Sida 1 av 1

Nätverksanalysator

Postat: 21 november 2008, 14:32:30
av Gyro Gearloose
Jag har jusst införskaffat mig en liten enkel näverksanalysator men har lite matteproblem som jag inte lyckas lösa :|

Det jag försöker göra är att mäta på en spole för att få fram hur den beter sig på olika frekvenser.
Jag vill alltså ha L(f) för Z

Jag kopplar allt som en spänningsdelare med Ut från VNA'n och ena ingången (V1) till spolen (Z) där efter andra ingången (V2) till VNA'n sen ett referensmotstånd R till jord.

Väldigt enkelt om allt hade varit motstånd men jag får inte till det när jag räknar på spolar, kondingar.

VNA'n jag har lämnar fas (a) , dB dämpning mellan ingångarna.(20log(V1-V2))

Bäst jag tillsvidare lämnar mina egna beräkningar utanför så jag inte förvirrar nån in på fel spår, kna bara näna att jag hamnar i rätt storleksordning men fel..
För att testa mina uträkningar kör jag en simulering i spice så allt kan ses som idealt utan strökapacitanser mm.

Hoppas nån e mer kvicktänkt än mig en snöstormig fredag som denna :)

Edit:
jag kom på att ni kan va nyfikna på va för apparat det är jag använder även om det inte spelar nån roll för mattematiken.
Jag har gjort om lite i en miniVNA då den som den kommer bara mäter i vettigt i 50Ω miljö det jag gjort är bara att jag har gjort så den får en direktutgång och dubbla ingångar för att kunna använda egna referenser.

http://www.miniradiosolutions.com/

Postat: 21 november 2008, 18:37:03
av PatrikB
Kan du mäta return loss (S11) och plotta det i ett smithdiagram på maskinen är saken enkel.

Brukar själv karakterisera ytmonterade induktorer i bland vid behov. Har byggt ett eget kal-kit av SMA-honkontakter och en liten fixtur för komponenten.

Ska se om jag har någon bild på det...

Postat: 21 november 2008, 21:17:29
av xxargs
Vad är det för nätverkare, kan du exportera S-parametrar och/eller visa diagrammet i smitchart?

nåväl - viktiga formler är:

Kod: Markera allt


Z  är lastens komplexa impedans
Z0  referensimpedans i mätsystemet (oftast resistivt värde av 50 Ohm)
Γ  är reflektionskofficienten  'gamma', HP kallar det för S-parameter (här  S11)

       Z - Z0
Γ = ----------   (Γ  också kallad  's' som  S-parameters i gammal HP-litteratur)
       Z + Z0


och efter normalistaion z = Z/Z0


      z - 1
Γ =   ------
      z + 1

Som exempel om du har reflekterad värde av 0.4472 och 63.43 grader (du får räkna om din magnitud i dB till en kvot av den sändande spänningsstyrkan) i jämförelse med sändande referensvåg (det är därför det är så viktigt med kalibrerad referensplan så att öppen port är verkligen oändligt impedans och kortsluten port är 0 Ohm på den reella axeln i smithcharten ) => Γ = 0.4472 |_ 63.43 grader i polär notation eller 0.2+i0.4 i rektangulär notation.

(med andra ord måst du snabbt skaffa dig en miniräknare som klarar att hantera komplexa tal)


och användning för att räkna ut reella och reaktiva delen baklänges ur reflektionsfaktorn är :

Kod: Markera allt



       1 + Γ     
z = ---------
       1 - Γ

och med införda värden  (rektangulär  notation)


       1 + 0.2+i04
z = ---------------   = 1+i1
       1 - 0.2+i0.4

och denormalisera med mätsystemets impedans (oftast 50 Ohm för RF och 600 Ohm för analoga telesystem)

z*Z0 = Z

1+i1 * 50 = 50+i50 Ohm eller 70.71 |_ 45 grader Ohm

dvs. 50 Ohm i serie med 50 Ohm induktiv reaktans (du måste känna till frekvensen du mätte med för att omvandla reaktansdelen till henry med sedvanlig L = XL /2*π*f )

är vinkeln negativ så är det kapacitans och du får använda C = 1/2*π*f*Xc för att få fram värdet.

reella delen som du mäter är komponentens resistans vid aktuella frekvenser (skin-effekten gör att den varierar med frekvens) och reaktansen är förståss delen som är induktans/kapacitans


åter igen - när man handkontrollerar sina uträkningar så är åter igen miniräknare med komplex stöd oumbärligt - jag rekomenderar hp42S om dessa gick att köpa, i datorn kan man använda free42. och möjligen går det att använda hp35 som går att köpa idag. en viktig faktor i miniräknaren är att det är lätt att växla mellan polär och rektangulär visning - man fipplar fram och tillbaka mellan dessa hela tiden.


kom också ihåg - känner du inte till mätsystemets referensimpedans och samtidigt känner till frekvensen för mätvärdet av reflektionscofficienten så kan du inte räkna ut resistiva och reaktiva parten i provade komponenten

Postat: 6 december 2008, 12:43:33
av Gyro Gearloose
Tack för svar :)

Dock blev jag inte så mkt klokare fördet :/
Smith diagram får jag bara fram om jag kopplar för antennmätning och vet inte riktigt om det verkligen ger mig de data jag behöver?


Bäst jag förklarar mer ingående vad jag är ute efter:
Ska bygga mig en swithad nätdel (flyback) och behöver veta läckageinduktansen i transformatorn för att fåfram rätt "RC snubber" att dämpa resonansen mellan läckinduktansen och div capacitancer i trissor och dioder.
Här har ni min uppkoppling http://www.ridleyengineering.com/imped.htm

dock har jag inte 110k att köpa deras "VNA" för så införskaffade en miniVNA istället som inte va riktigt tänkt att göra detta med så har byggtom den lite för att kunna göra bättre mätningar i ett 1Ωsystem.
Kurvor o allt blir som de borde bara att räkna ut vad för induktans de motsvarar inte riktigt vill sig :/


Miniräknare som räknar complexa tal har jag och har ialf för 15 år sen läst complexanalys så lite sitter där. Men tycker inte att jag borde behöva räkna complext på detta då jag jar har den intressanta frekvensen och med det fas och amplitudförhållande.

Jag räknade såhär och ja då blir det fel...

Kod: Markera allt

V2---------< I---- Ut
       |
       Z
       |
V1-----
       |
       R
       |
Gnd----
V1 och V2 är in på VNA'n och Ut är utgången..
Z=okänd induktans
R=1Ω referns "induktionsfritt" motstånd
a=Fasvinkel
W=2πf

VNA'n ger dBloss = dBV1-dBV2 = dB(V1/V2)

Kod: Markera allt

      V1     V2-V1
I = ----- = ------
      R        Z

      R(V2-V1)        V2 
Z = ----------- = R (----   -1) = R ( 10^(dBloss/20) - 1 )
         V1           V1


Z = Rz + Ix

         1
x= WL-  ----
         WC

|Z|= Sqrt ( Rz^2 + (WL)^2)


tan a = x/Rz = WL/Rz   ( om C saknas.. )

                    1  
Z = WL * Sqrt (------------ + 1 )
                (tan a)^2



         ( 10^(dBloss/20) - 1 )
L = --------------------------------
                        1  
      2πf * Sqrt (------------ + 1 )
                   (tan a)^2

Därefter tar jag läckageinduktansen och räknarut min snubber enligt följande:

L=Llk/n^2 där Llk är ovan uträknade läckinduktans och n är transformatorns omsättning

R=2πfL
C=1/(2πfR)

[/u]

Postat: 6 december 2008, 15:57:43
av xxargs
din VNA borde ge mer info än bara

'VNA'n ger dBloss = dBV1-dBV2 = dB(V1/V2)'

det måste också ha en argument - vinkel mellan dBV1 och dBV2 eftersom hela informationen om induktansens existens finns i vinkelskillnaden gentemot beloppet , i skalär mod som du räknar på nu så kan du få precis samma värden med enkel spänningdelning med resistans som i kombination med resistans och induktans - och du kan inte avgöra vilket som är vad.

- därför måste ingående data ha både belopp och argument.


Ta några riktiga mätvärden får din NVA från ett praktiskt mätning och skriv här så att jag kan se om all nödvändiga data finns - det framgick inte så tydligt i din text (läste inte så noga och satt mig in då jag har bråttom till utgång) om vinkeln var ett värde från NVA eller om du antog att hela spänningsdelningen var ren induktans - för så är det inte!!! - du har alltid ett RLC- nät i någon form.

Det som behövs är dBV1 + vinkel i grader (antas 0 här då det är referensvinkel) och dBV2 + vinkel i antal grader gentemot dBV1) samt frekvensen du mätte på, samt referensresistansen.

utan vinkel så kan du inte lösa problemet - det är därför man använder vektornätverksanalysatorer och inte skalära nätverksanalysatorer!.

Postat: 6 december 2008, 16:21:07
av Gyro Gearloose
Hej!
Jodå Den lämnar även argument a=fasvinkel som jag använde i mina uträkningar,
Ska se om jag kan importera datan den lämnar till nått annat smithchartprogram så jag kan lösa det därifrån.

Postat: 6 december 2008, 17:01:40
av xxargs
ok. ta några värden tidigare nämt och med vinkel betydligt skilt från noll så skall jag provräkna jag också - i morron kanske (beroende på styrkan i baksmällan... ) du behöver bara ange värden för 1 frekvens.

du måste ockå sköra med en referensmätning med 1 Ohm induktasfritt motstånd samma som din refrensmotstånd och se att ditt mätsystem verkligen visar 0 grader samt mittuttaget är exakt U/2 hela frekvensområdet

dvs dBV1 = dBV2 i amplitud och fasen 0 grader.