Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik HF-Signal Auswertung mit Mikrocontroller


von Peter O. (Gast)


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Hallo,

im Rahmen eines Projekts soll ich ein Messgerät für hochfrequente
elektromagnetische Felder entwickeln, welches nur die Frequenz nicht 
aber
die Feldstärke messen soll. Der zu messende Frequenzbereich liegt
bei 80 MHz - 4 GHz. Bei einem Signal mit 4 GHz brauche ich ja eine 
Abtastrate von mind. 8 GHz (es ist ein reines Sinussignal im geschirmten 
Raum). Mein Problem ist dass ich keinen HF-ADC oder HF-Mikrocontroller 
finde der eine so hohe Samplerate schafft. Weiß vielleicht einer von 
euch wo ich so einen beschaffen könnte ?

Viele Grüße
Daniel

von NT (Gast)


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Daniel D. schrieb:

> im Rahmen eines Projekts soll ich ein Messgerät für hochfrequente
> elektromagnetische Felder entwickeln, welches nur die Frequenz nicht
> aber die Feldstärke messen soll.

Nennt sich Counter aka Frequenzzähler. Bei einigen Schaltungskonzepten
werden sehr hohe Eingangsfrequenzen zunächst mit speziellen Vorteilern
heruntergeteilt und erst dann weiterverarbeitet.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

als Vorteiler vielleicht einen ADF4007?

https://engineeringarts.wordpress.com/2011/04/06/adf4007-75ghz-frequenzteiler/

War nur ein schneller Googletreffer,

Gruß aus Berlin
Michael

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das Problem ist, einen Einzelhändler für Vorteiler bis 4 GHz zu finden. 
Heute sind die meistens schon im PLL-Chip enthalten, nur für noch höhere 
Frequenzen gibts noch einzelne, z.B. von Hittite (von analog.com 
geschluckt).
http://www.analog.com/en/products/rf-microwave/frequency-dividers-multipliers-detectors/frequency-dividers-prescalers-counters.html
eventuell über Digikey zu beziehen

von Pandur S. (jetztnicht)


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Eben. ein PLL Chip hat diesem Teiler ja drin, und dessen Output kann man 
herausfuehren.

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Den Teiler HMC434E (bis 8 GHz, teilt durch 8) gibt es beim HBE-Shop.
Danach kann man z.B. mit U813 weiter teilen.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ein Durch 8 Teiler fuer 8 GHz bringt nichts, da er immer noch bei 1GHz 
ist.

Dann doch besser einen ADF4007, der teilt von 4GHz durch max 64, auf 
62MHz. Oder noch besser einen ADF4016, der hat einen 13bit Teiler.

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Oder D. schrieb:
> Oder noch besser einen ADF4016, der hat einen 13bit Teiler.

Du meinst sicher den ADF4106 ??

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADF4106.pdf

Den gibt es sogar im TSSOP- Gehäuse. (4.60€)
Oder für 208€ als EVAL Board.

von Wolfgang (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> Bei einem Signal mit 4 GHz brauche ich ja eine Abtastrate von mind.

Du willst die Frequenz messen.
Wozu willst du dafür das Signal digitalisieren?

Eine einfache Frequenzmessung bei hohen Freqzenzen zählt die 
Schwingungen während eine Torzeit. Und das macht man bei solchen 
Frequenzen per Hardware.

von Hp M. (nachtmix)


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Daniel D. schrieb:
> Messgerät für hochfrequente
> elektromagnetische Felder entwickeln, welches nur die Frequenz nicht
> aber
> die Feldstärke messen soll.

Welche Genauigkeit, welche Signalstärke, welche Geschwindigkeit, welches 
Budget?

: Bearbeitet durch User
von Peter O. (Gast)


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Die Genauigkeit ist erstmal nicht relevant, es ist eine Projektarbeit 
und sollte hald so einigermaßen Funktionieren. Die Signalstärke ist 
ziwschen 3 V/m und 30 V/m. Es sollte so billig wie möglich gehalten 
werden. Die Digitalisierung und Verarbeitung mit dem Mikrocontroller 
sind in der Aufgabenstellung vorgeschreiben(obs jetzt Sinn macht oder 
nicht sei mal dahin gestellt).
Ich weiß nicht genau ob ich die PLL-Einheit richtig verstanden habe, ich 
lege mein zu messendes Signal als externe Referenzfrequenz an, durch den 
Regelkreis mit Teiler wird es runtergeteilt und ich kann es am Ausgang 
wieder abgreifen ?
Falls das so stimmt habe ich noch keinen (günstigen) Mikrocontroller 
gefunden der eine exterene Referenzfrequenz im GHz-Bereich kann.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Dieser PLL ist auch ein externes Bauteil, zB ein ADF4107. Und dort legt 
man das Signal an der signaleingnag, Die Referenz wird erst mal nicht 
gebraucht, koennte aber verwendet werden. die kann zB 10MHz sein.

von Georg G. (df2au)


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Daniel D. schrieb:
> Die Digitalisierung und Verarbeitung

Kannst du bitte etwas näher erläutern, was darunter zu verstehen ist? 
Welche Parameter der 8GHz willst du erfassen und verarbeiten?

von Peter O. (Gast)


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Unter Digitalisierung und Verarbeitung stelle mich mir vor dass ich das 
Signal von der/den Empfangsantenne(n) verstärke, die Frequenz 
herunterteile, über eine zeitlich festgelegte Routine soll der ADC Werte 
abspeichern und dort Zähl ich dann die Anzahl der max. Werte.

von Sven D. (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> Unter Digitalisierung und Verarbeitung stelle mich mir vor dass ich das
> Signal von der/den Empfangsantenne(n) verstärke, die Frequenz
> herunterteile, über eine zeitlich festgelegte Routine soll der ADC Werte
> abspeichern und dort Zähl ich dann die Anzahl der max. Werte.

https://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzz%C3%A4hler

von Pandur S. (jetztnicht)


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Das wuerde dann bedeuten, die 8GHz auf kHz herunterzumischen, 
digitalisieren, eine FFT, und ein Histogramm davon. Gesucht ist also ein 
hinreichend stabiler PLL fuer 8GHz.

Das bedeutet dann der Aufbau kann nicht mehr auf Steckbrett, oder 
Streifenleiter erfolgen,

: Bearbeitet durch User
von Sven D. (Gast)


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Leider weiss keiner so richtig was der TE machen will, er selbst 
wahrscheinlich auch nicht. Ich tippe auf Frequenzzähler oder 
Spektrumanalyzer. Lieber TE warum teilst Du nicht mit welches die 
genauen Anforderungen sind? Das muss ja im Rahmen des Projektes irgendwo 
schriftlich festgehalten sein. Bitte mach Dich mal schlau was ein 
Spektrumanalyzer ist. Vielleicht ist es das was Du entwickeln sollst 
oder eben doch nur ein Frequenzzähler.

von Peter O. (Gast)


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Nur ein Frequenzzähler. Das zu messende Feld durchläuft Frequenzen 
zwischen 80 MHz - 4 GHz. Die Signalstärke des Feldes ist zwischen 3 V/m 
- 30 V/m. Das Signal soll via Antenne gemessen und mit einem 
Mikrocontroller weiterverarbeitet werden um dananch auf einer 
7-Segmentanzeige angezeigt zu werden. Mehr Informationen habe ich auch 
nicht.

von Sven D. (Gast)


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Na geht doch. Frequenzzählerschaltungen findest Du zu Hauf im Netz. Du 
kannst zwischen periodisch zählenden und reziprok zählenden auswählen. 
Zum Thema Vorteiler gabs ein interessantes Projekt in der Ausgabe 
12/2015 der Zeitschrift Funkamateur "Variabe einstellbarer Vorteiler bis 
18 GHZ mit ADF41020" http://dg8saq.darc.de/ADF41x/index.htm

Daniel D. schrieb:
> Mehr Informationen habe ich auch
> nicht.

Brauchst Du aber. Welche Genauigkeit und Stabilität ist gefordert? Wie 
schnell müssen Änderungen erfasst werden können?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Daniel D. schrieb:
> Nur ein Frequenzzähler.

Und das weißt du? Oder glaubst du das nur?

> Das zu messende Feld durchläuft Frequenzen
> zwischen 80 MHz - 4 GHz. Die Signalstärke des Feldes ist zwischen 3 V/m
> - 30 V/m. Das Signal soll via Antenne gemessen und mit einem
> Mikrocontroller weiterverarbeitet werden um dananch auf einer
> 7-Segmentanzeige angezeigt zu werden.
> Mehr Informationen habe ich auch nicht.

Das Problem ist nur, daß die Worte "das Signal soll ... gemessen ... 
werden" reichlich Interpretationsspielraum lassen. Ein Signal (hier wohl 
die elektrische Komponente eines EM-Felds) ist durch etliches mehr 
charakterisiert als nur durch die Frequenz. Man kann Dinge messen wie 
die Kurvenform, die Amplitude, die Polarisation und - bei einem 
periodischen Signal - dann auch die Frequenz.

von Peter O. (Gast)


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Das EM-Feld ist bereits bekannt, Form, Amplitude auch die Frequenz, ich 
soll ein Gerät entwerfen welches nur die Frequenz der elektrischen 
Komponente des EM-Felds misst. Das Messgerät soll in einer Absorberhalle 
messen, es kommen also auch keine großartigen Störsignale dazu.
Zur Genauigkeit und Stabilität habe ich keine Vorgaben, da es mehr um 
die Funktion geht denk ich dass eine Genauigkeit von +/- 5% 
genügt.Änderungen sollten in unter einer Sekunde erfasst werden können.

von Jawa (Gast)


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> Das EM-Feld ist bereits bekannt, Form, Amplitude auch die Frequenz, ich
soll ein Gerät entwerfen welches nur die Frequenz der elektrischen
Komponente des EM-Felds misst.

Entweder ist die Frequenz bekannt, oder auch nicht. Das E Feld kann 
keine andere Frequnz haben.

von Peter O. (Gast)


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Hab mich etwas blöd ausgedrückt. Also im EMV-Labor haben wir eine 
Absorberhalle in der wir mit Hilfe eines Funktionsgenerators und einer 
Sendeantenne ein beliebiges EM-Feld erzeugen können. Mein Projekt soll 
nun einfach daraus bestehen ein Messgerät zu bauen, welches man in die 
Halle stellen kann und es einem die Frequenz der elektrischen 
Feldkomponente anzeigt.

von Sven D. (Gast)


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Bist Du doch ein Troll? Der genannte Arbeitsplatz EMV Labor passt 
irgendwie nicht zu Dir.

von Old P. (Gast)


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Peter O. schrieb:
> Hab mich etwas blöd ausgedrückt. Also im EMV-Labor haben wir eine
> Absorberhalle in der wir mit Hilfe eines Funktionsgenerators und einer
> Sendeantenne ein beliebiges EM-Feld erzeugen können. Mein Projekt soll
> nun einfach daraus bestehen ein Messgerät zu bauen, welches man in die
> Halle stellen kann und es einem die Frequenz der elektrischen
> Feldkomponente anzeigt.

 Wo ist das Problem?
Breitbandempfänger (ein einfacher mit MAR-irgendwas), Vorteiler, 
Frequenzzähler, Augens.

Old-Papa

von Georg G. (df2au)


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Old P. schrieb:
> Breitbandempfänger (ein einfacher mit MAR-irgendwas)

Bei 3V/m und mehr wohl eher ein Abschwächer.

von Stefan F. (Gast)


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Eine Antenne empfängt nicht ein bestimmtes Signal.
Du brauchst also vermutlich einen Empfänger, der aus dem empfangenen 
Rauschen das "Signal" heraus filtert.

Frequenzen misst man, indem man die Schwingungen in einem bestimmten 
Zeitraum zählt.

Dazu braucht man keinen ADC. ADC's können weder Schwingungen erkennen, 
noch zählen. Warum also beisst du dich daran fest, einen ADC zu 
verwenden?

Nur mal angenommen, das Signal sei mein WiFi Funksignal, dann brauche 
ich einen Empfänger, der auf die 13 möglichen Kanäle des 2,4 Ghz 
Frequenzbandes einstellbar ist. Aber wenn ich auf diese Art eine 
bestimmte Frequenz heraus filtere, welche Frequenz will ich dann noch 
messen? Da kann dann ja nur noch "Signal vorhanden" oder "Signal nicht 
vorhanden" bei heraus kommen.

Du siehst, dass du das "Signal" genauer beschreiben musst, um einen 
dafür geeigneten Empfänger zu konstruieren.

von Old P. (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Eine Antenne empfängt nicht ein bestimmtes Signal.
> Du brauchst also vermutlich einen Empfänger, der aus dem empfangenen
> Rauschen das "Signal" heraus filtert.

Nö, er wollte ja breitbandig!

> Frequenzen misst man, indem man die Schwingungen in einem bestimmten
> Zeitraum zählt.

Wat Du nich sachst... ;-)

> Dazu braucht man keinen ADC. ADC's können weder Schwingungen erkennen,
> noch zählen. Warum also beisst du dich daran fest, einen ADC zu
> verwenden?

Verstehe ich auch nicht.

> Nur mal angenommen, das Signal sei mein WiFi Funksignal, dann brauche
> ich einen Empfänger, der auf die 13 möglichen Kanäle des 2,4 Ghz
> Frequenzbandes einstellbar ist. Aber wenn ich auf diese Art eine
> bestimmte Frequenz heraus filtere, welche Frequenz will ich dann noch
> messen? Da kann dann ja nur noch "Signal vorhanden" oder "Signal nicht
> vorhanden" bei heraus kommen.

Von WiFi war bisher keine Rede. Dafür braucht man eh viel mehr Aufwand.

> Du siehst, dass du das "Signal" genauer beschreiben musst, um einen
> dafür geeigneten Empfänger zu konstruieren.

Hat er eigentlich gesagt: Fazit, breitbandig.

Old-Papa

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