古人科技4.9GHz频率计套件制作纪实
虎哥2012/06/18仪器仪表 IP:广东
本帖最后由 虎哥 于 2013-10-31 20:28 编辑

古人科推出了科创仪表局的第二个套件——4.9GHz射频频率计数器。对于这款套件的电路,在国外已经颇为流行,古人也做了比较详细的介绍,就不多说,详情请见:https://www.kechuang.org/t/45804

成都实验室实际装配了套件,感觉各方面还是不错的。在这个帖子中,会实事求是的讲一些改进意见,还希望古人宽宏大量啊。

套件是差不多半个月前收到的。套件的包装可谓精巧别致,元器件的分装也费尽了心血,给人一种严谨、专注的提示。

拆开包装以后。各种元件分门别类,芯片采用了抗静电的包装。元件质量非常好,标识清晰易懂,作为新手一点不会感到困惑。

11.jpg

装入元件盒中,准备交付焊接。

12.jpg

由于最近事情比较多,所以拖了好几天都没动手。后来实验室正好新招一位实验技师,这款套件的安装就名正言顺的变成了试题。

21.jpg

焊好了

22.jpg

出错是难免的。电源保护的二极管焊反了(原因:PCB上没有方向标识,安装时又没有分析电路),有一只74AC04芯片烧坏(不知道是焊坏的还是原来就坏了),另外开关装反了(PCB上的方向标识,和器件的正好相反)。不过没关系,拆下来重新装上即可。

23.jpg

随后是程序烧录。程序直接采用古人科技提供的HEX文件。需要注意PIC单片机的配置位应正确设置,不然不能工作,我就折腾了一晚上才开起来。

32.jpg

用古董烧写器烧进去,古人科技,用古董设备,蛮匹配啊~~

31.jpg   

小结:电路的布局比较合理,元件安装也没有什么难度,从工艺设计而言,是一款非常易做的套件。
来自:仪器与装备 / 仪器仪表
27
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~~空空如也
虎哥 作者
12年0个月前 IP:未同步
408731
程序烧录成功以后,通电正常开机,于是进行下一步的测试。

产生一个500MHz的信号
41.jpg

幅度调整到0dBm
42.jpg

先用经原子钟校准的频率计进行测试,信号源误差7Hz
43.jpg

套件的表现还不错。如果能加上晶体频率微调电路,允许DIYer进行校准就更好了。
44.jpg

产生1000MHz的频率
51.jpg

套件的表现依然刚健。注意下面的信号强度显示,没有显著变化,说明前端的带宽还是可以的。
52.jpg

送入1.5GHz信号的现象,好得很
72.jpg

送入2GHz的信号
61.jpg

套件终于趴下了,漏数大量脉冲。增加幅度到15dBm(此时信号指示可以满格),依然无法准确计数。
62.jpg

送入4GHz信号
71.jpg

没有反映啦~~(注意信号强度,居然还有那么多格,这检波电路太强大了)
73.jpg

最后经过实测,当信号频率在1.8GHz左右,套件达到极限。对于再高的频率,无法准确计数。原因不太清楚,看起来是计数电路响应不了,希望古人兄从电路原理上加以分析。个人建议增加预分频器的分频比,程序上乘以二,后面电路应该吃得消。总之,4.9GHz应该是一个理论值,实际很难达到,不过对HAM来说,这个套件已经绰绰有余,不仅能加深对DIY的理解,同时又能做出一个实用的仪器。
+1
科创币
金坷居士
2012-06-18
无敌牛的装备啊
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black
12年0个月前 IP:未同步
408743
那烙铁样的东西是吸锡的么
财大气粗
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科学人
12年0个月前 IP:未同步
408755
新一点的装备是电动吸锡枪,预算不够的可以买吸锡烙铁
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celeron533
12年0个月前 IP:未同步
408765
那个绿的色的金士顿Datatraveler 2G 貌似是假的
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金坷居士
12年0个月前 IP:未同步
408785
好牛逼的装备

希望有朝一日我的单片机逆变器套件出来后也能送到总部测评[s:274]
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表慌张
12年0个月前 IP:未同步
408788
R&S的信号发生器啊!!!羡慕嫉妒恨!
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刘海石
12年0个月前 IP:未同步
408865
虎哥真牛啊。。。。。
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古人
12年0个月前 IP:未同步
408870
[s:274]谢谢虎哥的评测,据分析应该是我布线技术的欠缺加上板材吸收作用的影响造成了1.8GHz以上的信号无法读出,在以后的制作中一定改进。刚才仔细分析了一下原因貌似和数字部分的放大三极管的fT值过低有关系(2N2222),麻烦虎哥有时间测一下RF和TTL通道的极限频率,如果发现同样出现无法计数但有强度指示,说明就是管子的特征频率过低有关,我会加以改正。因为原电路使用的是2N3960,加上前端元件都是大于等于3G的元件,应该不会出什么问题。PS:还请虎哥修改一下交易板块帖子,改成2GHz频率计,以求真实。
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古人
12年0个月前 IP:未同步
408876
另外如果对频率准确度要求较高的朋友可以使用TCXO,我的板子是通用基准晶体封装设计,所以就没有在板子上设计可调基准设计。
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虎哥作者
11年11个月前 IP:未同步
418916
最近有点小忙,还没抽得空测,过阵子再分析吧。如果替换两三个元件能工作到4G就赚了。。
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radio73
11年11个月前 IP:未同步
419596
试验设备太好了!1.5G已经够用了
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hackerboygn
11年11个月前 IP:未同步
419605
个人肤浅地认为布线上有些问题,频率上GHz的地方肯定要做阻抗匹配分析,看这个PCB明显没有考虑到这方面的问题[s:274]
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warmonkey
11年11个月前 IP:未同步
421539
74AC04本身较为脆弱,做万户1的信标的时候,就已经爆了2个
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虎哥作者
11年9个月前 IP:未同步
445854
扫了一下通带曲线

3GHz扫宽,一格10dB,我这里没有好的扫频仪了,这台是返修的,左侧数值不准,最右边比最左边虚高10dB,自己人脑修正一下将就看吧。总之结论:带内基本平坦,到2.5G时下降不过20dB,1.8G以上无法工作的原因肯定不在前端电路。

1、没接电源的时候
   1.jpg

2、接线方式
   2.jpg

3、通电后的情况
     3.jpg
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虎哥作者
11年9个月前 IP:未同步
445859
既然前端不是导致1.8G以上不能用的主要原因,那么继续朝后查。

查看分频器输出的波形,结论:分频器基本正常

100MHz输入时
1-100.jpg

500MHz输入时
2-500.jpg

1500MHz输入时
3-1500.jpg

3000MHz输入时(注意:这是在2N3960的输出端,74AC109的输入端测试的!可见分频器用到3G没有太大问题)

3-3000.jpg
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虎哥作者
11年9个月前 IP:未同步
445861
虽然分频器输出波形很难看,但是只要像个波形,经过狠狠整形,就不会对计数器的正常工作造成多大影响,问题还在后面。

继续向后查

在74AC109的第9脚(知道我为什么反对用元件值代替编号了吧,因为无法描述具体哪个元件,我是在R4K7前面测的,大家知道是哪个4K7吗?)测量,波形如下:

100MHz输入时
4-100.jpg

1500MHz输入时
4-1500.jpg   

好了,问题出现了,在1800MHz以上,此处的输出开始间歇性丢失。到2300MHz以上,全部丢失。

找了一个丢失和“正常”大约各占一半的频率:2126MHz,好不容易抓下了丢失的一瞬间!
(可以看到脉冲也变宽了)
5-2126.jpg

就是这个频率
   5-2126-1.jpg
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虎哥作者
11年9个月前 IP:未同步
445862
这就解释了为什么1800MHz以上,先是频率显示稳住不升,然后是不升反降(输入2GHz,显示1GHz),最后干脆输出为零。

看起来是整形不良,维持时间少于JK触发器的响应时间,问题不是出在2N3960,就是出在74AC109,具体什么问题,古人分析吧[s:273]
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古人
11年9个月前 IP:未同步
445909
回 17楼(虎哥) 的帖子
[s:225] 我擦,居然是74AC109搞得鬼,我得好好看看了。
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1847123212
11年7个月前 IP:未同步
469805
那个示波器的Y轴梅格多少V的?
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receiver
11年3个月前 IP:未同步
504354
看虎哥的示波器图片,1.5GHz输入的时候,分频器输出信号幅度明显比其他频率都小很多,而且波形也是最差的,
所以我觉得还是和前端电路有很大的关系。
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bi7lnq
10年8个月前 IP:未同步
645632
s53mv 原版采用了64分频的配置。可以把UPB1505的3脚悬空得到128分频,修改代码或者自己乘2[s:12]
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happy·geek
10年7个月前 IP:未同步
651511
古人原来这么厉害啊
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晨雾太阳
10年6个月前 IP:未同步
655175
虎哥哥:您能帮人修机器么?
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QW66
9年4个月前 IP:江苏
740508
已经够用了
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supin
9年3个月前 IP:吉林
748927
学习了
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普通教员
8年7个月前 IP:甘肃
795732
很强大啊,咋那么多专业仪器
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