABULIEK:

Strana

Tab. 1: Nač ítanie sériového riadiaceho slova...................................................................22

Tab. 2: Súč iastky dosky ploš ného spoja.............................................................................33

ZOZNAM POUŽ ITÝ CH SKRATIEK:

VF

KV

VKV

UKV

LPT

USB

COM

DDS

A/D

SWR

SQR

SFDR

BNC

MSB/

LSB

DPS

SMD

INP A

INP B

RF

High fervency

Short wawe

Very short wawe

Ultra short wawe Line Printer Terminal Universal Serial Bus

Serial interface

Direct digital Synthesis

Analog/Digital

Standing-wave ratio

Standing- quantization ratio

Spurious Free Dynamic Range

Bayonet Neill-Concelman

Most/least significant bit

Board area connect

Surface-mount devices

Measuring point A

Measuring point B

Generator input

Vysoké frekvencie

Krá tke vlny

Veľmi krá tke vlny

Ultra krá tke vlny

Linkový tlačiarňový terminá l

Univerzá lna sériová zbernica

Sériové rozhranie

Priama digitá lna syntéza.

Analógovo/digitá lny

Č initeľ stojatej vlny

Č initeľ kvantizačného šumu

Rozsah odstupu rušivých signá lov

Konektor s bajonetovou zá mkou

Najvyšší/najniž ší platiaci bit

Doska plošného spoja

Povrchovo inštalované zariadenia

Merací bod A

Merací bod B

Vstup generá toru

ZOZNAM POUŽ ITÝ CH SIMBOLOV:

Zx

Xs

Rs

Uref

Zref

Xc

XL

R

N

M

fref

SQR

B

A

tPZH , tPZL

tPHZ , tPLZ

Krok

U

return_loss(i)

angle(i)

x_imp

r_imp

swr_imp

z_imp

ss, rr, mag, f , g

Nezná ma impedancia

Imaginá rna časť nezná mej impedancie

Reá lna časť nezná mej impedancie

Referenčné napätie zdroja

Referenčná impedancia

Kapacitná reaktancia

Indukčná reaktancia

Raá lna impedancia

Riadiace slovo

Počet bitov riadiaceho slova

Referenčná frekvencia

Č initeľ kvantizačného šumu

Rozlíšenie prevodníka v bitoch

Pomer amplitúd generovaného signá lu k plnému

signá lu

Aktivujúci čas pre dá tový výstup

Deaktvujúci čas pre dá tový výstup

Hodnota biná rneho kódu prerá taná do

dekadického tvaru

Pôvodné analógové napätie s maximá lnou chybou

± LSB/2

Hodnoty pola naplneného z detektoru zisku

Hodnoty pola naplneného z detektoru fá zy

imaginá rna zlož ka impedancie

Reá lna zlož ka impedancie

pomer stojatých vĺn

absolútna hodnota impedancie

medzivýsledky

OBSAH

Strana

1. Ú vod.................................................................................................................................1

2. Riešenie............................................................................................................................2

3. Teoretický rozbor...........................................................................................................5

3.1. Merací mostík.......................................................................................................5

3.2. Signá lny generá tor................................................................................................8

3.2.1. Princíp DDS generá tora............................................................................8

3.2.2. Výstupný filter DDS generá toru.............................................................13

3.3. Amplitúdový a fá zový detektor..........................................................................14

3.4. Symetrizačný transformá tor...............................................................................15

3.5. Č íslicovo-analógový prevodník.........................................................................17

4. Realizá cia meracieho prístroja...................................................................................22

4.1. Zapojenie meracieho prístroja............................................................................22

4.2. Zapojenie amplitúdového a fá zového detektoru................................................24

4.3. Symetrizačný transformá tor..............................................................................26

4.4. Zapojenie číslicovo-analógového prevodníku....................................................28

4.5. Zapojenie symetrizačného transformá toru a externého generá toru...................30

4.6. Doska plošného spoja, osadenie DPS súčiastkami.............................................31

4.7. Program k ovlá daniu meracieho prístroju..........................................................34

5. Technicko-ekonomické zhodnotenie prá ce................................................................38

6. Zá ver..............................................................................................................................39

7. Zoznam použ itej literatúry..........................................................................................40

Č estné prehlá senie.................................................................................................................I

Poďakovanie........................................................................................................................II

Prílohová časť.....................................................................................................................III

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1

1. Ú vod

V úvode tejto diplomovej prá ce sa obozná mime s problematikou meracích prístrojov

dnešnej dobe. Aj v tejto oblasti sa už v pokročilej miere uplatňuje pokrok na poli

integrovaných obvodov a skvalitňovania parametrov súčiastok. Vedie k tomu hlavne

zvyšovanie ná rokov na kvalitu meracích prístrojov pri rovnakej, či dokonca niž šej cene.

V oblasti VF , ktorej sa budeme venovať (1 – 60 MHz), je to vidno najlepšie. Pokrok

spôsobil, ž e obvody meracích prístrojov môž u byť umiestnené na minimá lnej ploche ,

z čoho vyplýva zníž enie rušenia cudzími signá lmi a zlepšenie manipulá cie s meracími

prístrojmi.

V poslednej dobe sa čoraz viac v meracej technike na ovlá danie meracích prístrojov

uplatňujú počítače. Hlavnou výhodou je mož nosť ovlá dať meracie prístroje z už ívateľsky

prístupného prostredia aj pri zlož itých meracích prístrojoch. Mož nosť ukladať aj veľké

množ stvá nameraných dá t a ďalej ich spracúvať graficky, štatisticky, či iným spôsobom.

Umož ňuje to trh, ktorý poskytuje výrobcom meracích prístrojov veľké množ stvo

integrovaných digitá lnych obvodov alebo digitá lno - analógových prevodníkov pre

analógové obvody.

Z toho vyplýva, ž e aj v oblasti zadanej diplomovej prá ce sú už aj riešenia

v amatérskej oblasti. Je to hlavne anténny analyzér, ktorý pracuje v oblasti krá tkych vĺn.

Preto som sa, ako na zdroje, v tejto oblasti spoliehal hlavne na rá dioamatérov, ktorí

pracovali na uvedenom anténnom analyzéri. Tento merací prístroj bol navrhnutý tak, aby

poskytoval výborné namerané výsledky aj pri porovnaní s drahšími meracími prístrojmi.

Pritom je pomerne jednoduchý, konštrukčne aj principiá lne. Avšak na jeho zostrojenie

treba mať znalosti z oblasti vysokofrekvenčnej techniky. Pre prípadné prispôsobenie pre

vlastné potreby je vhodná znalosť programovacieho jazyku, napríklad Visual Basic.

V zadaní diplomovej prace je pož iadavka na merané pá smo 1 až 30 MHz. Pretož e je

jednoduché a už itočné toto pá smo rozšíriť na 60 MHz, budeme ďalej pracovať s týmto

frekvenčným rozsahom.

Ú vod

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2

2. Riešenie

Navrhnutá sústava meracieho prístroja, ako bolo v zadaní diplomovej prá ce, sa bude

skladať z dvoch zá kladných častí. Zo samotného meracieho prístroja a z osobného

počítača vybaveného LPT portom, ako je vidno na obrá zku 1. [1]

Obr. 1: Pripojenie VF meracieho prístroja k PC

LPT port je použ itý na ovlá danie meracieho prístroja a na spätný prenos dá t. Pre

funkčnosť meracieho prístroja je dôlež ité, aby bol LPT port integrovaný na doske a nie

ako konvertor z iného portu. USB port je použ itý len na napá janie meracieho prístroja

napätím 5V. Ak nie je mož né použ iť USB port, napá janie sa dá získať aj z portu COM.

Konektory COM na strane meracieho prístroja sú navrhnuté len pre súhlasný počet pinov

a pre mož nosť oddeliť ká bel od meracieho prístroja. Pre pripojenie externého generá tora

a meranej impedancie je najvhodnejší BNC konektor pre svoju vhodnosť pre zadanú

frekvenčnú oblasť. Pripadne sa môž e zvoliť pre pripojenie zá ťaž e aj televízny anténový

konektor, ale je potrebné dbať na jeho kvalitné uzemnenie kvôli vysokým frekvenciá m.

Ď alej sa budeme zaoberať zá kladným princípom meracieho prístroja, ako som sa ho

rozhodol riešiť. Ná zorne je to uká zané na blokovej schéme (Obr. 2). Bloková schéma

ukazuje principiá lnu štruktúru so signá lnym generá torom DDS v podobe AD9851 v

spojení s nezná mou impedanciou , napríklad anténou s použ itím symetrizačného

transformá tora (inak symetrizačná odbočka). Z tohto je odoberané výstupné napätie Umer

a Uref a privá dzané na vstup integrovaného obvodu AD8302. Tento obvod obsahuje

Riešenie

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 3

amplitúdový a fá zový detektor oboch signá lov. Tieto hodnoty sa konvertujú na zmenu

úrovne dvoch jednosmerných napätí a cez A/D prevodník sú privedené na LPT port

počítača.

Obr. 2: Bloková schéma princípu meracieho prístroja

Z týchto hodnôt je mož né ná sledne spracovať tieto výsledky:

• Pomer stojatých vĺn SWR

• Fá zový posun 0-180°

• Imaginá rna hodnota Zx : Xs reaktancia v meranom rozsahu 0 - 300Ω

• Reá lna hodnota Zx : Rs v meranom rozsahu 0 - 300Ω

• Modul Zx : |Z| v rozsahu 0 - 300Ω

• Ú tlm (return loss R.L.) v dB

Istou nevýhodou zvoleného princípu je, ž e pri zisťovaní fá zového rozdielu vo

vyhodnocovacom obvode zisku a fá zového rozdielu oboch signá lov nedoká ž e tento zistiť,

aké má fá za znamienko, a tým, o aký druh imaginá rnej zlož ky impedancie sa jedná . Č i

ide o kapacitnú alebo indukčnú reaktanciu. Tento nedostatok sa dá odstrá niť meraním pri

Riešenie

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 4

rôznych frekvenciá ch, čím zistíme ná rast zmeny reaktancie. Ak sa jedná o induktívnu

reaktanciu, tak s frekvenciou stúpa, ak o kapacitnú, naopak klesá .

Celý merací systém bude realizovaný v pá sme 1 až 60 MHz. Je výhodné pre potreby

merania v iných frekvenčných pá smach hornú hranicu zvýšiť. V našom prípade je však

obmedzujúcim faktorom signá lny generá tor DDS. Pre jeho vlastnosti sme obmedzení na

frekvenciu 60 MHz. Ziskový a fá zový detektor však pracuje do frekvencie 2,7 GHz, preto

sme sa rozhodli pre mož nosť použ iť externý generá tor. Tento musí byť čo najpresnejší,

aby neznehodnocoval presnosť merania. Ď alším obmedzujúcim faktorom je symetrizačný

transformá tor. Pre naše potreby je vhodné vyhotovenie pre frekvenčný rozsah 1 až 250

MHz. Pre vyššie pá sma by musel byť už merací prístroj vybavený prepínaním

symetrizačných transformá torov pre tieto pá sma, čo ale kladie už značné ná roky na

vyhotovenie. Preto sme túto mož nosť nerealizovali.

Riešenie

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 5

ZxZref

UU

Zx

Zref =

Zref

Zx

UZrefU

Zx*

=

3. Teoretický rozbor 3.1. Merací mostík

Ú lohou navrhovaného meracieho prístroja je zistiť veľkosť nezná mej impedancie. Na

tento účel je potrebné navrhnúť merací mostík, do ktorého budeme zapá jať meranú zá ťaž .

Tento sa bude skladať zo zdroju VF signá lu, zo zná mej impedancie, ktorú zapojíme do

série k nezná mej impedancii a z meracieho obvodu, ktorý ná m poskytne údaje pre ďalšie

spracovanie. Tieto údaje nemusia priamo hovoriť o meranej impedancie, ale tá to sa z nich

vypočíta. Tento princíp ná m môž e ná padne pripomínať klasické jednosmerné meranie

čisto reá lneho odporu. Pre naše frekvenčné pá smo a naše pož iadavky ho musíme značne

upraviť. Vychá dzajme s principiá lnej schémy na obrá zku 3 .

Obr. 3: Merací mostík

Uvaž ujme, ž e pozná me tri parametre, referenčné napätie, napätie na zá ťaž i

a referenčnú impedanciu. Ak berieme do úvahy len absolútne hodnoty veličín, môž eme

z ohmového zá kona vyvodiť tvrdenie, ž e pomer absolútnych hodnôt impedancii sa rovná

pomerom absolútnych hodnôt napätí.

(1)

Toto tvrdenie ná m pri znalosti troch parametrov umož ní tretí vypočítať.

(2)

Teoretický rozbor

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 6

Zxref

Zx

UUZrefU

Zx−

=*

Upravme ešte vzťah nasledovným výrazom: |UZref| = |Uref| - |UZx| (3)

(4)

Tento vzťah ná m však hovorí len o absolútnej hodnote komplexnej impedancie,

nehovorí ná m nič o jej reá lnej a imaginá rnej zlož ke.

Pre zistenie fá zy imaginá rnej zlož ky je mož né vychá dzať zo zmeny fá zy napätia

oproti referenčnému napätiu. Ak nahradíme referenčnú impedanciu vhodným

symetrizačným členom, dostaneme na jeho výstupe referenčné napätie a napätie na

nezná mej impedancii. Uhol absolútnej hodnoty komplexnej impedancie je potom priamo

úmerný fá zovým rozdielom referenčného napätia a napätia na nezná mej zá ťaž i. Musíme

však zohľadniť, ž e pre praktické zhotovenie použ ijeme ako symetrizačný člen

symetrizačný transformá tor, ktorý posúva fá zu vlny o 180°. Pre príklad si uveďme

fá zorové diagramy pre napätia, prúdy a impedancie pre ideá lny kapacitor a ideá lny

induktor. V diagramoch sme pre lepšie zná zornenie nerá tali s posunutím fá zy o 180°.

Obr. 4: Komplexné diagramy pre ideálne kapacitory a induktory

Teoretický rozbor

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 7

Z obrá zku je vidno, ž e porovnaním fá zy referenčného napätia a napätia na nezná mej

impedancii, zistíme uhol medzi reá lnou a imaginá rnou zlož kou impedancie. Keďž e sme si

už zmerali absolútnu hodnotu nezná mej impedancie , má me všetky hodnoty potrebné pre

jej určenie.

Pri reá lnom meraní ale nastá va chyba, lebo neviem určiť, či meraná fá za medzi

napätiami je kladná alebo zá porná . Z tohto dôvodu sa na zá klade jedného merania nedá

určiť, či sa jedná o zá ťaž s kapacitnou alebo indukčnou zlož kou. Tento nedostatok sa rieši

viacerými meraniami, pri ktorých určujeme priebeh impedancie od frekvencie. Ak

impedancia rastie , bude sa skladať z reá lnej impedancie a z induktívnej reaktancie,

naopak, ak bude klesať, bude sa skladať z reá lnej impedancie a z kapacitnej reaktancie. Je

to kvôli tomu, ž e reá lny odpor je frekvenčne nezá vislý, naproti tomu kapacitná reaktancia

s frekvenciou klesá a indukčná stúpa. [2]

Graf. 1: Frekvenč ná závislosť odporu, indukč nej a kapacitnej reaktancie

Popísali sme princíp merania, ale neuviedli sme nič o presnosti danej metódy. Chyba

vzniknutá pri meraní sa dá zhrnúť do troch zá kladných príčin:

• Nepresnosť spôsobená toleranciou pri kvalite súčiastok

• Nepresnosť spôsobená zaokrúhľovaním pri meraní

• Nepresnosti spôsobené rušením šumom

Teoretický rozbor

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 8

Teoretický rozbor

V ďalších kapitolá ch sa budeme preto zaoberať jednotlivými komponentmi, ktoré

budeme využ ívať v meracom prístroji a zhodnotíme ich vplyv na celkový výsledok

merania. Uká ž eme si, na čo musíme dbať pri praktickej realizá cií, aby sme dosiahli čo

najlepší prijateľný výsledok.

3.2. Signá lny generá tor

Ako sme už vyššie uviedli v teoretickom rozbore, na meranie budeme potrebovať

zdroj VF signá lu. Pre naše potreby vystačíme s dvoma zdrojmi VF signá lu. Jeden bude

pevne vstavaný v meracom prístroji a druhý sa bude môcť pripá jať externe. Obidva však

musia spĺňať určité pož iadavky, aby boli vhodné pre dané meranie. Sú to hlavne:

• Pož adované frekvenčné pá smo

• Charakteristická výstupná impedancia a úroveň signá lu

• Frekvenčná stabilita

• Č istota frekvenčného spektra

V zadaní diplomovej prá ce sme uvaž ovali o meracom prístroji, ktorý by mal pracovať

vo frekvenčnom pá sme 1 MHz až 30 MHz. Pre toto pá smo sme sa rozhodli použ iť

signá lny generá tor s priamym číslicovým syntezá torom DDS.

3.2.1. Princíp DDS generá tora

Ako sme už v úvode uviedli, prudký rozvoj elektroniky v posledných rokoch, ktorý

priná šal stá le komplikovanejšie a rýchlejšie obvody, umož nil aj vývoj kvalitných

generá torov DDS. DDS moduly majú v dnešnej dobe široké uplatnenie, ako napríklad

loká lne oscilá tory pre rá diostanice, univerzá lna preddelička so zlomkovým deliacim

pomerom alebo zdroj hodinových frekvencií rôznych tvarov.

Princíp generá cie signá lov pomocou priamej číslicovej syntézy použ itím digitá lnych

obvodov je zná mi už dlhšiu dobu, ale až vývoj v oblasti integrovaných obvodov

a zvýšenie rýchlosti digitá lno-analógových prevodníkov o niekoľko radov umož nilo

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 9

Teoretický rozbor

vytvoriť priame číslicové syntezá tory veľmi dobrých parametrov v integrovanej forme,

ktoré sú vďaka svojej nízkej cene dostupné aj pre amatérske využ itie.

Priamy číslicový syntezá tor je číslicovo riadený oscilá tor, čiž e je riadený digitá lnym

signá lom. Vstupom takéhoto oscilá tora sú hodnoty čítané z riadiaceho registra

a výstupom je frekvencia, ktorá zodpovedá tejto hodnote. Tvar výstupného signá lu je

definovaný vyhľadá vacími tabuľkami v pamäti čipu syntezá tora. Väčšinou je potrebný

sínusový signá l generá toru, čo je aj ná š prípad.

Obr. 5: Princíp č innosti priameho č íslicového syntezátora

Zjednodušený princíp činnosti priameho číslicového syntezá tora je uvedený na

obrá zku 5 [3]. Obvod DDS pozostá va z inkrementu fá zy, akumulá tora fá zy, prevodníka

fá za/amplitúda a výstupného D/A prevodníka. Ako vieme, sínus je nelineá rna funkcia.

Pretož e je zlož ité signá l tohto tvaru generovať priamo, vyž adovalo by to zlož itejšie

funkcie riadenia generá toru. Preto DDS generá tor pracuje ako s priamou veličinou

s fá zou. Tá to narastá lineá rne s časom a ľahko sa teda spracúva číslicovými obvodmi.

Akumulá tor fá zy obsahuje informá ciu o okamž itej fá ze výstupného signá lu, ktorá sa

kaž dým preklopením hodinového impulzu inkrementuje o konštantu reprezentovanú

riadiacim slovom.

Celá perióda sínusového signá lu 2π je rozdelená na 2M krokov kde M je počet bitov

riadiaceho slova. Riadiace slovo určuje veľkosť inkrementu ako celočíselný ná sobok

elementá rneho kroku fá zy. Č ím je riadiace slovo väčšie, tým rýchlejšie rastie fá za

a generovaná frekvencia je vyššia.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 10

Teoretický rozbor

Výstupnú frekvenciu priameho číslicového syntezá tora môž eme teda vyjadriť

vzťahom:

fOUT = N/2M . fref (5)

Kde:

N je riadiace slovo

M je počet bitov riadiaceho slova

fref je referenčná frekvencia

Z princípu fungovania akumulá tora fá zy vyplýva dôlež itá vlastnosť priamych

číslicových syntezá torov – fá zovo spojité ladenie. Z princípu akumulá tora tiež vyplýva aj

pre niektoré apliká cie negatívna vlastnosť, výstupná frekvencia môž e byť jedine

racioná lnym ná sobkom vstupnej frekvencie (faktor N/2M ), čo však pre väčšinu apliká cii

neznamená preká ž ku.

Pri realizá cií výrobku sme použ ili DDS integrovaný obvod AD 9851. Tento

integrovaný obvod ma riadenie výstupnej fá zy a frekvencie. Na to použ ijeme 40 bitové

slovo, z ktorého 32 bitov je riadenie fá zy a 5 bitov riadenie amplitúdy. Ako vstupný

referenčný oscilá tor je použ itý kryštá lový oscilá tor s frekvenciou 30kHz. Z teó rie DDS

generá torov potom vyplýva minimá lny frekvenčný krok 30kHz pre použ itý integrovaný

obvod v maximá lnom rozsahu 70MHz. Pre naše meranie takýto podrobný krok nebude

potrebný pre rozsah 1 MHz až 60MHz si zvolíme napríklad frekvenčný krok 120kHz, čo

je krok po 0,2 %, čo plne postačuje pož iadavká m merania.

Ď alšou veľmi dôlež itou vlastnosťou je čistota výstupného spektra. Pri DDS

generá toroch majú na to vplyv hlavne posledné dva bloky, a to prevodník fá za -

amplitúda a D/A prevodník.

Podľa princípu je výstup z akumulá tora fá zy privedený do prevodníka

fá za/amplitúda, ktorého úlohou je previesť informá ciu o okamž itej fá ze na prúd alebo

napätie, zodpovedajúce generovanému priebehu. V priemysle sa najčastejšie použ íva

sínusový priebeh. Jeho tvar je načítavaný najčastejšie z pamäte ROM, v ktorej je ulož ený.

Posledným člá nkom reťazca je číslicovo - analógový prevodník, ktorý prevá dza

vypočítanú hodnotu generovanej sínusovej funkcie na analógové napätie alebo prúd.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 11

Teoretický rozbor

Prá ve na D/A prevodník sa kladú vysoké kvalitatívne ná roky a je kritickou časťou celého

syntezá tora. Vzhľadom na to, ž e ide o klasický číslicovo – analógový prevodník, musí

spĺňať Nyquistovo kritérium, t.j. signá l musí byť vzorkovaný minimá lne dvojná sobnou

frekvenciou, akú má jeho najvyššia harmonická zlož ka. Č istota spektra generovaného

signá lu je priamo určená bitovým rozlíšením D/A prevodníka DDS čipu. Počet bytov

výstupného D/A prevodníku je parameter, ktorý určuje presnosť, s akou sa podarí

zrekonštruovať výstupný signá l, a teda čistotu výstupného spektra DDS generá tora.

Z teó rie spracovania signá lov je chyba spôsobená digitalizá ciou analógového signá lu

prevodníkom s konečným počtom bytov zná ma ako kvantizačny šum. Výkon

kvantizačného šumu je vypočítateľný ako pomer výkonu už itočného signá lu ku

kvantizačnému šumu SQR ( v dB) vyjadrujeme vzťahom:

SQR = 1,76 + 6,02B (6)

Kde:

B je rozlíšenie prevodníka v bitoch.

Tento vzťah bol odvodený pre signá l s plnou amplitúdou. Pokiaľ prevodník pracuje so

signá lom s menšou amplitúdou, hodnota SQR sa zväčšuje, lebo kvantizačný šum sa

nemení, ale výkon už itočného signá lu je menší. Vzťah (7) zohľadňuje aj amplitúdu

už itočného signá lu:

SQR = 1,76 + 6,02B + 20log(A) (7)

Kde:

A je pomer amplitúd generovaného signá lu k plnému signá lu.

V prípade obvodu AD 9851 je použ itý 10 bitový konvertor a pre signá l na výstupe

integrovaného obvodu s plnou amplitúdou, bude teda SQR = 61,96 dB. Integrovaný

obvod DDS teda prispieva do celkového šumu šumom, ktorý nikdy nebude menši ako

výkon výstupného signá lu zníž ený o približ ne 62 dB. Reá lny šum, ktorý však udá va

výrobca je zá vislý aj od frekvencie, preto si uvedieme grafy pre dve hranične frekvencie

a to 1MHz a 70MHz.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 12

Teoretický rozbor

Graf. 2: Spektrum výstupného signálu pre frekvenciu 1.1 MHz

Graf. 3: Spektrum výstupného signálu pre frekvenciu 70.1 MHz

Ako vidno z grafov pre nízke frekvencie, napr. 1.1 MHz je pomer amplitúdy najvyššej

než iaducej zlož ky a už itočného signá lu garantovaný výrobcom zhodný s SQR, no pri

vyššej frekvencii už je tento pomer len 48 dB. [4] Takýto pomer najvyššej amplitúdy

už itočného signá lu a amplitúdy najvyššej než iadúcej zlož ky je zahrnutý v parametre

SFDR, ktorý vyjadruje celkovú čistou výstupného spektra. [3]

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 13

Teoretický rozbor

3.2.2. Výstupný filter DDS generá tora

Ako už bolo spomenuté výstupom syntezá tora je D/A prevodník. Na jeho výstupe

preto ná jdeme okrem generovaného signá lu celé spektrum signá lov, ktoré podľa

vzorkovacej teó rie vznikajú zrkadlením generovaného signá lu okolo celočíselných

ná sobkov vzorkovacej frekvencie teoreticky až do nekonečna. Na výstupe D/A

prevodníka preto musí byť použ itý rekonštrukčný filter, ktorý zabezpečí výber len

pož adovaného frekvenčného pá sma. S frekvenciou od 0 do fref/2. V tomto prípade je teda

nutné použ iť rekonštrukčný typu dolná priepusť, ktorý v ideá lnom prípade potlá ča všetky

signá ly s frekvenciou väčšou ako fref/2. Výber reá lneho filtra potom zá visí od konkrétnej

apliká cie.

Výrobca odporúča použ iť na výstupe dolnú priepusť siedmeho rá du. V jeho

dokumentá cii k integrovanému obvodu AD9851 je uvedený tento filter pre frekvenciu 70

MHz . Hraničná frekvencia filtra ná m potlá ča vyššie harmonické zlož ky, preto je vhodne

použ iť filter s čo najmenšou hraničnou frekvenciou. Signá l potom už od hodnoty

frekvencie fH/2 vyššie bude mať výrazne potlačené vyššie harmonické a prakticky čistou

sínusoidou.

V dokumentá cii pre merací prístroj anténny analyzér talianskeho výrobcu je použ itý

tiež filter s hraničnou frekvenciou 70 MHz . Na zá klade softwarovej simulá cie som sa ho

rozhodol použ iť. Má výrazné potlačenie vyšších harmonických a je už prispôsobený

hodnotovým radá m vyrá baných súčiastok. Na obrá zku 7 je vidno štruktúru filtra a na

grafe 4 je zná zornená frekvenčná charakteristika podľa simulačného programu.

Obr. 6: Filter na výstupe generátora DDS

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 14

Teoretický rozbor

Graf č . 4: frekvenč ná charakteristika filtra na výstupe DDS

3.3. Amplitúdový a fá zový detektor

Obr. 7: Funkč ná bloková schéma

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 15

Teoretický rozbor

AD8302 je plne integrovaný obvod na meranie zisku a fá zového rozdielu pre

prijímače, vysielače a iné apliká cie. K týmto apliká ciá m vyž adujú prídavné obvody

a napá janie 2,7 – 5,5V. Spojitý vstupný meraný signá l môž e mať rozsah -60 dBm až 0

dBm pre 50 Ω systémy. Obvod pracuje od dlhých vĺn až do frekvencie 2,7 GHz. Výstup

poskytuje informá ciu o zisku v rozsahu ±30dBm s kalibrovaním 30mV/dB, a tiež o fá ze

v rozsahu 0 – 180° s kalibrá ciou 10mV na stupeň. Oba podsystémy majú výstupnú šírku

pá sma 30 MHz, ktorá môž e byť zníž ená vonkajším filtračným kondenzá torom. AD8302

obsahuje dva demodulačné logaritmické zosilňovače, kaž dý na rozsah merania 60 dB,

ktoré sú spá rované. Na ich výstupe je k dispozícii pomer alebo rozdiel medzi dvoma

vstupnými signá lmi. Tieto vstupné signá ly môž u mať dokonca rôzne frekvencie. Detektor

môž e byť použ itý napríklad na meranie nezná meho signá lu na jednom vstupe oproti

kalibrovanému signá lu na vstupe druhom. Vstupy MSET a PSET môž u byť použ ité na

blokovanie zvýšenia výstupnej hodnoty pomocou kompará torov. Signá lne vstupy je

podľa výrobcu mož né prispôsobiť na symetrizačný transformá tor, ako je uvedené v data

sheet. Ich vstupná impedancia je 3kΩ v pá sme DV. AD 8302 obsahuje aj fá zový detektor

typu ná sobičky, ale s presným fá zovým zá vesom napá janého s plne limitovaného

signá lneho výstupu logaritmických zosilňovačov. Preto je fá zový detektor nezá vislý na

úrovni výstupného napätia.

Fá zové a ziskové výstupné napätia sa dajú merať súčasne voči zemi a majú rozsah od

0V po 1.8V. Výstupný prúd môž e dosiahnuť 8mA. Pre použ ívateľa je k dispozícii výstup

s presným napätím 1.8V. Tento využ ijeme pre A/D prevodník. [5]

3.4. Symetrizačný transformá tor Doslovný preklad z anglického Deferential coupler je smerová odbočka. Keďž e viac

vystihuje činnosť symetrizačného transformá toru, budem ďalej v teó rii použ ívať tento

ná zov. Princíp smerovej odbočky je založ ený na teó rii šírenia signá lu. Tieto princípy sú

použ ité na oddelenie signá lu vchá dzajúceho dnu a čistý prenos signá lu v opačnom smere.

V ideá lnom prípade bude časť signá lu s vstupu A (Obr. Č . 8) sa prená šať na vstup C.

Rovnako sa bude časť signá lu zo vstupu C prená šať na vstup A. Avšak vstupy B a C sú

izolované tak, ž e signá l vchá dzajúci do vstupu B sa neobjaví na vstupe C, ale bude

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 16

Teoretický rozbor

prechá dzať do vstupu A. Všeobecné použ itie smerovej odbočky je realizovane na bá ze

dvoch transformá torov zapojených podľa obrá zku 8. [6]

a) Princíp smerovej odbočky b) ekvivalent zapojenia

Obr. 8: Smerová odboč ka

Pre potreby meracieho prístroja je zapojenie odlišné a jeho princíp si rozoberiem na

zá klade obrá zku 9. Je to zapojenie, aké už bude použ ité v meracom prístroji.

Obr. 9: Zapojenie smerovej odboč ky v meracom prístroji

Vstup RF je zdroj signá lu s generá toru DDS, jeho v ideá lnom prípade plná veľkosť sa

prenesie na vstup INP B. Určitá časť sa prenesie na aj na meranú impedanciu, ktorá je

pripojená na BNC konektor J2. veľkosť preneseného signá lu zá visí od absolútnej veľkosti

nezná mej impedancie. V spätnom smere sa ná sledne prenesie signá l v ideá lnom prípade

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 17

Teoretický rozbor

v plnej veľkostí na port INP A. Signá l s vstupu RF sa neprenesie na vstup INP

A, a naopak, na signá l z nezná mej zá ťaž e sa neprenesie na INP B. Z toho vyplýv, ž e na

výstupe INP B môž eme merať signá l z generá toru DSS a na INP A úbytok signá lu na

nezná mej impedancii. Musíme však pri výslednom spracovaní dá t brať do úvahy

posunutie signá lu na výstupe INP A o 180° pri meraní fá zovej zmeny signá lov medzi

výstupmi INP A a INP B.

3.5. Č íslicovo – analógový prevodník

Na výstupe detektoru AD 8302, ako sme už vyššie uviedli, sú dva signá ly. Jeden vo

veľkosti jednosmernej zlož ky nesie informá ciu o rozdiele amplitúd signá lov a druhý vo

veľkosti jednosmerne zlož ky nesie informá ciu o zmene fá zy medzi oboma signá lmi.

Detektor tak isto poskytuje referenčné napätie na porovnanie s výstupnými signá lmi.

Obidva výstupné signá ly je potrebne previesť do digitá lnej formy na bitové slovo. Na to

slúž i číslicovo analógový prevodník TLC 1549. Pre dva signá ly použ ijem dva tieto

prevodníky.

Obr. 10: Bloková schéma analó govo digitálneho prevodníku

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 18

Teoretický rozbor

TLC1549 je 10 bitový prevodník, kondenzá torovo spínaný, A/D prevodník

s postupnou aproximá ciou. Prevodník obsahuje vstupy analógového napätia, hodinových

impulzov, riadenie prevodu a výstup výsledného bitového kódu. Na porovnanie ešte

obsahuje vstupy kladného a zá porného referenčného napätia. Funkcia simple-and-hold je

automatická . Podrobnému rozoberaniu princípu prevodníka sa nebudeme venovať,

uviedli sme len zá kladnú blokovú schému a popíšeme činnosť.

Analógový vstup: Vstup pre analógový signá l. Vnútorná impedancia budiaceho zdroja by

mala byť menšia, nanajvýš rovná 1kΩ . Vonkajší zdroj signá lu by mal

byť schopný napá jať vstup prúdom 10mA.

CS: Výber čipu ( riadenie ). Pri prechode hight-to-low na vstupe CS sa

vynulujú vnútorné počítadlá a riadiace prvky a odblokuje sa dá tový

výstup. Vnútorná synchronizá cia sa nastaví na dobež nú hranu

synchronizačných impulzov.

Dá tový výstup: Trojstavový sériový výstup pre A/D prevodník, ktorý je v stave vysokej

impedancie, ak CS má úroveň log. 1 a aktívny, keď CS je v stave log.0.

I/O Clock: Vstupno/výstupné hodiny sú sériovo prijímané cez vstup I/O Clock

a vykoná vajú nasledujúce tri činnosti:

• Na tretiu dobež nú hranu hodinových impulzov, vstupné

napätie začne nabíjať kondenzá torové pole a nabíja sa až kým

nenastane desiata dobež ná hrana hodinového taktu.

• Presunutie zvyšných desiatich bitov z predošlého prevodu na

dá tový výstup

• Riadenie prenosu od konverzie k vnútornej riadiacej jednotke

pri desiatej dobež nej hrane taktu.

REF+: Horné porovná vacie napätie ( obyčajne VCC ) je pripojené na REF+.

Maximá lny vstupný rozsah je určený pomocou rozdielu medzi napätím

na REF+ a REF- .

REF-: Dolné porovná vacie napätie.

Vcc: Napá jacie napätie.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 19

Teoretický rozbor

Stručný popis:

S neaktívnym výberom čipu ( Vstup CS ma hodnotu log. 1 ), je I/O Clock spočiatku

zablokovaný a dá tový výstup je vo vysoko-impedančnom stave. Keď sa v sériovom

rozhraní stane CS aktívnym, log. 0 , prevod začne na zá klade aktivovania I/O Clock

a odstrá nením stavu vysokej impedancie na dá tovom výstupe. Ná sledne sa začne

synchronizá cia cez vstup I/O Clock. Prvých desať impulzov je použ itých na vzorkovanie

signá lu z analógového vstupu.

V TLC 1549 je mož né použ iť šesť zá kladných sériových rozhraní časových módov.

Tieto módy sú určené podľa rýchlosti I/O Clok a funkciou CS.

C MOS prahový detektor v postupnej aproximá cii určí kaž dý bit na

kondenzá torových dvojkových vá hach, ako je to vidno na obrá zku 11 v prvej fá ze

prevodového procesu. Analógový vstup je vzorkovaný so zatvoreným spínačom SC a tiež

zo všetkými spínačmi ST. Takto budú pripojené všetky kondenzá tory k vstupnému

napätiu. V nasledujúcej fá ze, všetky ST a SC sa otvoria a prahový detektor začne postupne

sledovať bity podľa kaž dého kondenzá tora v pomere ku referenčnému napätiu. V spínacej

postupnosti je desať kondenzá torov testovaných postupne. Až je všetkých desať bitov

určených, proces sa opakuje . V prvom kroku fá zy prevodu prahový detektor sleduje

prvý kondenzá tor (vá ha 512). Uzol kondenzá tora s vá hou 512 je pripojený na kladné

referenčné napätie REF+ a všetky ostatné kondenzá tory ostatných vá h sú pripojené na

REF-. Ak je napätie na sumačnom uzle kondenzá tora väčšie ako napätie na vstupe

prahového detektoru, bit 0 je umiestnený vo výstupnom registri a kondenzá tor s vá hou

512 sa pripojí na REF-. Ak napätie na sumačnom uzle je menšie ako na prahovom

detektore, je zapísaná do registra 1 a kondenzá tor s vá hou 512 ostá va pripojený k REF+

počas zvyšného prevodového procesu. Toto sa opakuje pre vá hový kondenzá tor 256,

vá hový kondenzá tor 128, a tak postupne, kým nie sú všetky bity zapísané v registri.

S kaž dým krokom prevodového procesu je počiatočný signá l prerozdelený medzi

kondenzá tormi. Kaž dý prevodový proces znovu napĺňa register postupne od MSB k LSB.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 20

Teoretický rozbor

Obr. 11: Zjednoduš ený model postupnej aproximácie

CS (Chip select): Dôlež itý pre riadenie je signá l CS. Tylo impulzu CS spúšťa všetky

procesy v prevode, signá l CS môž e ukončiť prevod signá lu v hociktorom čase. Opačný

prechod impulzu teda pozastaví všetky operá cie a vrá ti prevodník do počiatočného stavu.

Preto treba dá vať pozor, aby signá l na vstupe CS nezablokoval prevod skôr, ako sa

dokončí prenos výstupných dá t, inak by nastala chyba vo výsledku.

Obr. 12: Priebeh napätia na CS a Dátovom výstupe

Kde:

tPZH , tPZL aktivujúci čas pre dá tový výstup

tPHZ , tPLZ deaktvujúci čas pre dá tový výstup

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 21

Teoretický rozbor

Referenčné napäťové vstupy: Integrovaný obvod TLC1549 má dva referenčné

vstupy, REF+ a REF- . Oni určujú spodnú a hornú hranicu analógového vstupného

signá lu. Hodnoty napätia na REF+, REF- a analógovom vstupe by nemali presahovať

veľkosť napá jacieho napätia, ale nemali by byť aj niž šie ako zem. Výstupný digitá lny

signá l je maximá lnej hodnoty ak analógový signá l je rovný alebo väčší ako REF+ a je

nula, ak vstupný analógový signá l je rovný REF-. [7]

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 22

Realizá cia meracieho prístroja

4. Realizá cia meracieho prístroja

V realizačnej časti diplomovej prá ce, sa budeme zaoberať samotným hardwarovým

a softwarovým vyhotovením meracieho prístroja. Popíšeme si zapojenia blokov

meracieho prístroja. Popíšeme si program na ovlá danie meracieho prístroja. Na zá ver

uvedieme pokusné merania, ako uká ž ku použ itia meracieho prístroja.

4.1. Zapojenie DDS generá toru

Ako prvé si uvedieme zapojenie signá lneho generá toru DDS. Pri zapojení sme

vychá dzali v prvom rade zo zapojenia uvá dzaného výrobcom. DDS generá tor je napá janý

napätím s USB portu ako aj zvyšné integrované obvody meracieho prístroja. Kondenzá tor

C1 a induktor L1 ( obrá zok 15 ) majú za úlohu odfiltrovať než iadúce vysoko frekvenčné

zlož ky zo zdrojového napätia Vcc.

Popíšme si zapojenie jednotlivých vstupov integrovaného obvodu DDS. Na CLOCK

DDS ( u výrobcu W_CLCK ) sú privá dzané synchronizačné impulzy. ENABLE (u

výrobcu FQ_UD ) je vstup určený na riadenie čítania riadiaceho slova do vnútorného

registra DDS. Načítanie riadiaceho slova do vnútorného registra je mož né urobiť dvoma

spôsobmi. Paralelný spôsob, rozdeľuje 40 bitové slovo na 5 slov po 8 bitov. Tieto sú

postupne čítané cez vstupy D0 až D7 v piatich krokoch. V našom prípade je použ itý

druhý spôsob, a to sériové čítanie. Tabuľka 1.

Tab. 1: Nač ítanie sériového riadiaceho slova

W0 Freq– b0 (LSB) W10 Freq– b10 W20 Freq– b20 W30 Freq– b30 W1 Freq– b1 W11 Freq– b11 W21 Freq– b21 W31 Freq– b31 (MSB) W2 Freq– b2 W12 Freq– b12 W22 Freq– b22 W32 6x REFCLK Multiplier En able W3 Freq– b3 W13 Freq– b13 W23 Freq– b23 W33 Logic 0* W4 Freq– b4 W14 Freq– b14 W24 Freq– b24 W34 Power-Down W5 Freq– b5 W15 Freq– b15 W25 Freq– b25 W35 Phase– b0 (LSB) W6 Freq– b6 W16 Freq– b16 W26 Freq– b26 W36 Phase– b1 W7 Freq– b7 W17 Freq– b17 W27 Freq– b27 W37 Phase– b2 W8 Freq– b8 W18 Freq– b18 W28 Freq– b28 W38 Phase– b3 W9 Freq– b9 W19 Freq– b19 W29 Freq– b29 W39 Phase– b4 (MSB)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 23


V ňom je riadiace slovo postupne posielané na vstup D7. Prená ša sa v poradí od bitu

s najmenšou vá hou LSB až po byt s najväčšou vá hou MSB. Ako u frekvencie tak i u fá zý.

DDS čip je dopredu nastavený na prijímanie riadiaceho slova v paralelnom móde. Na

nastavenie sériového módu slúž i kombiná cia logických jednotiek na vstupoch D0 D1.

Tá to kombiná cia je pevne nastavená v zapojení. Privedením zdrojového napätia na tieto

vstupy.

Obr. 13: Povolenie č ítania v sériovom mó de

Kombiná cia XXXXX011 je pevne nastavená . Po tejto kombiná cii je už mož né čítať

v sériovom móde.

Obr. 14: Č ítanie sériového slova

Ako vidno z obrá zku 14, čelo hodinových impulzov riadi vnútorný kompará tor na

určenie stavu na vstupe D7. Enable impulzom na konci slova ukončí načítavanie

riadiaceho slova do vnútorného registra.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 24


Filter

Obr. 15: Zapojenie DDS generátora

Vstup AVDD slúž i na napá janie analógových obvodov v integrovanom obvode,

zdrojové napätie na tomto vstupe tiež slúž i ako normá lové napätie . [4]

4.2. Zapojenie amplitúdové ho a fá zového detektoru

Fá zová a amplitúdový detektor je zapojený podľa schémy na obrá zku 16.

Obr. 16: Zapojenie fázového detektoru

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 25


Diódy D1 a D2 majú za úlohu odfiltrovať prípadné poruchy ktoré spôsobia napäťové

impulzy väčšie ako prahové napätie diód pre kladné aj zá porné hodnoty. Rezistory R15

a R16 slúž ia ako zakončenie prívodu z transformá torovej odbočky. Spolu s

oddeľovacími kondenzá tormi C11, C14, C15 a C16 sú tieto súčiastky zapojené tak isto

ako v dokumentá cii výrobcu. Na výstupe detektoru je ešte potrebné umiestniť filtračné

kondenzá tory, ktoré odfiltrujú než iadúce vysokofrekvenčné zlož ky z jednosmerného

výstupného napätia. Je dôlež ité ich veľkosť zvoliť tak, aby na jednej strane tieto VF

zlož ky potlačili, ale na strane druhej neovplyvnili prirodzené zmeny výstupného napätia.

Zá vislosť výstupného napätia od vstupných signá lov je vidno na grafe 5:

Graf. 5: Ideálna prechodová charakteristika

pre fázu a amplitúdu

Ideá lny prípad sa od reá lneho odlišuje len v krajných prípadoch rozdielu fá zy a zisku,

a to hlavne pre vyššie frekvencie ako tie, s ktorými budeme my pracovať. Preto pre naše

zapojenie teraz môž eme uvaž ovať s úplne lineá rnym prechodovej charakteristiky.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 26


Pre analógovo digitá lny prevodník je ešte dôlež itý výstup s referenčným napätím na

ktorý sú tiež pripojené filtračné kondenzá tory. [5]

4.3. Symetrizačný transformá tor

Symetrizačný transformá tor ( smerová odbočka) je prvok, ktorého vyhotovenie ma

veľký vplyv na výslednú čistotu signá lu, lebo je spojivom medzi všetkými blokmi

prístroja. Jeho chybné vyhotovenie môž e ľahko spôsobiť celkové nepresnosti a ná hodné

rušenie meraných signá lov. Dôlež ité je umiestnenie na doske a použ ité materiá ly.

Z hľadiska materiá lov je dôlež ité vybrať vhodné jadro transformá toru, ktoré bude mať

prijateľné vlastnosti aj pri zadaných frekvenciá ch. Pre umiestnenie na doske sa

odporúčajú čo najkratšie cesty k transformá toru s rovnakou dĺž kou. Je vhodné, aby bolo

okolo nich čo najviac zeme ktorá môž e vypĺňať voľné miesta medzi signá lnymi cestami

na doske plošného spoja.

S praxe sa pre toto zapojenie odporúča transformačný pomer 6:1. A to vo vyhotovení

znamená , ž e podľa obrá zku 17. vonkajšie vinutia nebudú ani raz obtočené okolo jadra, ale

budú ním len prechá dzať a vnútorné vinutia budú mať kaž dé po päť zá vitov .

Obr. 17: Symetrizač ný transformátor

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 27


Pre doplnenie ešte uveďme príklad zostrojenia symetrizačného transformá tora podľa

Poľského autora. [8]

a) b) c) d)

Obr. 18: Vyhotovenie symetrizač ného transformátoru

V kroku a) je na jadre transformá toru navinutých päť zá vitov vnútorných vinutí. Tieto

sú na jednej strane spojené a budú pripojené na zem. Na druhej strane sú prekríž ené, krok

b). V kroku c) vlož íme do jadra transformá toru asi 5 cm dlhý kus drôtu a spojíme ho

s prekríž eným vývodom na jeho strane. To isté opakujem pre druhú stranu. Vonkajšie

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 28


vinutia nebudú mať ani jeden zá vit, budú len jadrom prechá dzať. Na obrá zku je použ itý

smaltovaný drôt, ale je bezpečnejšie použ iť drôt s izolá ciou, aj keď samotné jadro má

svoju izolá ciu. Hrúbka drôtu sa odporúča 0,5 mm .

4.4. Zapojenie číslicovo-analógového prevodníku

Ako sme už uviedli vyššie, na prenos nameraných hodnôt do počítača budeme

potrebovať analógovo – číslicový prevodník. Spracovať treba dve analógové hodnoty,

a to informá ciu o zmene fá zy a o zisku. Na to sú použ ité dva integrované obvody TLC

1549 v zapojení podľa obrá zku 19.

Obr. 19: Zapojenie A/D prevodníku

Prevodníky sú na doske konštrukčne jednoducho pripojené , nepotrebujú ž iadne

prídavné obvody. Ich vstupmi sú priamo analógové hodnoty , synchronizačné hodiny

CLOCK A/D a riadiaci signá l prevodu CS. Výstupom je pre kaž dý prevodník 10 bitové

slovo.

Komuniká cia prevodníka ma dve dôlež ité fá zy. V jednej sa uskutočňuje prevod

analógového signá lu na digitá lny a v druhej sa z výstupného registra cez port DATA

OUT vysiela 10 bitové slovo z predošlého prevodu. Celý postup je ná zorné uká zaný

v obrá zku 20.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 29


Obr. 20: Komunikácia pre prevode signálu

Pozná mka: A. Pre odstrá nenie chyby, ktorá by mohla vzniknúť v dôsledku šumenia na

kaná le CS sa vzorkuje až po prvých troch hodinových impulzoch.

B. Prechod Signá lu CS s log. 0 na log. 1 zablokuje vnútorné hodiny

prevodníku v najkratšom čase plus dve tyla impulzov I/O CLOCK.

Spätné preratá vanie biná rneho kódu je ná zorne uká zané na obrá zku č. 22. Ako

vyplýva z 10 bitového slova, dá sa rozdeliť referenčná hodnota na 2N = 1024 hodnôt.

Teda z biná rneho kódu zistíme hodnotu tak, ž e ho zmeníme na dekadický tvar a ním

potom vyná sobíme hodnotu LSB. Vzťah (7).

U = Krok *LSB – LSB/2 (7)

Kde:

Krok je hodnota biná rneho kódu prerá taná do dekadického tvaru

LSB najmenší mož ný napäťový krok VREF / 210

U pôvodné analógové napätie s maximá lnou chybou ± LSB/2

V dôsledku zaokrúhľovania teda vzniká chyba, ktorá môž e mať maximá lnu hodnotu

±LSB/2. To je však pre naše potreby zanedbateľná chyba. Preto ná m stačí použ itý 10

bitový prevodník. Ak by sme potrebovali väčšiu presnosť, museli by sme použ iť viac

bitový prevodník. [7]

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 30


Graf. 6: Rozliš ovacia schopnosť prevodníku

4.5. Zapojenie symetrizačné ho transformá toru a externé ho

generá toru

Externý

generá tor

Obr. 20: Pripojenie externého generátoru

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 31


Pre mož nosť pripojenia externého generá toru sme pridali do schémy jedno signá lne

relé s dvoma prepínačmi. Kvôli zníž eniu kapacity medzi oboma zdrojmi VF signá lu sú

tieto zdroje umiestnené na samostatnom prepínacom kontakte. Relé bude ovlá dane

piatimi voltmi cez vypínač. Pretož e relé aj BNC konektor pre externý generá tor budú

mimo hlavnej dosky, je potrebné pri zhotovovaní mať čo najkratšie kontakty rovnakej

dĺž ky. Externý generá tor má mať výstupnú úroveň signá lu 0,5 V, tak isto ako DDS

generá tor.

4.6. Doska plošné ho spoja, osadenie DPS súč iastkami

Ako už bolo spomenuté , dôlež itým faktorom pri zhotovovaní meracieho prístroja je

aj rušenie vlastných signá lov signá lmi cudzími, šumom. Aby sme rušenie minimalizovali,

je vhodné použ iť dosku s čo najväčšími plochami zeme a s minimá lnymi dĺž kami

signá lnych ciest. Preto je najvhodnejšia minimá lne dvojvrstvová doska plošného spoja.

Dosky plošných spojov:

Obr. 21: Doska ploš ného spoja, horná strana a)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 32


Obr. 22: Doska ploš ného spoja, horná strana b)

Obr. 23: Doska ploš ného spoja, spodná strana

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 33


List súčiastok na osadenie dosky plošného spoja:

Kondenzá tory Rezistory Hodnota Typ Ná zov Hodnota (ohm) Typ Ná zov 0.1uF SMD 0805 C1 10 SMD 1206 R10 0.1uF SMD 0805 C11 1K SMD 1206 R18 0.1uF SMD 0805 C12 1K SMD 1206 R17 0.1uF SMD 0805 C13 1K SMD 1206 R11 0.1uF SMD 0805 C14 1K SMD 1206 R4 0.1uF SMD 0805 C15 25 SMD 1206 R12 0.1uF SMD 0805 C16 2K2 SMD 1206 R9 0.1uF SMD 0805 C17 50 SMD 1206 R16 0.1uF SMD 0805 C18 50 SMD 1206 R15 0.1uF SMD 0805 C2 50 SMD 1206 R13 0.1uF SMD 0805 C23 560 SMD 1206 R3 0.1uF SMD 0805 C25 560 SMD 1206 R2 0.1uF SMD 0805 C27 560 SMD 1206 R1 0.1uF SMD 0805 C3 10nF SMD 0805 C30 Induktory 10nF SMD 0805 C33 Hodnota Typ Ná zov 10nF SMD 0805 C34 100uH SMD 1210 L4 10nF SMD 0805 C4 22uH SMD 1210 L1 10nF SMD 0805 C5 100uH SMD 1210 L5 10nF SMD 0805 C8 68nH SMD 1210 L2 10nF SMD 0805 C9 150nH SMD 1210 L3 1nF SMD 0805 C26 150nH SMD 1210 L6 1nF SMD 0805 C35 1nF SMD 0805 C36 1nF SMD 0805 C37 1nF SMD 0805 C38 1nF SMD 0805 C39 18pf SMD 0805 C29 27pF SMD 0805 C20 Poistka 39pF SMD 0805 C28 Hodnota Typ Ná zov 47pF SMD 0805 C32 RXE025 (250mA) pth F1 6.8pF SMD 0805 C31 68pF SMD 0805 C21 IO 82pF SMD 0805 C22 Typ IO Typ Ná zov 100uF Elettrolytic C10 AD8302 SMD TSSOP U5 10uF Elettrolytic C24 AD9851 SMD RS-28 U1 10uF Elettrolytic C19 TLC1549 SMD SO8 U4 10uF Elettrolytic C7 TLC1549 SMD SO8 U3 10uF Elettrolytic C6 Rôzne Diódy Ná zov Typ Ná zov Typ Balenie Ná zov COUPLER HM U2 BAV99 SOT23 D1 OSCILLATOR 30Mhz X1 BAV99 SOT23 D2

Tab. 2: Súč iastky dosky ploš ného spoja

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 34

Program na ovlá danie meracieho prístroju

Celú dosku meracieho prístroja je potrebné ná sledne umiestniť do kovového puzdra.

Ten musí byť pripojený pevne, kvalitným spojom na zem.

Na zá ver ešte uvediem fotku samotného meracieho prístroja, ako som sa ho rozhodol

riešiť. Puzdro je vyrobené s antikorového plechu hrúbky 0.6 mm.

Obr. 26: Fotka meracieho prístroju

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 35


4.7. Program k ovlá daniu meracieho prístroju

Nutnou súčasťou meracieho prístroja je program na jeho ovlá danie. Jeho úlohou je

ovlá dať merací prístroj a spracovať namerané výsledky. Na spracovanie nameraného

zisku a fá zy sú v programe odvodené algoritmy podľa teoretického úvodu. Uveďme ešťe

zá kladný zdrojový kód výpočtov samotného programu:

mag = 10 ^ (((return_loss(i) * 0.0586) - 30) / 20)

mag = 1 / mag

f = Cos((angle(i) * 0.175) / 57.324)

g = Sin((angle(i) * 0.175) / 57.324)

rr = f * mag

ss = g * mag

’***************************** X calc ******************************

x_imp = Abs(((2 * ss) / (((1 - rr) ^ 2) + (ss ^ 2))) * 50)

’***************************** R calc ******************************

r_imp = Abs(((1 - (rr ^ 2) - (ss ^ 2)) / (((1 - rr) ^ 2) + (ss ^ 2))) * 50)

’***************************** SWR calc ***************************

swr_imp = Abs((1 + mag) / (1 - mag))

’******************************* Z calc ****************************

z_imp = Sqr(((r_imp) ^ 2 + (x_imp) ^ 2))

’****************************** Z line *****************************

Kde:

return_loss(i) Hodnoty pola naplneného z detektoru zisku

angle(i) Hodnoty pola naplneného z detektoru fá zy

x_imp imaginá rna zlož ka impedancie

r_imp Reá lna zlož ka impedancie

swr_imp pomer stojatých vĺn

z_imp absolútna hodnota impedancie

ss, rr, mag, f , g medzivýsledky

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 36


Program je napísaný vo vývojovom prostredí Visual Basicu. Zá kladná štruktúra

programu bola navrhnutá a prerá baná rôznymi rá dioamatérmi, ako je to uvedené pri

spustení programu. Moja verzia je doplnená o dve funkcie. Prvou je mož nosť merať na

jednej frekvencii na určitý čas (program v normá lnom stave rozmieta frekvenciu

generá tora v nastavenom frekvenčnom pá sme) a druhou je funkcia externého generá toru.

Zá kladnou činnosťou programu je riadenie DDS generá toru ako rozmietacieho

generá toru vo frekvenčnom pá sme 1 MHz až 60 MHz a ná sledné meranie absolútnej

hodnoty impedancie a jej fá zy.

V programe sa ďalej nachá dzajú nasledovné funkcie:

• Meranie reá lnej a imaginá rnej zlož ky impedancie (2)

• Meranie na rôznych častiach zá kladného frekvenčného pá sma (1)

• Meranie parametru SWR (3)

• Dva ukazovatele pre rôzne frekvencie, plus jeden pre minimá lnu frekvenciu

(4)

• Ulož enie nameraných výsledkov , frekvencia/straty/fá zy do súboru Excel,

alebo do súboru, ktorý vie program načítať. (5)

• Nastavenie merania pre rôzne druhy zá ťaž e (6)

Pre ná zornú uká ž ku som uviedol dve merania. Prvé meranie na kondenzá tore

o veľkosti 220p a druhé na koaxiá lnom ká bli s impedanciou 50Ω . Meranie bolo spravené

nakrá tko, ako vidno impedancia nebola rovných 50 Ω , ako keby bolo vedenie zakončené

charakteristickou impedanciou, ale v meranom rozsahu sa nachá dzali výrazné

impedančné maximá a minimá , tak isto vedenie obracalo pri pravidelných frekvenčných

ná sobkoch fá zu signá lu.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 37


(5) (6)

(3) (2)

(4)

(1)

Obr. 24: Meranie kondenzátoru 220p

Obr. 25: Meranie koaxiálu naprázdno , 50Ω , 4m

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 38

Technicko-ekonomické zhodnotenie prá ce

5. Technicko-ekonomické zhodnotenie prá ce

Prá ca z ekonomického hľadiska mala strednú ná ročnosť. Takmer celá ekonomická

ná ročnosť sa sústredila na praktickú realizá ciu meracieho prístroja, a to na ná kup

potrebných súčiastok. Pri jeho vyhotovovaní treba brať do úvahy problémy súvisiace so

súčiastkami, napríklad induktormi, ale hlavne s integrovanými obvodmi, ktoré môž u celé

vyhotovenie zdraž iť o ná klady na poštovné, pretož e integrované obvody nie sú často

v obchodoch ž iadané a teda ich treba objedná vať z väčších veľkoskladov . To sa potvrdilo

aj pri konštrukčnom vyhotovení meracieho prístroja k zadanej diplomovej prá ci. Z tohto

hľadiska odporúčam pri realizá cii meracieho prístroja zadovaž ovať súčiastky

v dostatočnom predstihu.

Celí ekonomický vklad je presne ťaž ko vyhodnotiť, a preto uvediem len odhadovanú

sumu, ktorá je približ ne 2000 Sk v zá vislosti na použ itom materiá li a jeho dostupnosti.

Nedá sa uviesť presná suma, ktorá bola potrebná len na vyhotovenie meracieho prístroja,

pretož e niektoré jeho komponenty som dostal ako dar. V tejto sume nie sú zahrnuté

ná klady na tlač diplomovej prá ce.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 39

Zá ver

6. Zá ver

Ak ste sa dostali pri čítaní mojej diplomovej prá ce až k tomuto bodu, dúfam ž e vá s

zaujala. Preto by som na zá ver ešte rá d uviedol niekoľko slov.

V prvom rade by som rá d povedal, ž e cieľom diplomovej prá ce bolo obozná menie

čitateľov s meracím prístrojom nazývaným aj anténny analyzér. Prípadne podať rady pri

snahe o jeho realizá ciu. Preto som sa podrobne zaoberal kaž dou súčasťou samotného

meracieho prístroja. Začínajúc teoretickým stručným výkladom jednotlivých časti. Hlbší

popis týchto častí moja diplomová prá ca nevyž aduje a nebola by vhodná . Ď alej som

pokračoval popisom praktickej realizá cie. Tu by som chcel poznamenať, ž e pre realizá ciu

meracieho pristroja kaž dému odporúčam, ak nemá skúsenosti s prá cou na VF obvodoch,

aby si ich doplnil z vhodnej literatúry, prípadne konzultoval výrobu so skúseným

odborníkom. Ako je vidno na dvoch vzorových meraniach, ani mne sa celkom nepodarilo

docieliť dobrú čistotu meraných výsledkov, v ktorých sa prejavujú rôzne rušenia.

Riešenie by mohli poskytnúť kvalitnejšie súčiastky.

Využ itie takéhoto meracieho prístroja ja bez pochýb všestranné. Ako pri meraní antén

pre zadané frekvenčné pá sma, tak pre meranie rôznych nezná mych impedancii

a ká blových vedení. Musím však pre úplnosť podotknúť, ž e jeho nevýhodou je potreba

LPT portu osobného počítača, čo môž e v budúcnosti spôsobiť uprednostňovanie iných

meracích prístrojov.

Na zá ver chcem podotknúť, ž e som rá d, ž e som si vybral prá ve túto diplomovú tému.

Zaujalo ma jej technické vyhotovenie a aj preká ž ky, ktoré som pri tom musel prekoná vať.

Výhodné sú pre mňa aj skúsenosti z ,pre mňa nového, programovacieho jazyku Visual

Basic .

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 40

Zoznam použ itej literatúry

7. Zoznam pož itej literatúry

[1] Antenna Analyzer 1.8-60 MHz (AD8302+AD9851), [naposledy aktívne 2005 05

10], <http://www.qsl.net/iw3hev/Antenna%20Analyzer%201.8-60%20MHz-

Eng.htm>

[2] Miloslav Neveselí: Analýza elektrických obvodov I: vydala Ž ilinská univerzita

v Ž iline, 2001

[3] Ing. Daniel Valúch, PhD.; Ing. Tomá š Dresler: VF generá tor s priamým

číslicovým syntezá torom. In: Praktická elektronika, A-Rá dio, roč. 2005, č. 12, str.

17 – 19.

[4] Analog devices: CMOS 180 MHz DDS/DAC Synthesizer – AD9851, Data sheet.

[5] Analog devices: LF/IF 2.7 GHz RF/IF Gain and Phase Detector – AD8302, Data

sheet.

[6] RF Directional Couplers, [naposledy aktívne 2005 05 10], <http://members.tripod.

.com/michaelgellis/direct.html>

[7] TLC1549C, TLC1549I, TLC1549M10-BIT ANALOG-TO-DIGITA

LCONVERTERS WITH SERIAL CONTROL, Texas Instruments Incorporated,

1995.

[8] Sposób nawinięcia sprzęgacza kierunkowego "direction coupler" do analizatora

antenowego, [naposledy aktívne 2005 05 10], <http://sp7dpt.qrz.pl/dc.htm>.

[9] Dušan Katuščá k: Ako písať zá verečné a kvalifikačné prá ce: Vydala Enigma, Nitra

[10] David Morkes: Učebnice Visual Basicu 6.0 : Computer press, Praha, 2000

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– I

Č estné prehlá senie

Č estné prehlá senie

Prehlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne, pod

odborným vedením vedúceho diplomovej práce Ing. Branislava Kiš u

a používal som len literatúru uvedenú v práci.

Súhlasím so zapožič iavaním diplomovej práce.

V Ž iline, dňa........................ Podpis diplomata.....................................

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– II

Poďakovanie

Poď akovanie Na konci diplomovej práce by som chcel poďakovať vš etkým, č o mi pomáhali pri jej

tvorení. Tým, ktorý mi pomáhali technickými radami , pomocou pri vyhotovovaní

meracieho prístroju, ale aj radami s administratívnou č asťou práce.

Osobitne by som chcel poďakovať za cenné rady a usmernenie v rieš ení zadania

môjmu vedúcemu diplomovej práce pánovi Ing. Branislavovi Kiš ovi, ďalej za pomoc Doc.

Ing. Rudolfovi Hroncovi, PhD, ktorý mi tiež výrazné pomohol pri napĺňaní zadania

diplomovej práce.

Samozrejme by som rád na tomto mieste spomenul rodič ov za ich ochotu a

porozumenie. Moje ďakujem patrí aj mojim priateľom a z nich osobitne spolubývajúcim,

ktorí okolo ma vytvárali tvorivé prostredie a pomáhali mi s technickou podporou pri

vypracovaní diplomovej práce.

Vš etkým by som chcel preto touto cestou vysloviť moje veľké ĎAKUJEM.

V Ž iline 18. mája 2007

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– III

Ž ilinská univerzita v Ž iline Elektrotechnická fakulta Katedra telekomuniká cii

DIPLOMOVÁ PRÁCA Prílohová časť

Mikulá š Ď určať

2007

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– IV

Prílohová časť

ZOZNAM PRÍLOH

Strana

Príloha 1: Celková schéma meracieho prístroja podľa autora strá nky [1].........................IV

Príloha 2: Ná vrh puzdra pre antény analyzér......................................................................V

PRÍLOHY:

Príloha 1: Celková schéma meracieho prístroja podľa autora stránky [1]

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– V

Prílohová časť

Príloha 2: Návrh puzdra pre antény analyzér

Documents

Elektrotechnická fakulta Katedra telekomuniká ciidiplom.utc.sk/wan/1280.pdfVF MERACÍ PRÍSTROJ DIPLOMOVÁ PRÁCA MIKULÁŠ Ď URČ AŤ ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická