Analizatory serii NWT

Rodzina analizatorów NWT obejmuje szereg urządzeń różniących się konstrukcją - niekiedy w bardzo znacznym stopniu. Przykładowe wykonania analizatorów NWT pokazano na fotografii tytułowej. Głównym zastosowaniem tych urządzeń jest wizualizacja charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych układów wielkiej częstotliwości. Analizatory NWT bazują na konstrukcji Andreasa Lindenaua DL4JAL. Do wizualizacji pomiarów wykorzystywany jest komputer klasy PC. Układy te mogą pracować jako wobuloskopy, generatory sygnałowe, mierniki mocy, a po uzupełnieniu w odpowiednie przystawki umożliwiają pomiar dopasowania układów, dobroci czy analizę widma radiowego. Te proste urządzenia zrewolucjonizowały amatorskie pomiary wielkiej częstot­liwości, stając się tak podstawowymi przyrządami pomiarowymi, jak multimetr cyfrowy dla każdego elektronika. Bardzo wiele osób wykonało te analizatory samodzielnie, wprowadzając różne modyfikacje sprzętowe. Powstało również kilka alternatywnych wersji oprogramowania procesora pośredniczącego w komunikacji z komputerem (firmware) i oprogramowania komputerowego sterującego pracą analizatora (software). W artykule zostaną przedstawione urządzenia z rodziny NWT, różniące się zakresem częstotliwości pracy i trudnością uruchomienia. Poznamy sposoby modyfikacji tych urządzeń, różne wersje programu sterującego oraz sposoby wykonywania pomiarów. Osoby, nieczujące się na siłach wykonać taki analizator samodzielnie, mogą kupić gotowe urządzenie na portalach aukcyjnych.

Koniecznie trzeba zaznaczyć, że NWT wykonują pomiary skalarne, a nie wektorowe, tzn. nie są w stanie zmierzyć charakterystyk fazowych układów. Dla zdecydowanej większości osób będzie to jednak zaletą, gdyż obsługa i pomiary są prostsze i bardziej intuicyjne, szczególnie dla niezbyt zaawansowanych w technice wielkiej częstotliwości. Oczywiście pomiary wektorowe niosą więcej informacji i warto je wykonywać, można je jednak potraktować jako kolejny stopień wtajemniczenia.

Rozwiązania układowe

Schemat blokowy analizatorów serii NWT pokazany jest na rysunku 1.

Rysunek 1.

Poszczególne realizacje wobuloskopów różnią się zastosowanymi generatorami przestrajanymi, detektorami wielkiej częstotliwości oraz zastosowanym mikroprocesorem i jego oprogramowaniem. W niektórych konstrukcjach czasami pomijany jest tłumik. Układ analizatora NWT działa następująco: generator przestrajany wielkiej częstot­liwości wytwarza sygnał o żądanej częstotliwości, tłumiki stanowiące wyposażenie opcjonalne umożliwiają regulację poziomu sygnału wyjściowego generatora, a detektor wielkiej częstotliwości mierzy poziom sygnału wielkiej częstotliwości. Analizator może pracować zarówno z detektorami logarytmicznymi, umożliwiającymi pomiar charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych z dużą dynamiką, jak również z detektorami liniowymi, charakteryzującymi się mniejszą dynamiką, ale za to większą dokładnością pomiarów. Procesor interpretuje polecenia wysyłane przez oprogramowanie komputerowe i steruje pracą syntezera, tłumików oraz zamienia sygnał z detektora na postać cyfrową, wykorzystując przetworniki analogowo-cyfrowe procesora. Komunikacja pomiędzy komputerem a procesorem odbywa się za pomocą portu szeregowego RS232 z wykorzystaniem konwerterów RS232/USB. Analizatorami NWT mogą sterować różne programy. Poniżej omówione zostaną niektóre z nich.

WinNWT. Najczęściej używanym programem do obsługi analizatorów NWT jest program Andreasa DL4JAL WinNWT, pracujący pod systemem Windows (istnieje również wersja linuksowa LinNWT). Autor w artykule omówi nowszą kompilację tego programu autorstwa rosyjskiego krótkofalowca Andreia Sobola UB3TAF - http://www.asobol.ru/software/winnwt5. W stosunku do pierwowzoru ma ona poprawionych kilka błędów, prawie całkowicie spolszczony interfejs użytkownika oraz różnice w zastosowanej kolorystyce, jednak sam układ menu programu jest dokładną kopią pierwowzoru. Program instaluje się typowo, uruchamiając plik exe. Po zainstalowaniu programu należy podłączyć zasilanie do analizatora NWT oraz analizator do komputera za pomocą złącza USB. Część analizatorów dostępnych na rynku nie wymaga zasilania zewnętrznego, gdyż zasilane są bezpośrednio ze złącza USB. Analizatory NWT komunikują się z komputerem wykorzystując typową przejściówkę: port szeregowy RS-232 na USB (tzw. COM/USB). Należy pamiętać, że przejściówki COM/USB wykorzystują poziomy logiczne TTL, w przeciwieństwie do wyjścia szeregowego portu komputera, który ma poziomy logiczne o napięciach +12V, -12V. W większości sytuacji sterowniki potrzebne do obsługi przejściówki RS-232 - USB zostaną samoczynnie pobrane przez komputer, bez naszej ingerencji, po podłączeniu analizatora do portu USB komputera. W przypadku, gdy sterowniki nie zostaną pobrane automatycznie, należy je zainstalować samodzielnie, pobierając je ze strony producenta układu realizującego konwersję RS232 - USB. Po zainstalowaniu sterowników trzeba sprawdzić numer portu COM, jaki został przydzielony naszej przejściówce. Aby to zrobić, należy uruchomić Menedżer urządzeń, rozwinąć zakładkę Porty (COM i LPT) i odłączając, a następnie podłączając analizator NWT do komputera, sprawdzić, który numer portu się pojawi na liście - rysunek 2.

Rysunek 2.

Jest to numer portu przypisany naszemu urządzeniu. Okno główne programu pokazano na rysunku 3. Po zainstalowaniu programu należy przeprowadzić konfigurację, wybierając z menu: Ustawienia, Konfiguracja.

Rysunek 3.

W zakładce Główne ustawienia NWT - rysunek 4 ustawiamy zakres częstotliwości pracy analizatora Częst. Start (Hz) - minimalną częstotliwość pracy urządzenia oraz maksymalną - Częst. Stop (Hz). Podczas wpisywania wszystkich częstotliwości należy zachować dużą uwagę, gdyż wszystkie częstotliwości wpisujemy w Hz i dość łatwo o pomyłkę. Maksymalna częstotliwość pracy naszego analizatora zależy od zastosowanego generatora przestrajanego. W okienku Tłumik wybieramy rodzaj zastosowanego tłumika, w naszym przypadku będzie to opcja Standard (0-50dB). Użytkownicy wersji urządzenia opracowanego dla czasopisma „Funkamateur” wybiorą opcję FA (0-66dB). W przypadku, gdy stosujemy tłumiki zewnętrzne (np. SMA), należy wybrać opcję Custom i w jej polu wpisać wartości tłumienia posiadanych tłumików w dB, rozdzielając je średnikami. W polu Częst. zegara DDS należy wpisać częstotliwość zastosowanego generatora wzorcowego w Hz z uwzględnieniem stopnia powielania syntezera DDS. W opisanym przykładzie użyto oscylatora o częstotliwości 40MHz i stopniu powielania generatora wzorcowego równego 10, co daje częstotliwość 400MHz. Częstot­liwość tę trzeba wpisać z jak największą dokładnością. Od dokładności, z jaką wpiszemy częstotliwość wzorca, zależy zgodność ustawionej w programie częstotliwości z częstotliwością generowaną. W polu PLL oznaczonym napisem Nie aktywne należy wpisać wartość mnożnika pętli PLL wykorzystywanego przez układ DDS. Opcję tę można aktywować jednak tylko na niektórych wersjach programowania mikrokontrolera współpracującego z programem WinNWT. Wartość mnożnika pętli PLL syntezera DDS można jednak zmodyfikować nawet wtedy, gdy program wgrany do mikrokontrolera nie daje takiej możliwości. Aby to wykonać, należy za pomocą menedżera plików odnaleźć plik hfm9.hfc. W pliku hfm9.hfc zapisana jest konfiguracja programu. Zmieniając zawartość tego pliku, można modyfikować w bardzo prosty sposób szereg parametrów oprogramowania WinNWT. Plik hfm9.hfc należy otworzyć programem Notepad, następnie odnaleźć linię PLLMode a po znaku = wpisać wartość mnożnika pętli PLL syntezera DDS. Wpisanie np. PLLMode=10 oznaczać będzie, że nasza pętla powielać będzie sygnał wzorca 10-krotnie. W polu Domyślna nazwa pliku podane są nazwy plików, w których zapisywana jest kalibracja sond pomiarowych. W polu Limit częstotliwości wpisujemy maksymalną częstotliwość pracy urządzenia. Opcji Mnożnik częstotliwości używa się, gdy układ współpracuje z zewnętrznym układem pętli fazowej PLL. W polu Kanały ustawia się liczbę sond obsługiwanych przez detektor. W przypadku gdy używamy tylko jednej sondy, opcję tę można aktywować, choć nie jest to niezbędne. Parametr Matem. Kor w polu SWR przetwarzanie należy aktywować, gdy używamy układu do pomiaru dopasowania. Aktywowanie tej funkcji uśrednia pomiary, co wpływa na zwiększenie precyzji pomiaru dla dużych wartościach niedopasowania. Aktywowanie opcji Send always w polu Params control powoduje, że nastawy konfiguracji wysyłane są zawsze, natomiast jeśli ta funkcja jest nieaktywna, to wysyłane są tylko nastawy, które uległy zmianie - skraca to nieco czas komunikacji z urządzeniem. Domyślnie opcja ta jest zawsze aktywna. Wprowadzone zmiany zatwierdza się przyciskiem OK. Po wykonaniu podanych czynności urządzenie jest już skonfigurowane. Poprawność wprowadzonych zmian poznajemy po zmianie trybu pracy na ekranie głównym z Wyłączonego na Praca oraz po pojawieniu się informacji o wersji oprogramowania procesora.

Rysunek 4.

W zakładce SA (1), SA (2) ustawia się parametry związane z współpracą programu z przystawką analizatora widma.

W zakładce Ogólne ustawia się parametry związane głównie z wyglądem programu, jak kolory grafiki, wielkość czcionek, grubość linii, położenie przycisków itp. parametrów zależnych od preferencji użytkownika. W polu NWT Nie aktywne opcja Ustaw 0 Hz powoduje, że gdy nie wykonujemy pomiarów, analizator nie ustawia żadnej częstotliwości na swoim wyjściu. Autor zawsze zaznacza tę opcję. W polu MiernikMocy aktywowanie opcji Precison 2 pozwala ograniczyć liczbę cyfr znaczących pomiaru mocy do dwóch miejsc po przecinku. Autor zaleca aktywowanie tej opcji na stałe. Opcje Swep NF-Audio używane są przy pomiarach bardzo niskich częstotliwości, tzn. poniżej 1000Hz. Autor opcji tej nie używa, gdyż pomiary takie znacznie dokładniej można wykonać za pomocą karty dźwiękowej komputera. Następną czynnością, jaką musimy wykonać, jest określenie zakresu częstotliwości, w jakim ma pracować nasze urządzenie. Konfigurację wykonuje się w oknie Ustawienia NWT. Ustawiamy w nim minimalną częstotliwość pracy urządzenia Start Częst. (Hz), maksymalną częstotliwość pracy Stop Częst. (Hz) oraz liczbę próbek w polu Próbki. Wartości częstotliwości ustawione w tym oknie muszą mieścić się w zakresie częstotliwości podanym w konfiguracji urządzenia. Na podstawie częstotliwości początkowej, końcowej oraz liczby próbek program wylicza krok, co jaki zmieniana jest częstotliwość syntezera (pole Krok Hz). Maksymalna możliwa do ustawienia liczba kroków wynosi 9999. Program potrafi zmodyfikować w niewielkim stopniu zakres częstotliwości pracy urządzenia, gdy na podstawie wyliczeń z liczby kroków wychodzą mu częstotliwości „niecałkowite”. Zwiększenie liczby próbek zwiększa rozdzielczość częstotliwościową pomiaru, ale wydłuża czas pomiaru. Krok pracy generatora aktualizuje się po zmianie parametru po uruchomieniu pomiaru. Liczbę próbek i zakres mierzonych częstotliwości należy dostosować do parametrów mierzonego obiektu, np. nie ma sensu mierzenie filtru kwarcowego o paśmie przepuszczania 2,4kHz o częstotliwości środkowej 10MHz w zakresie częstotliwości od 1MHz do 150MHz nawet przy największej dopuszczalnej liczbie kroków, równej 9999. Krok częstotliwości, z jakim skanowany jest zakres widma, wynosi w tym wypadku 14,902kHz co spowoduje, że w ogóle możemy nie zauważyć, że nasz filtr jest filtrem pasmowo-przepustowym. Autor podczas strojenia układów w.cz. stara się, by pasmo przepustowe strojonego filtru zajmowało od 20 do 33 procent powierzchni wykresu, a częstotliwość środkowa filtru znajdowała się centralnie na wykresie. W przypadku analizowania charakterystyki filtru w szerszym zakresie częstotliwości pasmo filtru zajmuje do 10 procent powierzchni ekranu.

Parametrem Przerwy (uS) ustawia się przerwę między kolejnymi pomiarami. Czas pomiędzy poszczególnymi pomiarami ustawia się w mikrosekundach. Ustawienie czasu przerwy różnego od zera wydłuża czas pomiaru, pozwala jednak poprawić stabilność pomiaru i uniknąć błędów związanych z odpowiedzią impulsową filtrów (błędów w pomiarach charakterystyk filtrów, widocznych szczególnie przy pomiarach filtrów o dużej dobroci, wykorzystujących aproksymację Czebyszewa). Różne typy aproksymacji pozwalają uzyskać filtry o różnej stromości charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej, co przekłada się na dobór elementów filtru. Aproksymacja Butherworta pozwala np. uzyskać filtry o niezbyt stromych zboczach, za to o dobrej odpowiedzi impulsowej, nadające się do odbioru sygnału telegraficznego, a więc o skokowo zmieniającej się amplitudzie. Aproksymacja Czebyszewa pozwala z kolei uzyskać filtry o stromych zboczach, ale złej odpowiedzi impulsowej, nienadające się do odbioru sygnałów telegraficznych, za to dobrze sprawdzające się przy odbiorze sygnałów jednowstęgowych (SSB). W filtrach tych, przy odbiorze sygnałów telegraficznych (CW), występuje „dzwonienie” - sygnał na wyjściu filtru występuje jeszcze przez jakiś czas po jego zaniku. W przypadku współpracy z układami PLL czas przerwy powinien być dłuższy niż czas synchronizacji pętli fazowej w najbardziej niekorzystnym z przypadków, tzn. gdy występują zmiany między skrajnymi częstotliwościami mierzonymi (maksymalną i minimalną częstotliwością skanowania).

Opcja LCD-przesun pozwala korygować położenie linii podstawowej wywołanej np. włączeniem zewnętrznego tłumika. Za pomocą opcji Profil możemy załadować wstępne nastawy częstotliwości początkowej i końcowej urządzenia oraz liczby kroków. Profile umożliwiają szybkie zmiany nastaw domyślnych analizatora. Profile tworzy się, wybierając opcję NWT, Profil. Użytkownik programu ma możliwość skonfigurowania dwudziestu profili, każdemu z nich można nadać własną unikalną nazwę. W praktyce w profilach przechowuje się informacje o najczęściej wykonywanych pomiarach.

W polu Tłumienie ustawia się tłumienie sygnału wyjściowego. Tłumik powinien być załączony w przypadkach, gdy istnieje ryzyko przesterowania układu detektora, a więc w przypadku pomiarów wzmacniaczy. W przypadku pomiarów filtrów załączenie tłumika zmniejsza dynamikę pomiarów, pogarszając stosunek sygnał/szum.

W polu Tryb wybieramy tryb pracy urządzenia. Dostępne są następujące tryby: Ciągły - wobuloskop, pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej, używany do strojenia filtrów, SWR - służący do pomiaru dopasowania, w oknie Zakres SWR ustawia się ograniczenie zakresu pomiarowego. Opcja SWR_Ant umożliwia badanie dopasowania anten, dzięki uwzględnieniu tłumienia wnoszonego przez przewód antenowy. Włączenie tej opcji powoduje pojawienie się okna Tłumienie (100m) i Długość kabla (m), w polach tych wpisuje się parametry zastosowanego przewodu pomiarowego. W tym wypadku należy pamiętać, by ograniczyć zakres pomiarowy urządzenia ze względu na zmieniające się tłumienie kabla w funkcji częstotliwości. Brak uwzględnienia tłumienia przewodu pomiarowego daje zbyt optymistyczne wyniki pomiarów, obarczone tym większym błędem, im większe jest tłumienie przewodu antenowego.

Opcja Pomiar impedancji |Z| umożliwia pomiar impedancji układu, w tym wypadku należy koniecznie połączyć szeregowo opornik 50Ω z wejściem mierzonego układu. Do pomiarów impedancji i dopasowania konieczne jest zastosowanie dodatkowego układu sprzęgacza kierunkowego. Opis takiego układu znajdzie się w dalszych odcinkach cyklu.

Opcja AnalizatorWidma używana jest, gdy układ współpracuje z przystawką będącą analizatorem widma, parametry związane z pracą jako analizator widma ustawia się w zakładce Ustawienia, SA (1); SA(2). Tryb Analiz.Przes.Częst umożliwia badanie charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych konwerterów częstotliwości (transwerterów - konwerterów nadawczo-odbiorczych), dzięki zastosowaniu układów przemiany częstotliwości w konwerterze - transwerterze. Do prawidłowej pracy w tym wypadku wymagane jest, by zastosowany detektor umożliwiał pomiar częstotliwości w interesującym zakresie częstotliwości, a w przypadku strojenia torów odbiorczych, by generator analizatora pokrywał częstotliwość odbiorczą konwertera.

Przesunięcie częstotliwości ustawia się w oknie Ustawienia, Konfiguracja, SA (1) w polach Przesunięcie (Hz) i (IF-Hz). Opcje Mat. korekcja Kan. 1 i Mat. korekcja Kan. 2 są wykorzystywane tylko podczas pomiarów z użyciem sondy logarytmicznej. Opcje te powinny być zawsze aktywne. Korekcja matematyczna minimalizuje nierównomierność (nieliniowość) amplitudową i częstotliwościową toru pomiarowego. Głównym źródłem nieliniowości jest spadek napięcia w.cz. generowanego przez syntezer DDS wraz ze wzrostem częstotliwości pomiarowej, spowodowany spadkiem liczby próbek przypadających na jeden okres sygnału generowanego przez syntezer. W mniejszym stopniu wpływ na nierównomierność ma charakterystyka detektora i wzmacniacza wielkiej częstotliwości analizatora NWT. Nierównomierność amplitudy sygnału z generatora może być zmniejszona przez zastosowanie układu automatycznej regulacji wzmocnienia zwiększającej poziom sygnału generowanego przez syntezer wraz ze wzrostem częstotliwości generowanej. W oknie Obliczanie Pasma aktywuje się opcje związane z pomiarem szerokości pasma przenoszenia filtrów, obwodów LC, rezonatorów. Aktywowanie opcji 3dB/Q umożliwia pomiar dobroci filtrów pasmowo-przepustowych przez pomiar pasma przepuszczania na poziomie 3dB. Program wylicza dobroć, dzieląc częstotliwość, dla której filtr ma najmniejsze tłumienie przez zmierzone pasmo przenoszenia na poziomie 3dB. Opcja 6dB/60dB/Shape umożliwia pomiar współczynnika prostokątności filtrów. Pomiar współczynnika prostokątności polega na określeniu pasma przenoszenia filtru na poziomie 60dB i 6dB, i podzieleniu zmierzonych szerokości pasm przez siebie. Im współczynnik prostokątności filtru jest bliższy jedności, tym pasmo filtru jest bardziej strome. Zaznaczenie opcji Linia marker powoduje rysowanie linii pionowych odpowiadających tłumieniu na poziomie 3, 6 i 60dB. Opcja Odwrotnie umożliwia pomiar dobroci obwodów pasmowo-zaporowych.

Opcje Kanał pozwalają wybierać, która sonda jest w danym momencie aktywna. Przed rozpoczęciem pracy z analizatorem należy wykonać jego kalibrację. Autor poleca następującą metodę: ustawiamy zakres częstotliwości pracy w polu Ustawienia NWT równy całemu zakresowi częstotliwości pracy urządzenia, wybieramy maksymalną liczbę próbek (9999), wartość parametru Przerwy (uS) wybieramy z środka dostępnego zakresu. Łączymy wejście wobuloskopu z wyjściem za pomocą ekranowanego przewodu, wybieramy opcję NWT, Kanał 1 - kalibracja (Kanał 2 - kalibracja), wybieramy typ zastosowanej sondy (liniowy lub logarytmiczny) i postępujemy zgodnie z poleceniami programu, potwierdzając wykonanie etapów kalibracji przyciskiem OK. Program przeprowadzi kalibrację mierząc charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową analizatora przy wyłączonym tłumiku (tłumienie 0dB) i załączonym (domyślnie 40dB). Zapisujemy wykonaną kalibrację. Raz wykonana kalibracja może służyć nam przez wiele miesięcy. Do prawidłowej pracy sondy potrzebne jest załadowanie kalibracji sondy, wybiera się ją z opcji NWT, Kanał 1 - zaladuj (Kanał 2 - zaladuj). Wybraną kalibrację aktywuje się, zaznaczając odpowiednią opcję. Drugą sondę można włączyć tylko wtedy, gdy w konfiguracji mamy wyłączoną opcję Jeden kanał. Opcja Skalowanie i przesunięcie w osi Y pozwala ograniczyć zakres wyświetlanych wartości pomiarowych, dzięki czemu wykresy mogą zajmować większą część ekranu, co poprawia czytelność wykresu. Parametrami K1-dB i K2-dB ustawia się przesunięcie tłumienia w osi Y, co pozwala np. kompensować tłumienie lub wzmocnienie mierzonego układu.

Uaktywnienie przesunięcia w osi Y (ustawienie wartości różnej od 0) powoduje, że mierzone poziomy sygnałów i częstotliwości wyświetlają się na czerwono. Opcja Kursor pozwala na ustawianie kursorów (znaczników) częstotliwości pozwalających na precyzyjny pomiar amplitudy i częstotliwości mierzonego sygnału. Możliwe jest wybranie do 5 kursorów. Zmierzone wartości liczbowe: dobroci, pasma przenoszenia, współczynnika prostokątności, przypisane do kursorów wyświetlane są w lewym oknie programu. Pomiar aktywuje się, naciskając przycisk Ciągły (pomiar ciągły, opcję tę wykorzystuje się podczas strojenia układu), Pojedynczy opcja ta jest wykorzystywana do dokumentowania parametrów już wykonanego układu lub przy nakładaniu wykresów na siebie. Naciśnięcie Stop zatrzymuje pomiar. Postęp pomiarów można śledzić na dolnym pasku Postęp.

Za pomocą zakładki Menadżer-wykresów możemy zapisywać wykresy i nakładać je na siebie w celu łatwego wizualnego porównania efektów strojenia. Możliwe jest zapisanie i nałożenie do sześciu wykresów, przy czym każdemu z wykresów można przypisać inny kolor. Zakładka VFO pozwala ustawić i wykorzystać układ jako generator sygnałów o zadanej częstotliwości, a poziom sygnału można regulować w polu Tłumienie. Zakładka Miernik mocy pozwala wykorzystać układ jako miernik poziomu sygnału w.cz.

Zakładki Kalkulator i Impedance matching zawierają kalkulatory pozwalające określić parametry obwodu rezonansowego, liczbę zwojów cewki, obliczanie wartości obwodów dopasowujących. Wybranie opcji Matching type: R oblicza wartości elementów dopasowujących w przypadku dopasowania rezystancyjnego. Dopasowanie takie jest szerokopasmowe, a funkcje elementów dopasowujących pełnią rezystory. W przypadku wybrania opcji L/C elementami dopasowującymi są kondensatory i cewki, a samo dopasowanie wykorzystuje rezonansowy charakter obwodów L-C. W praktyce najczęściej stosuje się dopasowanie rezonansowe, ze względu na mniejsze tłumienie wnoszone przez taki obwód oraz jego właściwości filtrujące. Uaktywnienie w opcji Wykres, Znaczniki częstotliwości, Ustaw marker częstotliwości pozwala wyświetlić w postaci graficznej np. położenie pasm amatorskich, częstotliwości lustrzanych w celu łatwej wizualnej oceny parametrów mierzonego układu. W przypadku zawieszenia się oprogramowania przyrządu należy zamknąć program i wyłączyć a następnie włączyć ponownie urządzenie oraz zrestartować program sterujący analizatorem.

SNASharp. Drugim z programów umożliwiających obsługę analizatorów NWT jest program SNASharp autorstwa francuskiego krótkofalowca Davida Allozy F4HTQ - rysunek 5 - http://alloza.eu/david/WordPress3/?page_id=478. Program ten obsługuje szereg komercyjnie dostępnych analizatorów, co bardzo upraszcza konfigurację urządzenia, jak również umożliwia zdefiniowanie własnego urządzenia za pomocą zakładki Device editor. Filozofia obsługi tego programu jest praktycznie taka sama, jak analizatora WinNWT (i każdego innego wobuloskopu). Główne różnice między programem WinNWT a SNASharp to: nowocześniejszy interfejs graniczny, opcja automatycznej detekcji numeru portu, do którego podłączono analizator, lepsza prezentacja graficzna (wyniki pomiaru zajmują znacznie większą powierzchnię ekranu), wygodniejsze ustawianie częstotliwości dzięki oddzieleniu MHz, kHz i Hz za pomocą spacji, możliwość pomiaru parametrów rezonatora kwarcowego dzięki opcji Crystal analyzer, opcje filtrów wygładzających wykres, opcja Resetu pozwalająca przywrócić domyślny zakres częstotliwości skanowania po zoomowaniu ekranu. Program ten w przeciwieństwie do programu WinNWT jest ciągle rozwijany, lecz obecnie nadal ma mniejsze możliwości pomiarowe niż program WinNWT. Dla wielu użytkowników może być on przyjemniejszy w obsłudze niż program WinNWT. SNASharp może być uruchomiony na komputerach z systemem Mac OSX i Linux, a dzięki zestawowi narzędzi Mono Framework umożliwiającemu uruchamianie programów stworzonych dla platformy NET Framework, na wielu innych systemach operacyjnych.

Rysunek 5.

VMA. Trzecim z programów umożliwiających obsługę analizatorów serii NWT jest program VMA Simple Spectrum Analyzer - https://vma-satellite.blogspot.com. Program VMA Simple Spectrum Analyzer przeznaczony jest głównie do obsługi urządzeń NWT pracujących w zakresach częstotliwości od UKF do mikrofal - rysunek 6. Twórcą programu jest portugalski krótkofalowiec Vitor Martins Augusto CT2JSA. Program VMA Simple Spectrum Analyzer jest najlepszym wyborem w przypadku, gdy zamierzamy wykorzystywać urządzenie NWT jako analizator widma lub w przypadku pomiarów mikrofalowych. Podczas pierwszego uruchomienia programu trzeba wygenerować kod (na podstawie numeru MAC urządzenia sieciowego komputera), który jest wykorzystywany do stworzenia licencji użytkownika. Aby otrzymać dożywotnią licencję programu, należy przelać autorowi 10 euro na konto PayPal, podając wygenerowany kod. Można również otrzymać czasową licencję o ważności 90 dni - wtedy jest ona bezpłatna. Licencję czasową można otrzymywać wielokrotnie. Program obsługuje analizatory wykorzystujące syntezery częstotliwości: ADF4350 pracujące w zakresie 138-4400MHz, ADF4351 pracujące w zakresie 35-4400MHz i MAX2781 pracujące w zakresie od 23,5 do 6000MHz. Analizatory z układami ADF4350/1 MAX2871 wykonywane są w dwóch wersjach: jako analizatory widma oraz analizatory widma z opcją generatora śledzącego - generatora trackingowego (TG - tracking generator). W generatorze trakingowym układem mierzącym siłę sygnału jest analizator widma przestrajany współbieżnie z niezależnym generatorem. Generatory trakingowe są mniej wrażliwe na sygnały niepożądane w widmie syntezera. Analizatory widma serii NWT zawierają jeden syntezer ADF4350/1, MAX2871, natomiast analizatory z opcją TG - dwa syntezery. Innym programem zoptymalizowanym pod obsługę analizatorów mikrofalowych jest program NWT4000 autorstwa Andreasa Lindenaua DL4JAL, jednak jego obsługa nie będzie opisywana, gdyż jest bardzo podobna do obsługi programu WinNWT - https://www.dl4jal.eu. 

Rysunek 6.

Obsługa programu VMA Simple Spectrum Analyzer. Program zawiera szereg zakładek realizujących różne funkcje. W zakładce Setup wybiera się typ posiadanego analizatora oraz numer portu szeregowego (COM), pod jakim widać analizator w systemie. Za pomocą zakładki Spectrum obsługujemy analizatory widma oraz kontrolujemy pracę generatora śledzącego. Obsługa analizatora widma jest niezwykle prosta - ustawiamy jedynie częstotliwość początkową Start Frequency, końcową End Frequency, liczbę próbek Samples (im większa liczba próbek, tym większa rozdzielczość pomiarów, ale dłuższy czas pomiaru), Wait (us) - czas uśredniania sygnału. Dłuższy czas w połączeniu z modyfikacją układu analizatora polegającą na dodaniu dodatkowej pojemności filtrującej po detektorze podnosi stosunek sygnału do szumu w analizatorze, jak również eliminuje nieciągłości w widmie, spowodowane zmianą stopnia podziału dzielnika generatora przestrajanego. Zaznaczenie opcji Notch powoduje, że w mierzonym widmie nie występują „dołki” powodowane zmniejszającą się częstotliwością mierzonego sygnału, tzn. gdy częstotliwość będąca różnicą częstotliwości mierzonego sygnału i generatora przestrajanego zbliża się do zera. Układ detektora ma sprzężenia pojemnościowe, które tłumią sygnały wolnozmienne. Opcję tę należy aktywować zawsze, gdy urządzenie wykorzystujemy jako analizator widma, a zakres częstotliwości skanowania jest mniejszy od 1MHz. Bardzo użyteczną funkcją jest pomiar wartości minimalnej i maksymalnej sygnału, uśrednianie sygnału oraz pomiar średniej mocy w paśmie. Program ma możliwość bieżącego nagrywania poziomu sygnału i późniejszego jego odtwarzania (Logger).W polu Waterfall Diagram widzimy, jak zmieniał się poziom sygnału w funkcji czasu. W zakładce Signal Source można sterować częstotliwością generatora przestrajanego, wykorzystując urządzenie jako typowy generator sygnałowy. Zakładka Harmonics Signal Source umożliwia automatyczne obliczanie częstotliwości harmonicznych wytwarzanych przez generator. Analizatory wykorzystujące układy ADF4350/1, MAX2871 generują sygnały prostokątne, zawierające wiele częstotliwości harmonicznych. Dzięki temu układ jest w stanie generować mierzalne sygnały do częstotliwości nawet ponad 20GHz. Użytkownik ma możliwość wyboru krotności harmonicznej. Wybierając krotność harmonicznej, należy wybierać jak najniższą krotność umożliwiającą uzyskanie żądanej częstotliwości oraz pamiętać, że sygnały będące nieparzystymi harmonicznym są silniejsze niż parzyste harmoniczne.

Zakładka Sweep Generator umożliwia wykorzystanie układu jako generatora przestrajanego cyklicznie. Zakładka Power Meter umożliwia pomiar mocy sygnału w określonym paśmie wraz z jego uśrednianiem. Zakładka Calibration umożliwia kompensację nierównomierności charakterystyki amplitudowej i częstotliwościowej układu. Program ma również możliwość współpracy z odbiornikami GPS, co można wykorzystać do tworzenia map natężenia sygnału wielkiej częstotliwości w funkcji odległości od nadajnika.

W następnym odcinku opiszemy sposoby wykonywania pomiarów za pomocą analizatorów NWT.