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misure elettriche

Gli strumenti per l'elettronica ed il DIY
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raf71
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misure elettriche

Messaggio da raf71 » 02/11/2022, 10:34

Buongiorno a tutti gli utenti del forum.
Essendo io un tecnico di collaudo di apparecchiature a radiofrequenza, vorrei intavolare una discussione sulle misure elettriche.
Non vi nascondo che mi farebbe piacere parlare di strumenti e misure particolari ma, proprio per la natura della discussione, inizierò a parlare delle misure più elementari ed alla portata di tutti.

PS. Spero vivamente di confrontarmi con più utenti possibili e quindi come disse la famosa tizia, approfittate pure di me.

Saluti a tutti
Raffaele
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Re: misure elettriche

Messaggio da Kagliostro » 02/11/2022, 11:23

OTTIMO Raffaele 👍👍👍

Siamo in trepida attesa

Franco

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Re: misure elettriche

Messaggio da robi » 02/11/2022, 11:53

Ciao Raf,

che bell'idea, leggerò molto volentieri e scriverò ancor più volentieri per chiederti maggiori informazioni!

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Re: misure elettriche

Messaggio da raf71 » 03/11/2022, 22:22

Buonasera ragazzi.
Visto che siamo 2 briganti ed un somaro, cioè io, iniziamo a parlare di misure con l'analizzatore di spettro.
hp8560.jpg
hp8560.jpg (7.46 KiB) Visto 3591 volte
In figura potete vedere un esemplare dei primi anni 90 della Hp e precisamente lo 8560E.
A cosa serve un analizzatore di spettro? Serve a vedere l'andamento di un segnale nel dominio della frequenza. E' l'inverso dell'oscilloscopio. Con l'oscilloscopio si effettuano misure nel dominio del tempo, infatti abbiamo una manopola detta Time/division. Nell'analizzatore di spettro, sull'asse delle ascisse abbiamo la frequenza. Quindi questo tipo di strumento ci permette di vedere in tempo reale, ad esempio, la banda passante di un qualsiasi circuito, se la banda passante è piatta o presenta attenuazioni o esaltazioni in alcune frequenze. Tutti abbiamo scaricato tonestack calculator, ecco, quello è una versione software molto ma molto semplice di un analizzatore di spettro, dove sull'asse x abbiamo le frequenze in banda audio e sull'asse Y abbiamo l'attenuazione in dB (decibel).
Se per l'oscilloscopio avevamo da fare solo poche impostazioni, Volt/division, Time/division e livello del trigger, con l'analizzatore di spettro le cose si complicano un attimo. Vediamo quali sono i parametri su cui agire per farne un uso corretto.
In primis, essendo uno strumento a radiofrequenza, bisogna prendere tutte le precauzioni per non danneggiare lo strumento, poichè nella maggior parte dei casi, cioè per quasi tutti i modelli, accetta +30dBm (decibelmilliwatt) massimi per pochi secondi. Meglio non eccedere oltre i 10/15 dBm.
Per chi non lo sapesse +30dBm equivalgono ad 1watt. Tenete conto anche che il dB o il dBm è un'unità di misura logaritmica e può assumere valore negativo, infatti 0dBm = 1mWatt, -3dBm = 500uWatt e così via....
Le impostazioni principali da fare sono: central frequency, span, reference level, input attenuation, resolution bandwidth, videobandwidth, sweep time

Central frequency = con questo parametro si imposta la frequenza che vogliamo avere al centro dello schermo....non aggiungo altro...
span = serve ad impostare l'intervallo di frequenza che vogliamo visualizzare nello schermo. Se, ad esempio, imposto come frequenza centrale 100MHz e spam 30MHz avrò sulla sinistra dello schermo 85MHz e sulla destra 115MHz. In banda audio potrei impostare 10kHz come frequenza centrale e 20kHz di spam per visualizzare tutta la banda audio.
Ci sono inoltre i comandi di start frequency e stop frequency se preferiamo impostare inizio e fine dell'intervallo di frequenze, in questo caso lo strumento calcolerà automaticamente central frequency e span.
reference level = è il valore massimo in dBm che vogliamo vedere sullo schermo. Ad esempio, se so che il segnale che sto per iniettare nello strumento ha una potenza di 0dBm, imposterò il reference level a +5dBm.
input attenuation = è l'attenuazione in dB che lo strumento imposta automaticamente, in base al reference level, sull'ingresso del segnale. Più alto il reference level, più alta sarà l'attenuazione in ingresso. Questo parametro di solito lo si trova su "auto" ma in alcuni casi particolari si può impostare manualmente facendo attenzione a non far saturare l'LNA ( Low Noise Amplifier) oppure lo stadio ad IF ( frequenza intermedia) interni allo strumento. Comunque sullo schermo ci apparirà un messaggio di errore in caso di saturazione.
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Re: misure elettriche

Messaggio da raf71 » 03/11/2022, 23:31

Resolution Bandwidth (RBW) e Video Bandwidth (VBW) Qui le cose si complicano un pochino poichè questi due parametri vanno ad agire sulla visualizzazione del segnale sullo schermo. Per aiutarmi posto la foto della risposta di un circuito in frequenza audio
eq.jpg
Impostando correttamente la RBW vedremo una risposta in frequenza proprio come in figura, naturalmente non vedremo le curve discendenti sotto le frequenze di taglio ma un andamento che segue la parte superiore delle curve. Se impostiamo la RBW troppo alta vedremo solo una linea dritta in alto poichè lo strumento tenderà a non mostrarci variazioni se non un lieve degrado della linea in corrispondenza delle frequenze di taglio. Se invece impostiamo la RBW troppo bassa, la discesa delle curve dei tre filtri sarà troppo repentina, non avremo più la visualizzazione delle frequenze di taglio, vedremo un picco molto stretto in corrispondenza del centro-banda dei medi.

Per la VBW mi aiuto con un'altra figura
video.jpg
Come vedete la VBW serve a fare pulizia sul livello del rumore in basso ed a visualizzare possibili spurie. Anche qui se esagero col valore della VBW non visualizzerò picchi indesiderati o spurie che dir si voglia, infatti andrò a coprire i picchi alzando il livello del rumore, oppure se la abbasso tanto farò confondere i picchi nel rumore. Bisogna trovare il giusto equilibrio e sapere cosa si sta misurando e cosa spettarsi.

Sweeptime Ultimo ma non meno importante, è il tempo che il pennello elettronico dello strumento impiega per coprire tutto lo schermo. Va regolato in base alle esigenze di misura. Se devo visualizzare la banda passante di un circuito utilizzerò uno spazzolamento lento, 10 o 20 secondi, così da far acquisire tutti i campioni allo strumento. Se invece devo tarare un filtro RF o IF utilizzerò 50 o 100msec in modo da vedere in tempo reale come risponde il filtro.
Ultima modifica di raf71 il 03/11/2022, 23:46, modificato 3 volte in totale.
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Re: misure elettriche

Messaggio da raf71 » 03/11/2022, 23:36

Bene, per questa sera abbiamo finito, anche perchè ho dovuto riscrivere il post due volte a causa del sito che mi ha sbattuto fuori... :muro:
Se avete domande fatele, dubbi esponeteli, se volete soldi ditemi dove trovarli perchè sono al verde....
Scherzi a parte, essendo uno strumento particolare, ho notato che è più facile usarlo che spiegare come usarlo. Vabbè...

Saluti a tutti
Raffaele
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Re: misure elettriche

Messaggio da Kagliostro » 04/11/2022, 8:57

Ciao Raffaele, Grazie

Appena ho un attimo vado a leggermi il tutto con calma

Un suggerimento, visto che a volte mi è capitato il tuo stesso problema, i testi lunghi scrivili in formato testo su di un file .txt quando decidi di aver finito, copi il tutto e lo incolli in un post

Franco

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Re: misure elettriche

Messaggio da robi » 04/11/2022, 10:12

Raf, grazie infinite!
Noi qui annaspiamo tutti con una passione a cui possiamo dedicare poche ore la settimana.
Le guide di persone che lo fanno di lavoro ed hanno un'enorme esperienza sono manna da cielo!

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Re: misure elettriche

Messaggio da raf71 » 16/11/2022, 20:02

Rieccomi a voi con qualcosa di inusuale.
Un'altra funzione dell'analizzatore di spettro, almeno di quelli che costicchiano un tantinello, diciamo intorno ai 250k,
R&S Phase.jpg
R&S Phase.jpg (10.93 KiB) Visto 3424 volte
è la misura di Phase Noise e Amplitude Noise. Sono sempre misure di potenza in questo caso l'unità di misura è dBc/Hz e rappresenta la potenza del rumore relativa alla portante del segnale contenuta nella banda di un Herz. (Questo l'ho preso da internet....scusatemi ma non ricordavo la definizione).
In soldoni, a cosa serve la misura di Phase Noise? Serve a misurare il Jitter, o sfarfallio, della frequenza portante di un apparato, e più si sale in frequenza più sono stringenti le specifiche degli apparati. Ad esempio, una radio per comunicazioni a corto raggio che opera in banda X, quindi tra i 9 e 10 GHz non può permettersi il lusso di avere un Jitter troppo ampio della portante, ricordate che su di essa va modulata la voce, quindi più è stabile e meno banda impegnerò per la modulazione, di conseguenza il ricevitore dall'altro lato di una pista aereoportuale, ad esempio, può permettersi una banda passante più stretta e così avere più canali a disposizione.
La misura di Amplitude Noise invece, sempre misurata in dBc/Hz, ci mostra la bontà di un trasmettitore. Per fare un esempio pratico, prendiamo uno dei nostri cari finali a valvole, iniettiamo una bella sinusoide nella PI e colleghiamo lo strumento sul carico. Facendo solo l'analisi spettrale vedremo il picco della frequenza iniettata e le eventuali armoniche generate proprio dalla forma d'onda. Se invece analizziamo l'Amplitude noise, vedremo le oscillazioni in potenza su un determinato intervallo di frequenza. Vi posto una figura per farvi capire.
AM_Noise.png
La curva che vedete se fosse priva di oscillazioni sarebbe ideale. Le oscillazioni ci dicono di quanto la potenza oscilla e in che intervallo rispetto alla fondamentale.
Buona serata a tutti.
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Re: misure elettriche

Messaggio da Kagliostro » 16/11/2022, 20:58

Ciao Raffaele

Grazie per la "puntata", molto interessante

Franco

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Re: misure elettriche

Messaggio da Dom » 25/03/2023, 20:17

...Noto ( purtroppo) solo adesso questo utilissimo thread!

Bellissimo lavoro Raffaele!!!
Spiegato molto bene, anche:

:numb1: :numb1: :numb1: :Gra_1:

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