Forum: HF, Funk und Felder Homemade Spectrum Analyzer


von Hans (Gast)


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Morgen!

Hatte gestern eine Idee für ein 
"vielleicht-wenn-ich-mal-zeit-habe"-Projekt die anscheinend schon einige 
hatten ;)

Und zwar gibts da so komische "Spektrum Analysatoren" im 2.4Ghz band. 
Das sind eigentlich Narrowband-Transceiver die einfach durchgestimmt 
werden. Das RSSI Signal der Channels ist dann die Leistung für die 
jeweilige Spektrallinie.

Soweit so gut, jetzt wär's doch lustig einfach so einen Breitband Mixer, 
einen durchstimmbaren NCO und einen Receiver zusammenzustöpseln => 0-2,x 
Ghz Spektrumanalyzer...

Hat sowas schon wer gebaut? Weil sowas wie den RF-Explorer zu erweitern 
sollte doch schonmal irgendwer gemacht haben... google sagt zumindest 
nix auf die schnelle...

Gedacht hätte ich als Rx ADF7021 der hat eine 12.5kHz IF-BW...
damit müsste man aber fast 2.4GHz als IF nutzen und dann nochmal 
runtermischen damit man über 1Ghz Input Bandbreite kommt.

Mit dem CC2500 gibts einige Projekte aber der hat min BW von 56kHz wenn 
ich das DB richtig interpretiert habe... wobei das Channelspacing immer 
1MHz ist oder so...

Also idealerweise auf 2.4/3.5/5.6GHz hochmischen (billige Filter), auf 
irgendwo bei 400Mhz runtermischen und einen Narrowband Rx als Detector 
misbrauchen.

Sollte doch grundsätzlich garnicht schlecht tun oder?

Auf jeden Fall wesentlich billiger als die GnuRadio/SDR/FFT Analysatoren 
und für den Hobby-Bastelbereich eigentlich ausreichend.

73

PS: Ein paar links (damit die "such doch selbst"-Trolle glücklich sind):

http://code.google.com/p/rfexplorer/wiki/RF_Explorer_schematics (das 
Rx-Modul wird da nirgends beschrieben.. unterschiedlich für die 
einzelnen Bänder...)
http://tim.cexx.org/?p=646
http://www.funcubedongle.com/?page_id=313 sowas ähnliches mit 192ksps 
24bit usb-audio interface (stereo=>I/Q reception) wär natürlich auch 
nett ;)

von Wolfgang Horn (Gast)


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Hi, Hans,

zur Sache - mit der Kanalauflösung bei 2,4 GHz wäre ich nicht zufrieden. 
Schon gar nicht mit dem Seitenbandrauschen der Oszillatoren solcher 
Funkgeräte.
Schau Dir die Selbstbau-Spektralanalysatoren im Funkamateurbereich an. 
Lies die Kommentare der Kollegen, warum sie sich den Aufwand der 
mehrstufigen ZF angetan haben. Einige sogar den eines YIG-Oszillators 
als 1. LO.

das war unglücklich:
> PS: Ein paar links (damit die "such doch selbst"-Trolle glücklich sind):

Gelegentlich reagiere ich schon unwirsch, wenn uns jemand die Mühe für 
eine Antwort aufbürden will, die er mit ein paar Klicks selber hätte 
finden können.
Das hat nichts mit Getrolle zu tun, sondern mit Selbstverteidigung.

Ciao
Wolfgang Horn

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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Ginge als Hobby- und Lernprojekt natürlich, allerdings werden Einigen 
die 7 bit  = 40 dB Dynamikbereich des RSSI für den zu treibenden Aufwand 
doch arg wenig vorkommen. Das Seitenbandrauschen stört bei so wenig 
Dynamik dann auch nicht mehr (die FSK-Gemeinde ist da ja 
unempfindlicher), aber eine Zahl für die Spiegelselektion nach 
automatischem Abgleich in der ZF des ADF7021 wäre mal interessant. Wie 
gesagt, etwas aufwendig.

von Hans (Gast)


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Hmm also wenn dann doch gleich den "richtigen" Weg nehmen falls sich 
ungenutzte Zeit auftut ;)

Herzlichen Dank!

von Ralph B. (rberres)


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In den 70ger Jahren wurde in den UKW Berichte mal ein Spektrumanalyzer 
bis ca 500MHz von einen Prof.Jochen Jirmann veröffentlicht.
Er hatte damals aus Kostengründen keinen Yig Oszillator verwendet.

Aber das Grundkonzept ist gut und könnte man zumindest ab der zweiten ZF 
fast 1:1 für einen Spektrumanalyzer bis 2 GHz übernehmen. Einen Yig 
Oszillator 2-4GHz und einen Mischer der den Bereich runtermischt auf ca 
500MHz findet man mittlerweile ebenfalls für relativ wenig Geld auf dem 
Markt.

Aber es ist , wenn man tatsächlich ein brauchbares Messgerät erhalten 
will, schon ein sehr sportliches Projekt, weil man mit ziemlich vielen 
Problemen zu kämpfen hat.

Mittlerweile werden gebrauchte Spektrumanalyzer bis 2 GHz auch für den 
Amateur erschwinglich. Mitunter auch für unter 1000 Euro.
Dafür kann man es, wenn man ernsthaft ein Messgerät will, fast nicht 
mehr selber bauen.
Selbst für neue Geräte muss man nicht mehr wie früher den Gegenwert 
eines Einfamilienhaus hinblättern, sondern für ca 6000-7000€ ist man 
dabei.
Dabei rede ich jetzt nicht von Chinaböllern, sondern von Angebote 
renomierter Messgeräteherstellern, wie Agilent oder Rohde&Schwarz.

Ralph Berres

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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Ralph Berres schrieb:
> Aber es ist , wenn man tatsächlich ein brauchbares Messgerät erhalten
> will, schon ein sehr sportliches Projekt, weil man mit ziemlich vielen
> Problemen zu kämpfen hat.

Fürchte ich auch ;-) Es ist so, wie wenn der Lötkolben kaputt ist: Du 
brauchst meist einen Lötkolben, um ihn zu reparieren. Wenn man sich an 
so ein Projekt begibt, sollte man einen SA im Hintergrund als Werkzeug 
haben ;-)

von Hans (Gast)


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Es wäre auch ein Just4Fun-Projekt gewesen... RS Messempfänger,Scope und 
Analyzer stehen im qrl "herum"... ein neues Agilent-Scope bei mir direkt 
am Arbeitsplatz... also genug an Messtechnik zugänglich :)

Nur fehlt mir ein bisserl das Knowhow/Erfahung im HF-Bau... darum die 
Idee sowas mal auszuprobieren...

Da ich eigentlich nur was lernen will, werd ich wohl (den 1. Kommentaren 
folgend) folgendes tun:
  - Bandbreite begrenzen
  - IF im  70cm Band (150kHz BW)
  - runtermischen auf 455kHz (5kHz BW)
  - Detektor+LogAmp

Das sollte dann genug zum Spielen mit PLLs, VCOs und Mischer sein...

73

von Ralph B. (rberres)


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Ein Spektrumanalyzer, was den Namen Messgerät auch verdient hat
1. umschaltbare Bandbreiten im 1-3-10 Raster wenigstens mal von 1KHz ( 
besser 100Hz oder gar 10Hz ) bis 300KHz ( besser 3MHz ).
2. umschaltberer Span von ca 100mal Bandbreite bis maximalen 
Sweepbereich
ebenfalls im 1-3-10 Schritten.

Üblicherweise ist die erste ZF oberhalb der höchsten Eingangsfrequenz. 
Dadurch reicht ein möglichst steilflankiges Tiefpass am Eingang um die 
Spiegelfrequenzen zu unterdrücken. Der spuriusfreie Dynamikbereich 
sollte mindestens 70db betragen und der log Darstellungsbereich 80db.

Schaue dir doch erst mal an wie andere professionelle Geräte das machen.

Lade dir mal die Schaltungsunterlagen vom HP141 System mit dem HP8552 Zf 
Teil und dem HP8554 HF System an.

Ralph Berres

von Randy (Gast)


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> 1. umschaltbare Bandbreiten im 1-3-10 Raster wenigstens mal von 1KHz (
> besser 100Hz oder gar 10Hz ) bis 300KHz ( besser 3MHz ).

Man muß mal nicht übertreiben. Das haben selbst billige Profi-Spekis 
nicht, und selbst im mittleren 4-stelligen Preissegment ist unter 100kHz 
RBW kein echter Filter mehr drin, sondern das Signal wird mit dem 100kHz 
Filter in den ADC geschoben und ab da per FFT (mit begrenzter Dynamik, 
was der ADC so her gibt).

Dieser billige Hameg-Speki vor einigen Jahren hatte nur eine einizige 
RBW (oder warens zwei?) und hat auch 1000 Euro gekostet.

> Üblicherweise ist die erste ZF oberhalb der höchsten Eingangsfrequenz.

Zumindest früher für Spekis bis 3GHz. Oberhalb 3GHz wurde mit einem 
mitlaufenden YIG-Filter bandbegrenzt und gleich runter gemsicht. 
Möglicherweise hat sich die "hohe 1.ZF" inzwischen auf 6 oder 8 GHz 
hochgeschoben.

Sehr gutes pdf mit Grundlagen dazu:
http://www.heuermann.fh-aachen.de/files/download/diverse/Spektrumanalyse.pdf

von mario (Gast)


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ja, ich kenn mich nicht aus, aber reicht sowas hier nicht? also gut, das 
ist ein SDR, aber sollte doch gehn, oder?


http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr

von Ronny K. (Firma: Sinus Messtechnik GmbH) (rising_edge)


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Hallo Mario,

mario schrieb:
> ja, ich kenn mich nicht aus, aber reicht sowas hier nicht? also gut, das
> ist ein SDR, aber sollte doch gehn, oder?
>
>
> http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr

Danke für den Link , das hatte ich noch nicht gefunden gehabt. Ich 
dachte mir schon die ganze Zeit das der Noxon DAB-Stick zu  mehr fähig 
ist.

Gruß,

Ronny

von Hans (Gast)


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Nur so zur Info:
Moderne Analyzer Mischen einem Block  (irgendwo bei 200Mhz) runter und 
Stückeln die FFTs dann passend zusammen...

Zumindest tun das die neuen R&S Analyzer und EMV-Rx so...

@Mario:
Jetzt weiß ich endlich wofür DVB-T gemacht wurde: Um Amateuren 
vernünftige SDR-Rx von der Stange zu bescheren ;)

vy 73

von Ralph B. (rberres)


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Randy schrieb:
>> 1. umschaltbare Bandbreiten im 1-3-10 Raster wenigstens mal von 1KHz (
>
>> besser 100Hz oder gar 10Hz ) bis 300KHz ( besser 3MHz ).
>
>
>
> Man muß mal nicht übertreiben. Das haben selbst billige Profi-Spekis
>
> nicht, und selbst im mittleren 4-stelligen Preissegment ist unter 100kHz
>
> RBW kein echter Filter mehr drin, sondern das Signal wird mit dem 100kHz
>
> Filter in den ADC geschoben und ab da per FFT (mit begrenzter Dynamik,
>
> was der ADC so her gibt).

Selbst billige SAs haben heute schon eine Resolutionbandwite von 1KHz 
oder kleiner. Ob sie das über FFT machen weis ich nicht. Ist für ein 
Selbstbauprojekt aber auch egal, da nur schwer bis garnicht 
realisierbar.

Randy schrieb:
> Dieser billige Hameg-Speki vor einigen Jahren hatte nur eine einizige
>
> RBW (oder warens zwei?) und hat auch 1000 Euro gekostet

Sorry aber sowas ist für mich kein ernst zu nehmendes Messgerät.´

Randy schrieb:
> Zumindest früher für Spekis bis 3GHz. Oberhalb 3GHz wurde mit einem
>
> mitlaufenden YIG-Filter bandbegrenzt und gleich runter gemsicht.
>
> Möglicherweise hat sich die "hohe 1.ZF" inzwischen auf 6 oder 8 GHz
>
> hochgeschoben.
Heute hat der Yig 3-6GHz, und erste ZF bei 3,5GHz. Selbst bei 
Mikrowellenanalyzer ist die erste ZF in der Regel bei mehreren hundert 
Megaherz. Das geht aber wie du schon schreibst, nur in Verbindung mit 
einen mitlaufenden Yigfilter, oder mit aufwendigen herausrechnen der 
unerwünschten Mischprodukte. Ebenfalls für den Selbstbau kaum 
realisierbar.

Hans schrieb:
> Nur so zur Info:
>
> Moderne Analyzer Mischen einem Block  (irgendwo bei 200Mhz) runter und
>
> Stückeln die FFTs dann passend zusammen...
>
>
>
> Zumindest tun das die neuen R&S Analyzer und EMV-Rx so...

Das ist richtig. Aber ich kann mir nicht vorstellen das der TE eine so 
aufwendige Software schreiben will. Immerhin werkelt in den modernen SA 
von R&S und auch Agilent ein Windows Betriebssystem im Hintergrund.

Das Problem spuriusfreie Umsetzung des Eingangssignales in den 
Frequenzbereich des AD-Wandlers bleibt auch hier. Das ist vielleicht 
sogar noch sportlicher als einen SA nach eine 30 jahren alten rein 
analogen Konzept nachzubauen, da hier ein wie auch immer geartetes 
Mitlauffilter notwendig wird, oder man muss die Spiegelprodukte 
rausrechnen.

Egal wie es hinterher aussieht. Der TE sollte umfangreiche Kenntnisse in 
der HF Technik, haben, jahrelange Erfahrungen im Aufbau solcher 
Baugruppen, und die dafür nötigen Messmittel zumindest Zugriff haben. 
Sonst ist das ganze nur rausgeschmissenes Geld.
Die Gesamtkosten für so ein Projekt ( egal ob analog oder wie oben 
vorgeschlagen mit zerstückelten FFT )werden vermutlich sehr schnell in 
die Größenordnung eines gebrauchten ( analogen ) SA kommen. Mir stellt 
sich da schon die Frage , ob sich das genze noch lohnt. Es sei denn man 
geht so ein Projekt an , um daraus zu lernen, und Erfahrungen zu 
sammeln.

Ralph Berres

von Frank Bockwurst (Gast)


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HAMEG wurde von R&S übernommen. Die Produktpalette wurde komplett 
überarbeitet.

Man bekommt ab 2000Euro einen neuen SA bis 1GHz, der praktisch alle 
grundlegenden Funktionen bietet. ab 4000Euro gibt's dann einen bis 3GHz. 
Schaut Euch mal die Homepage von HAMEG an. Diese Geräte sind wirklich 
"echte" Meßgeräte keine Amatuermeßgeräte mehr wir früher.

Ansonten bekommt man bei Ebay auch alte Antennenmeßgeräte mit SA 
Funktion. Je nach Anwendungsfall kann man auch damit was anfangen. Aber 
das sind nur Schätzeisen, kosten aber nur so ca. 100 - 200Euro...

von Randy (Gast)


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> Nur so zur Info:
> Moderne Analyzer Mischen einem Block  (irgendwo bei 200Mhz) runter und
> Stückeln die FFTs dann passend zusammen...
> Zumindest tun das die neuen R&S Analyzer und EMV-Rx so...

Das ist dann wieder was anderes... das Teil kann zwar auch ein Spektrum 
darstellen, ist aber an sich für ganz andere Messungen gedacht... z.B. 
IQ-Daten aufzeichnen und demodulieren... das hat sehr viel weniger 
Dynamik als ein "echter" Spektrum Analyzer, was man dann merkt wenn man 
schwache Signale messen will wenn gleichzeitig starke da sind, z.B. bei 
einer IP3 Messung. Bei dieser Messung merkt man dann auch den 
Unterschied zwischen einem 4kEuro und einem 40kEuro Speki.
Die Frage ist: Was willst du genau können? Einen Speki mit viel Dynamik 
für IP3 Messungen wirst du kaum selber bauen können/wollen.

Was mit vernünftigem (Geld-/Zeit-)Aufwand geht wäre eine Art 
"Panoramaempfänger" bauen, der automatisch mehrere Kanäle abfährt und 
bei jedem die Signalstärke misst. Das wäre dann was ähnliches zu dem 
Teil:
http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr
Wobei dessen 8 Bit IQ Daten schon sehr wenig Dynamik ergeben, das sieht 
man schon am Beispiel-Spektrum auf der Seite.
Den Tuner auf dem USB-Stick zu nutzen, auf eine variable Low-IF gehen 
die davon abhängt ob man mit einem umschaltbaren breitem oder schmalen 
Filter messen will, danach ein Detektor-Chip (gibts bis 80dB Dynamik) 
und mit dem
Spiegel einfach leben (oder mit IQ-Mischer versuchen den um 20-30 dB zu 
Dämpfen) - so könnte ein <300 Euro Selbstbau-Speki aussehen.

>> Dieser billige Hameg-Speki vor einigen Jahren hatte nur eine einizige
>>
>> RBW (oder warens zwei?) und hat auch 1000 Euro gekostet
> Sorry aber sowas ist für mich kein ernst zu nehmendes Messgerät.´

Kommt immer darauf an was man machen will und was der Geldbeutel her 
gibt. Das Gerät ist Praktikumsausstattung für ein physikalisches 
Institut, wäre froh gewesen wenn ich im Studium an solche Ausrüstung ran 
gekommen wäre...

@OP: Schau auch mal auf funkamateur.de, AFAIR haben die einen 
NWA-Bausatz der sich auch zu einem Spar-Speki misbrauchen lässt. Aber 
schon aufgrund der Tatsache dass Speki-Bauvorschläge nicht sehr häufig 
zu finden sind sieht man dass auch für Amateurfunk-Bastler andere Dinge 
wichtiger sind - z.B. ein Arme-Leute-NWA, zum Abgleichen von Filtern und 
Antennen...

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