Styrning av diverse YIG-filter

Berätta om dina pågående projekt.
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 728
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av mankan »

Det började med att jag köpte ett par frekvensdubblare på AliExpress, en 4-8GHz (HMC189) och en 8-16GHz (HMC204), och skulle mäta på dem hos en kompis. Vi märkte att infrekvensen störde effektmätningen av utfrekvensen. Då uppstod behovet av variabla bandpassfilter och vi spånade ihop att man borde bygga något. Sagt och gjort efter lite inköp av blandade YIG filter från eBay stod vi där med en bunt filter av varierande sort och olika styrningar. Vi köpte även några olika mikrovågsreläer, SP6T och transferrelän.

Variant 1 - strömstyrt
2 bandpassfilter som styrs av samma magnetfält som varieras av vilken ström (ca 150-600mA) man skickar.
Typiska exemplar: här och här
Styrkort med IC2 DAC, op-amp, MOSFET och shuntresistor.

Variant 2 - digitalstyrt
Här styr man vilket DAC-värde man vill ha digitalt och lite av och på signaler. Kräver dock negativ spänning.
Filtrerna vi köpte visade sig vara notchfilter men de kan ju också vara användbara ifall man vill ta bort någon överton eller ta bort en stark signal intill en svag.
Typiskt exemplar: här
Styrkort med skiftregister för digitalstyrningen och ett kort för generera spänningar.

Variant 3 - spänningsstyrt
Mellanting mellan variant 1 och 2. Sköter strömregleringen själv utifrån en spänning. Dessa filter har dessutom en finess att de kan låsa på en LO i närheten av önskad signal och på så sätt skära ut önskad signal ur spektrumet. Kräver också negativa spänningar.
Typiskt exemplar: här
Styrkort med IC2 DAC, op-amp.
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 728
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av mankan »

Här kommer lite byggbilder på variant 2. Bild på själva styrkortet hittas här

Prototyp med Arduino, encoder och OLED.
build_00_prototype_small.jpg
Vrider och vänder på delarna i den valda lådan.
build_space_planning_small.jpg
Kabeldragning...
build_in_progress_more_rigid_coax_small.jpg
Färdig front.
build_front_normal_small.jpg
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 728
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av mankan »

Lite om de olika korten. De tre YIG-styrkorten använder alla samma sorts CPU, en STM32L031 och alla bestyckade med en RS-485 transceiver (3Peak TP75176) och en switchregulator (TI TPS54335A/36A) som gör om gemensamma matningsspänningen på 24V till 5V. Variant 1 har ytterligare en regulator för ström till spolen i själva filtret, den är typiskt ställd på 2-3V.

Varje kort har dessutom I2C och SPI utdraget till kontakter för ev display. De kan också tjänstgöra som ingångar för knappar eller enkoders. Varje kort har också möjlighet att styra två reläer som t.ex. kan användas för att kunna koppla in eller bort sig själv.

Reläkortet följer samma koncept förutom de två reläutgångarna, det har istället 16st i två grupper om 8. Varje grupp kan ha sin egen spolspänning. Kortet kan även bestyckas med en 8-pinnars GPIO-expander via I2C som t.ex. kan användas till känna av vilka lägen reläerna står i.

För att enkelt kunna utveckla mjukvaran och underhålla den har vi hittat på ett protokoll över RS-485 för både applikationsstyrning och mjukvaruuppdatering. Så i Notchfilterlådan har även displaykortet en STM32 och en RS-485 tranceiver som vid uppstart probar bussen efter enheter och sedan styr dem. Så när man väljer en ny frekvens på en notch så skickas ett kommando från displaykortet till styrkortet i fråga som sedan gör vad den ska och sedan ackar kommandot. Tanken är att om man vill så kan man bygga en låda spänningar, R485 och ev en display som man sedan kan koppla in olika filtermoduler till.

För att uppdatera mjukvaran i displayen eller i något av styrkorten kopplar jag två trådar från ett USB/RS232/RS485-kort kopplat till datorn och kör ett enkelt Pythonprogram med nya mjukvaran som argument. Kort sagt så har vi gjort en egen RS-485 bootloader. Grymt smidigt.
Användarvisningsbild
Oskar
Inlägg: 1626
Blev medlem: 6 september 2005, 15:11:36
Ort: Storsjö, Sorsele

Re: Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av Oskar »

Riktigt kul att se! Har du/ni hunnit göra några mätningar än? Har du lött ihop egna semi-rigider till kablagen inuti lådan?
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 728
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av mankan »

Mätningar, har mätt en hel del. Har tyvärr inga bilder på det.

Notchfilterna har mindre än 1dB IL(insertion loss) och notchen är riktigt djup, typ 80-90dB, kommer inte ihåg bredden nu.

Bandpassfilterna har mera IL i sina passband 1-2-3dB upp till 4-6dB beorende på filter. Minns inte passbands-bredden.

Har lite svårt att mäta enkelt över 6GHz då min svepgenerators båda YIG-oscillatorer har tappat kalibreringen (och klarar inte att hitta den igen) vilket gör att den inte ligger rätt i frekvens så det blir ett jäkla rattande ihop med spektrumanalysatorn. Funderar starkt på att hacka ihop en GPIB-plotter på datorn istället med min HP438A. Under 6Gz så är det hur smidigt som helst med min HP8753:a. Tyvärr så täcker troligen inte hobbybudgeten en HP8720 av modernare snitt. Nån som har tips på begagnade 18-20GHz VNA alt SNA?

Rigida koaxer: De blå är köpta (MiniCircuits) och den silvriga är hemmagjord av kvalitetsprylar. Faktum är att det är billigare att köpa färdiga kablar än delar till att göra egna men vissa kablar kommer jag bygga då man vill ha rätt längd och typ av kontakt, rak/vinklad/panelmontage osv. Det är nog den största utgiftsposten i detta projektet.
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 728
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av mankan »

Reläkortet funkar som det ska. Precis klar med lite finputs av koden som switchar reläerna. Man släpper alltid spolen först från nuvarande port, väntar 100ms och sedan drar spolen mot önskad port. Detta samtidigt som man svarar på kommandon under tiden vilket gör att man hinner köa upp styrning av det andra reläet långt innan 100ms har gått.

Relämätning pågår...
relay_switching_small.JPG
Sedan ska reläkortet in den här lådan...
BPF_box_small.JPG
...och allt kopplas ihop och styras av en likadan displaykontroller som för Notch-filterlådan.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Oskar
Inlägg: 1626
Blev medlem: 6 september 2005, 15:11:36
Ort: Storsjö, Sorsele

Re: Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av Oskar »

Så vackert 😁
Gissar att de RG31x liknande kablagen är de hemmagjorda?
Koaxreläerna, de flyttar en port till en av flera utportar?
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 728
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Styrning av diverse YIG-filter

Inlägg av mankan »

Tack, och ännu vackrare kommer det bli när det blir färdigt.

Nej, RG316-koaxerna eBay-koaxer som sitter tillfälligt för att kunna koppla in mätinstrument. Den RG316 som sitter på filtret längst bort som kopplar ihop de två portarna i samma YIG-filter kommer att få vara kvar då det är 0.6-2GHz-filtret. Två hemgjorda koaxer kommer behövas, de in och ut från frontpanelen till reläerna.

Koax-reläerna: Japp, precis så. En pinne matas med 24V (eg 28V) en av sex pinnar ska jordas för välja port ut som ska kopplas ihop med ihop med ingången. Reläerna har flera än 7 pinnar, de övriga 7 eller 8st är för avläsning av valt läge. Inget jag tänker använda till en början men kontrollerkortet kan bestyckas med 8 extra GPIO via I2C som skulle kunna användas för till detta.

Som det ser ut just nu kommer jag endast använda 4 av 6 poler på reläerna, 3 filter och en bypass/thru. Kommer nog inte få plats på frontpanelen för 2 uttag att kunna koppla in något valfritt men jag tänkte iaf sätta en terminering/50Ohm-load på en av de lediga portarna. Dämpare är vad jag kan komma på för övrigt men det har jag redan grejer för, 2 seriekopplade HP-dämpare för 0-121dB med hemmabyggd styrning.
Skriv svar