Chinesische Evaluation-Boards (Ebay)

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SI5351A- 160 MHz Signalgenerator
20 dB Verstärker mit SBB5089Z Nr.1,  Nr.2 und Nr.3
20 dB Verstärker mit SPF5189(??)
PE4302 - digital steuerbares Dämpfungsglied
PE43702 - digital steuerbares Dämpfungsglied
ADF4351 - 4,4 GHz PLL Synthesizer
AD8318 - Logarithmischer Detektor
AD8302 - Amplituden- und Phasendetektor
Frequenzverdoppler 2...4 GHz -> 4...8 GHz
Frequenzverdoppler 4...8 GHz -> 8...16 GHz
MB506 Frequenzteiler
China-OXCO

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Die Hersteller von integrierten Schaltkreisen veröffentlichen für ihre Chips Layouts für Entwicklungsplatinen, die dabei helfen sollen sich mit dem Chip vertraut zu machen. Solche Platinen vertreiben die Hersteller dann auch. Dann gibt es auch noch andere Entwickler solcher Platinen, die diese dann als Breakout Bords bezeichnen und z.B. als Arduino-Ergänzung vertreiben.
Chinesische Firmen ihrerseits bauen viele solcher Platinen nach, die sich dann mehr oder weniger am originalen Entwurf der Hersteller/Entwickler orientieren.

Ich habe mir einige dieser Platinen besorgt, und bin im Großen und Ganzen zufrieden. Die tun meistens das, was sie sollen.

Es empfiehlt sich aber in jedem Fall eine genaue Inspektion vor der Inbetriebnahme. So ist mir z.B. schon eine Platine untergekommen, auf der anstelle des nötigen 3,3V-Spannungsreglers ein 5V Typ verbaut war. Offensichtlich mangelt es an der Qualitätskontrolle.


SI5351A  (6,45 €)

"Si5351A Signal Generator Uhr Breakout Board 3.3/5V 25MHz 8~160MHz für Arduino"

Das ist offensichtlich ein Nachbau des SI-5351-Breakout Boards von Adafruit. Kern ist der VCO-Chip SI5351A von Silicon Labs, mit dem drei (relativ) unabhängige Frequenzen im Bereich von 8 kHz bis 160 MHz erzeugt werden können. Gedacht ist er als Taktgenerator auf digitalen Platinen. Der Ausgangspegel ist 3 Vpp.

Dank Spannungsregler und Levelshifter kann die Platine mit 3,3V oder 5V versorgt werden, und versteht an den Logikanschlüssen auch beide Pegel.

Gesteuert wird die Platine via I2C.

Verwendet man einen Arduino zur Ansteuerung, kann man die dafür verfügbaren Libraries verwenden.

Will man dagegen den Chip ohne Arduino ansteuern, dann wird es schon schwieriger. Mit der vorhandenen Dokumentation ist es extrem kompliziert, die nötigen Ansteuerkommandos zu ermitteln. Silicon Labs stellt eine Software zur Verfügung, die ausschließlich unter Windows läuft, und die nötigen I2C-Kommandos ermittelt, die für die gewünschten Frequenzen nötig sind. Das ist, sagen wir mal, suboptimal. Deshalb habe ich diese Platine auch noch keiner praktischen Anwendung zugeführt.

Die Stromaufnahme bei 3,3V beträgt 15 mA.
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20dB-Verstärker Nr.1 mit SBB5089Z (5,46 €)  geht so

"20DB Amplifier LNA 0.05-6GHz RF FM HF VHF / UHF"

Es  gibt auf Ebay eine Vielzahl von billigen Verstärker-Boards, die meist mit einer Verstärkung von 20 dB beworben werden. Dieses hier wird mit 5V versorgt, nimmt etwa 70mA auf und tut seinen Dienst klaglos. Ich habe es bis 4,4 GHz getestet, und es zeigte bis ca. 3 GHz eine einigermaßen stabile Verstärkung von 20 dB ± 1 dB und sank dann auf 17 dB ab. Dabei sollte die Eingangsleistung -10dBm nicht übersteigen, da der Verstärker ansonsten in die Sättigung gerät. Oberhab von 5 GHz bricht die Verstärkung dann zusammen, bei 6 GHz liegt sie unter 3 dB.

Die maximal erzielbare Ausgangsleistung wird mit 20dBm angegeben und der Noise-Faktor mit 4.
Einig sind sich die Händler aber auch nicht: an anderer Stelle wird der gleiche Verstärker mit 0.01 ...4 GHz und 21dB beworben.

Was stimmt denn nun?
Der verwendete MMIC ist ein SBB5089Z. Der schafft bis 2 GHz etwa 20dB, dann sinkt die Verstärkung und erreicht bei 4 GHz etwa 18dB und bei 6 GHz schließlich 16dB.  Die erzielbare Leistung ist bis 2 GHz etwa 20 dBm, aber bei 4 GHz sind es nur noch 15 dBm. Das passt zu meiner Messung. Das oberhalb von 5 GHz der Verstärker versagt, mag am Platinenlayout liegen.

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Alle "nackten" Platinen reagieren auf Objekte in der Umgebung (z.B. die Hand des Bastlers), da diese die Schaltung kapazitiv beeinflussen. Deshalb sollten solche Schaltungen in schirmende metallische Gehäuse eingebaut werden, und die Spannungszuleitungen durch Durchführungskondensatoren hineingeführt werden. Solche Verstärker mit Metallgehäuse kosten aber gleich das mehrfache dieser Platine. Als Behelf habe ich ein Plastikgehäuse für den 3D-Drucker designed, in das diese Platine perfekt hinein passt. Das habe ich dann innen mit mit leitfähigem EMV-Lack besprüht. Die 5V-Zuleitungen gehen einfach durch ein Loch auf der Gehäuseoberseite. Obwohl das nur ein Behelf ist, funktioniert er ganz gut. Der Verstärker nimmt ja ca. 350mW elektrischer Leistung auf, trotzdem erwärmt sich das Gehäuse im Dauerbetrieb nicht über 30°C.




20dB-Verstärker Nr.2 mit SBB5089Z (7,20 €)  fail

"RF Power Amplifier Board 50M-6000Mhz Transmitter Amplifier Module 20dB SBB5089"

Ein weitere Kandidat mit dem SBB5089. Auf den ersten Blick sah er auch gut aus. Aber schon ein Schnelltest bis 2,9 GHz offenbarte ein Problem. Unterhalb von 500 MHz war die Verstärkung negativ! Danach stieg sie bis auf 13dB bei 2.9GHz. Das roch verdächtig nach einem technischen Defekt. Irgendwo auf der Platine musste der Signalfluss unterbrochen sein. Wahrscheinlich gabt es eine kalte Lötstelle, die wie ein kleiner Kondensator wirkte und mit steigender Frequenz immer weniger störte.
Gesucht und Gefunden: Der Mittelstift des Ausgangs-SMA-Verbinders war nicht angelötet. Etwas Flussmittelrückstand verhinderte sogar, dass man mit Fingerkraft eine Verbindung herstellen konnte. Diese Platine kann nie funktioniert haben, sie wurde also vom Hersteller nie getestet.
Nachdem ich den Pin verlötet hatte, benahm sich der Verstärker dann normal. Bei 50 MHz erreicht er 20dB Verstärkung, die mit der Frequenz dann langsam abnimmt. Bei 2.9 GHz sind es noch etwa 18dB.
Bei 5V nimmt der Verstärker beachtliche 82mA auf. Als NF habe ich bei 500MHz  beachtliche 7dB gemessen, woran der offene Aufbau im Wesentlichen schuld sein dürfte.
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20dB-Verstärker Nr.3 mit SBB5089Z (7,55 €)  ok

"50MHz-6GHz 20DB RF Signal Amplifier Broadband SBB5089 f/ FM HF VHF UHF Ham Radio"

Das ist der kleinste SBB5089-Verstärker, den ich finden konnte. Das Schirmblech deckt hier die gesamte Oberseite der Platine ab, die Unterseite ist nicht extra geschirmt. Die Angaben des Händlers über technische Daten ist identisch zu den anderen Verstärkern. Beim ersten Schnelltest benahm sich der Verstärker unauffällig. Am unteren Ende des Frequenzbandes erreicht er 20 dB, bei 2,9 GHz sind es dann noch 17dB. Bei 5V nimmt der Verstärker 69mA auf. Das NF habe ich bei 500MHz mit 3,2dB bestimmt.

Der Händler verspricht nur 20dB Gain bei 1,9 GHz, also ein ehrliches Angebot:
- Power supply: 5V (80mA)
- Gain: 20DB at 1.9GHz
- Port: SMA
- Noise figure: 4.2dB 900MHz
- P1dB=20.4dB 900MHz
- Working frequency: 20-6000MHz
-  Input and output impedance: 50
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20dB-Verstärker Nr.4 mit "SPF5189 (???)"  (4,72 + 1,35 €)  geht so

"5M-6GHz RF Broadband LNA 50-4000 MHz SPF5189 RF Signal Power Amplifier Receiver"

Ein weiterer Verstärker. Der Händler bietet 4 GHz und 6 GHz-Typen an. Ich habe die "6 GHz"-Version gewählt. Als Betriebsspannung ist wieder 5V (90mA)angegeben

Annähernd 20dB schafft der Verstärker nur am unteren Ende des Bandes, Bei 3 GHz sind es noch 16 dB, danach geht es weiter stetig abwärts. Bei 6 GHz sind noch 12 dB übrig. Damit ist die Performance nicht viel anders, als bei den SBB5089-Verstärkern. Als maximale Ausgangsleistung wird 21 dBm (bei 1 dB Kompression) angegeben.

Laut Beschreibung ist ein SPF5189 verbaut worden. Dieser MMIC ist nur für 50 MHz bis 4 GHz spezifiziert. Der Hersteller gibt für 750 MHz eine Verstärkung von 20 dB an, die dann mit steigender Frequenz abnimmt.Bei 1GHz sind es noch 18dB, bei 2,2 GHz nur noch 12dB und bei 4 GHz etwa 8 dB. Klar ist, dass sich mit diesem MMIC niemals die vom Händler versprochenen Parameter erfüllen ließen. Außerdem sehen die Messwerte besser aus, als dass sie von einem SPF5189 kommen könnten. Der MMIC ist mit LA2T9Q markiert, dafür habe ich im Web keinen passenden MMIC gefunden. Google wirft da Datenblatt des MMA043PP4 aus, der bis 12 GHz bei einem Gain von 16dB spezifiziert ist. Dafür ist die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen aber zu hoch, und der Gehäusetyp wäre falsch. Ein SBB5089Z kann es aber auch nicht sein, dafür rauscht der Verstärker zu wenig. Was hier wirklich verbaut wurde, ist mir unklar.
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Die Verarbeitung geht einigermaßen. Die SMA-Buchsen sind an der Platinenunterseite nur punktartig verlötet, und das Schirmblech ist auch nur an den Ecken verlötet und damit kontaktiert. Unter dem Deckel ist der Aufbau sauber, und die SMA-Buchsen sind auf der Oberseite korrekt verlötet.
Bei 5V nimmt der Verstärker 76mA auf. Als positiv vermerke ich das Abschirmblech über dem MMIC. Die Rauschzahl war bei 500 MHz so klein, dass ich es nicht bestimmen konnte. Definitiv kleiner als 1 dB, womit der SBB5089Z als Typ ausscheidet. Bei testweise abgenommener Schirmkappe war das Messergebnis dann 2,9dB. Das unterstreicht die Bedeutung einer Abschirmung für diese Messung.

Eigentlich sollte ich ganz zufrieden sein. Die Verstärkung ist mit den anderen Typen vergleichbar, oberhalb von 4 GHz ist er linearer und er rauscht deutlich weniger. Mich ärgert eigentlich nur die falsche Typangabe des Händlers.


Verstärker-Fazit:
Die  Grafik zeigt noch mal die Verstärkungen der Verstärker Nr. 2, 3 und 4. Die grüne Linie (Spec) sind die Daten des SBB5089Z laut Datenblatt. Ab 3 GHz fällt die Verstärkung ab, jenseits von 4 GHz herrscht das Chaos. Da braucht man wohl einen professionelleren Aufbau und ein ausgeklügelteres Layout.

Eines ist klar: Für 5 € kann niemand einen gut funktionierenden 6-GHz-20dB-Verstärker bauen und testen. Da sollte man schon 50 € einplanen. Aber für einfache Experimente oder unkritische Projekte, kann man auch in dieser Preisklasse ein Gadget finden. Dabei muss man aber in erster Linie auf den Typ der verbauten MMICs achten, und dann noch einen Blick auf das Platinendesign werfen. Ist z.B. ein SBB5089Z verbaut und das Layout sieht nicht ganz krude aus (einigermaßen sauber, viel Via-Stitching) kann man mal 5 € riskieren. Seine Erwartungen muss man auch noch auf ein realistisches Maß reduzieren, z.B. 15dB bei 4 GHz. Bis 3 GHz arbeiteten alle Verstärker zufriedenstellend.
Die Nr.4 rauscht mit Abstand am wenigsten - leider fehlt die Typangabe für den MMIC.

Wenn man schon nicht in ein gefrästes Gehäuse investieren will, sollte man wenigstens auf ein Abschirmblech über der Schaltung achten. Das kostet kaum etwas.

Für 50 € bekommt man oft auch nur eine Black-Box ohne ohne Zertifikat, da ist der Wettspieleinsatz aber höher. Zertifizierte Verstärker mit wirklich garantierten Parametern kosten dann noch mal entsprechend mehr.		 Verstärkung Nr. 2, 3 und 4



PE4302  (13,95 €)  OK

"PE4302 Digital RF Schritt Verstärkungssteller Modul hohe Linearität 0.5dB 50 Ohm HF-DSA"

Der PE4302 ist ein Dämpfungsglied von Peregrine Semiconductor, dessen Dämpfung sich in Schritten von 0,5 dB von etwa 1,5 dB bis hinauf zu 33 dB einstellen lässt. Ein Spannungsregler (TX6211B) auf der Platine erlaubt es, die Schaltung mit 5V zu speisen, obwohl der Chip eine 3V-Typ ist. Eine Verpolschutzdiode für die Betriebsspannung ist vorhanden.

Die Ansteuerung erfolgt entweder über ein einfaches serielles Interface (eine Art Schieberegister) oder die auf der Platine vorhandenen DIL-Schalter.

Ich habe die Steuerung über die DIL-Schalter verwendet und  die Platine im Bereich bis 3 GHz getestet (der Chip ist bis 4 GHz ausgelegt). Dabei gab es keine Auffälligkeiten. Damit die DIL-Schalter auch funktionieren, muss der Schalter 7 (Parallel/Serial) auf OFF stehen, und der Schalter 8 (LE) auf ON. Mit dieser Konfiguration wird die durch die Schalter 1 (16dB) bis 6 (0,5dB) eingestellte Dämpfung sofort vom Chip übernommen. Ein Ladepuls oder power-on ist dafür nicht nötig.

Welche Dämpfung beim Einschalten eingestellt wird, lässt sich mit zwei Jumpern bestimmen.

Man sollte Eingangspegel über 24 dBm vermeiden, wenn man sich (vor allem bei >2 GHz) auf die Dämpfungswerte verlassen will. Ab 30 dBm Eingangsleistung wird es für den Chip gefährlich. Neben dem eingestellten Dämpfungswert gibt es zusätzlich noch eine Grunddämpfung, die mit der Frequenz steigt. Bis 1,5 GHz habe ich 2dB gemessen, danach wurde sie deutlich größer und erreicht bei 3 GHz etwa 7 dB. Oberhalb von 3 GHz schwankt die Grunddämpfung sehr stark, und lässt eine Nutzung der Platine kaum noch zu.

Die Stromaufnahme lag unter 3 mA (bei 5V) und das meiste davon verschluckt wahrscheinlich die LED.
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PE43702  (26,12 €)  OK

"PE43702 31.75dB Digital RF Module Attenuator 9K-4GHz 0.25dB Stepping Precision"

Nach den durchwachsenen Ergebnissen des PE4302-Boards, griff ich dann noch mal zu einem PE43703-Board. Das bietet eine bessere Performance bei höheren Frequenzen und schaltet die Dämpfung in Schritten von nur 0,25dB. Aus Gründen der Bequemlichkeit (und aus Neugier) wähle ich eine Platine mit aufgestecktem Controller-Board. Das erlaubt mit eigenem OLED-Display und ein paar Tastern, das Dämpfungsglied auf einfache Weise anzusteuern.

Der PE43702 ist ein Dämpfungsglied von Peregrine Semiconductor, dessen Dämpfung sich in Schritten von 0,25 dB von etwa 0 dB bis hinauf zu 31,25 dB einstellen lässt, dazu kommt jeweils noch die frequenzabhängige Einfügedämpfung von bis zu 3 dB. Gemessen habe ich Werte zwischen 1,5 und 2,5 dB.

Die Schaltung wird mit 5V von einem USB-Anschluss (auf dem Controller-Board) aus betrieben, Spannungsregler auf den beiden Platinen sorgen dann für die richtigen Spannungspegel der einzelnen Chips. Die untere Platine hat Schraubklemmen für 5V, die aber nur verwendet werden, wenn diese Platine ohne Controller-Board betrieben werden sollte. Hier bleiben sie also unbenutzt.

Die Bedienung über die 5 Taster und das Display ist anfangs etwas hakelig funktioniert nach erster Eingewöhnungszeit aber ganz gut. Eigentümlicherweise kann die Dämpfung in 0,01dB-Schritten eingegeben werden, obwohl der Chip nur 0,25dB-Schritte unterstützt.

Die Schaltung funktionierte bis hinauf zu 5GHz erstaunlich gut, nur bei 3,2GHz habe ich ab 20dB-Dämpfung um 2dB zu hohe Werte gemessen.
 PE43702

Der mechanische Aufbau ist akzeptabel. Die Platinen und die Verlötungen sind ok, teilweise wurde viel Flussmittel auf der Platine belassen. Der PE43702-Chip ist nicht abgeschirmt, obwohl auf der Platine ein Abschirmblech vorgesehen ist.

Die Verschraubung der beiden Platinen wirkt etwas geschludert. An der Unterkante sind die Distanzhülsen zu kurz, wodurch die Platinen beim Verschrauben verbogen wurden. An der Oberkante hat man den Abstand mit Unterlegscheiben vergrößert, da ansonsten der Einschalter des Controllerboards mit der Schraubleiste des Dämpfungsboards kollidiert wären. Solche Unterlegscheiben hätte ich auch gern an den unteren Verschraubungen gesehen - oder man hätte 2mm längere Anstandsbolzen nehmen sollen.
Hier noch mal die beiden Platinen nebeneinander.

Der 8-Bit-Mikrokontroller (STC15w4k56s4) ist ein 8051-Abkömmling mit 56k-Flash.
Der kleine Schiebeschalter über der blauen Schraubklemme schaltet die Versorgungsspannung für den Mikrocontroller und die untere Platine ab. Steht er falsch, funktioniert die PE43702--Schaltung also nicht.

Verbindet man die Schaltung mit dem USB-Port eines Host (PC), dann meldet sie sich als Prolific-PL2303-Chip an (VID & PID = 067B & 2303). Eingesetzt ist ein PL2303SA. Das ist ein USB-Serial-Adapter. Folglich kann man dann auch versuchen, den Controller über den automatisch erstellten seriellen Port z.B. ttyUSB0 (Windows: COM-Port) anzusprechen. Damit war ich aber nicht erfolgreich. Ob eine Steuerung über USB ist vorgesehen ist, weiß ich nicht.

Es gibt das PE43702-Board auch ohne aufgesetztes Mikrocontroller-Board, dann kostet es aber immer noch über 20€. Da habe ich den geringen Aufpreis für den Controller gern bezahlt. Das "nackte" Board wird mit DIL-Schaltern oder über das oben beim PE4302 erwähne schieberegisterartige Interface bedient.


ADF4351  (16,73 €)   FAIL

"35M-4.4GHz PLL RF Signal Frequency Synthesizer ADF4351 Development Board Useful"

Eine billige Signalquelle für bis zu 4,4 GHz? Das klingt interessant. Der Chip ADF4351 von Analog Devices kann das im  Prinzip. Das ist ein 3,3V-Chip, der aus einer Eingangsfrequenz (hier 25 MHz von einem Quarz) per VCO-Schaltung ein Ausgangssignal bis zu 4,4 GHz erzeugt.

Die Ausgangsleistung kann von -4dBm bis +5dBm in 3dB-Schritten eingestellt werden. Es gibt zwei Ausgänge, wobei am zweiten Ausgang das invertierte Signal des ersten Ausgangs herauskommt. Die angegebene Leistung bezieht sich auf beide Ausgänge zusammen. Ein einzelner Ausgang liefert also 3 dB weniger. Wieviel aus einem einzelnen Ausgangspin wirklich herauskommt, sieht man hier.  Bei 1,5 GHz stimmt der Pegel genau. Im gesamten Frequenzband schwankt er um ±2 dB

Frequenzen von 2,2 GHz bis zu 4,4 GHz werden im Chip direkt mit einem VCO erzeugt und als Sinus ausgegeben. Frequenzen unterhalb von 2,2 GHz dagegen entstehen durch einen Frequenzteiler, der die VCO-Frequenz herunterteilt. Dessen Ausgangssignal ist eher rechteckig (hier bei 50 MHz) (soweit das bei den Frequenzen möglich ist) und kommt deshalb in Begleitung vor Oberwellen (ganzzahlige Vielfache der Frequenz) aus der Schaltung.

Gesteuert wird der Chip - und damit diese Platine - über ein 3-pin Serial-Interface (SPI), das mit 3,3V-Pegel funktioniert.

Meine Platine hat rechts die SMA-Ausgänge und links einen weiteren SMA-Anschluss. Im Original war der dazu gedacht, anstelle des 25 MHz-Quarzes, welcher auf der Platine sitzt, eine externe Referenzfrequenz einzuspeisen. Die Art und Weise der Bestückung meines Exemplars erlaubt das aber erst mal nicht. Stattdessen kommt am SMA-Anschluss die 25 MHz Quarzfrequenz heraus (Ähh?).
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Im VCO-Loop-Filter fehlt die Verbindung vom SW-Pin (Widerstand nicht bestückt), deshalb ist die Platine für "Fast Lock Loop Mode" nicht geeignet. Anscheinend hat man die Werte des Loop-Filters vom Referenzbord UG-435 übernommen, und damit für eine PFD-Frequenz von 25 MHz optimiert.

Eine LED zeigt die Betriebsspannung an, eine zweite LED leuchtet, wenn die PLL eingerastet ist.
Über ein Pin des Steckverbinders (MUX) kann man sich eines von 8 auswählbaren internen Signalen des Chips ausgeben lassen. Zum Beispiel das Signal welches die LED treibt und anzeigt, dass die PLL eingerastet ist. Das kann hilfreich sein. Rastet die PLL mal nach einem Befehl nicht ein, z.B. wegen eines "Glitches" auf der Datenleitung, dann erfährt man das, und wiederholt den Befehl noch einmal.

Meine Platine bietet zwei Möglichkeiten der Stromversorgung. Am Pfostenstecker kann man 3,3-V einspeisen (funktioniert) und dann gibt es da noch eine Buchse für 5VDC, die war aber ein Problem. Von der Buchse geht es über eine Diode (gut, Verpolungsschutz) auf einen Spannungsregler. Dort gehört ein 3,3V-Typ hin. Der Hersteller hatte aber einen 5V-Typ verbaut (Ähh?). Ich habe das zum Glück bei der "Erstinspektion" bemerkt, und den Spannungsregler ausgetauscht. Ansonsten hätte der Chip die Inbetriebnahme nicht überlebt.

Grundsätzlich ist so ein Board (wenn es denn erst mal funktioniert) ein interessantes Tool.

Ergänzungen:


AD8318  (15,80 €)  OK

"1M-8GHz 70dB Logarithmic Detector Controller AD8318 SiGe Log Amp Module RSSI"

Der Chip AD8318 enthält einen logarithmischen HF-Detektor, der bei Frequenzen bis zu 8 GHz eine zur Eingangsleistung logarithmische Spannung ausgibt. Also ist die Ausgangsspannung proportional zur Eingangsleistung gemessen in dBm. Sein maximaler Arbeitsbereich liegt bei -65dBm bis +5dBm, oberhalb von +12dBm droht der Exitus.

Der mögliche Eingangsleistungsbereich (dynamic range) von 70 dB ist dabei etwas blauäugig, und würde einen Messfehler von 3dB (50% !) bewirken. Will man die Eingangsleistung genauer bestimmen (Fehler <1dB), dann bleibt ein Arbeitsbereich von 57dB (etwa -60dBm ... -5dBm), und man sollte 5,8 GHz  nicht überschreiten. Das ist aber immer noch sehr gut für den Preis, und -60dBm sind gerade einmal 1nW. (Das wird man aufgrund von Rauschen nicht oft ausreizen können.)

Für deutlich mehr Geld gibt es diese Platine erweitert um einen Mikrocontroller mit Tasten und OLED-Display als Billig-Leistungsmesser. (Habe ich nicht getestet.) Das ist gar keine schlechte Idee, wenn ich auch nicht weiß, wie gut sie umgesetzt wurde. Ein echter Leistungsmesser (der aber auch viel genauer ist) kann ja auch als Gebrauchtgerät leicht 1000€ kosten.

An dieser Platine gibt es zwei Kritikpunkte. Zum einen ist der übliche 50 Ohm Eingangswiderstand (R4) zwischen den Pins INHI und INLO nicht bestückt worden, wodurch die Eingangsimpedanz bei 1200 Ohm liegt. Zum Anderen hat man die Bandbreite des Ausgangs (also die Videobandbreite) extrem beschnitten. Der Kondensator (C7 oder C8) am Pin CLPF ist mit 100nF so groß, dass die Bandbreite nur noch 1kHz beträgt und zusätzlich ist im Ausgang ein RC-Filter mit 1kOhm (R8) und 100nF (C5) eingebaut. Für viele Zwecke ist das ok, aber wenn man z.B. Modulationen analysieren will stört das. Ich habe C5 entfernt und den CLPF-Kondensator durch 18pF ersetzt.
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AD8302  (4,08 €)  OK

"AD8302 Amplitude Phase RF Detector Module IF 2.7GHz Phase Detection"

Auf dieses Board habe ich richtig gefreut. Der Chip AD8302 dient eigentlich der Überwachung von HF-Verstärkern bis zu 2,7 GHz. Dazu hat er zwei Eingänge, die man mit Eingang und Ausgang des Verstärkers (nötigenfalls über Dämpfungsglieder) verbindet. Der Chip bestimmt die Differenz in der Leistung an beiden Eingängen, sowie die Phasenverschiebung zwischen ihnen. Damit lässt sich also Verstärkung und Phasenverschiebung des Verstärkers bestimmen, und über Regeleinrichtungen gegebenenfalls beeinflussen.
Die gemessene Leistungsdifferenz (logarithmisch, -60bBm ... 0 dBm) sowie die Phasendifferenz werden als proportionale Spannungen ausgegeben.

Die Schaltung funktioniert einwandfrei. Der Chip läuft sowohl mit 3,3V wie auch mit 5V. Die Stromaufnahme bei 3,3V beträgt 20 mA.


Und warum hatte ich mich persönlich auf diese Platine gefreut? Damit hatte ich die Möglichkeit ein Gerät aufzubauen, dass die Frequenz eines hereinkommenden Signales mit recht guter Genauigkeit extrem schnell bestimmen kann: einen IFM-Receiver. So etwas hatte ich schon länger gesucht.
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Frequenzverdoppler 2...4 GHz -> 4...8 GHz  (6,16 €)  OK

"1pc 0.87-2Ｇ/ 2-4Ｇ/4-8Ｇ Input Passive Multiplier Frequency Doubler Analog Device"

Ein passiver Frequenzverdoppler (also ohne aktives Bauteil, das eine Betriebsspannung bräuchte) kann man auf unterschiedliche Arten und Weisen bauen. Entweder verwendet man ein Bauteil mit nichtlinearer Kennlinie (z.B. eine Diode) oder einen Trafo mit Gegentakt-Gleichrichter. Auf jeden Fall sind die internen Verluste hoch. Am Ausgang erscheinen mehrere Frequenzen und deshalb ist das gewünschte Ausgangssignal deutlich kleiner als das ursprüngliche Eingangssignal. Auch muss das Eingangssignal ziemlich stark sein, um die passive Verdopplerschaltung in richtigen Arbeitsbereich zu betreiben.

Den hier gezeigten Frequenzverdoppler gibt es auf Ebay in drei Versionen, mit unterschiedlichen Eingangsfrequenzbereichen. Meiner macht aus 2 ... 4 GHz ein Signal mit 4 ... 8 GHz. Es ist eines der bei mir am häufigsten eingesetzten China-Gadgets, weil sein Einsatz so unkompliziert ist - einfach in das Kabel geschraubt, und fertig, keine Strippen zum Labornetzteil. Auch schafft das Gadget den versprochenen Frequenzbereich. Selbst bei 4,5 GHz Eingangsfrequenz erzeugt es noch klaglos 9 GHz.

Der verwendete Chip soll der HMC189 von Analog Devices sein.
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Neben der gewünschten (verdoppelten) Frequenz findet man am Ausgang u.A. auch noch das Eingangssignal wieder. Ist die Leistung des Eingangssignals kleiner als 0dBm, dann ist dieses am Ausgang auch das größte Signal. Erst ab 10dBm Eingangsleistung arbeitet die Schaltung so gut, dass die verdoppelte Frequenz auch mit Sicherheit das größte Ausgangssignal ist, und bei 15dBm Eingangsleistung überzeugt das Ausgangssignal wirklich.

Man braucht also einen Signalgenerator, der richtig Wumms hat, um diese kleine Schaltung sinnvoll zu nutzen. Dann erweitert sie aber den Frequenzbereich, den man erzeugen kann, erheblich.

Das nebenstehende Foto zeigt das Ausgansgsspektrum bei einem Eingangssignal mit 2 GHz und +15dBm. Man sieht:
- 4 GHz mit -3,8 dBm
- 2 GHz mit -28,3 dBm
- 6 GHz mit -30,1 dBm

Der Hersteller gibt an, dass dass verdoppelte Signal 15 dB kleiner sein soll, als das eingespeiste Signal. Ich messe hier 18,8 dB Dämpfung, allerdings habe ich auch noch 2m RG174-Kabel im Signalweg, welches dabei ca. 3 dB Verlust haben sollte. Das passt also.
Die unerwünschten Nebenprodukte (2 und 6 GHz) sind über 24 dB kleiner als der erwünschte Signal. Das ist für viele Anwendungen völlig ausreichend.

Bei nur +10dBm Eingangsleistung ist das 4 GHz Signal 24 dB kleiner als das Eingangssignal und nur noch 12dB größer als das erste Nebenprodukt.
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Frequenzverdoppler 4...8 GHz -> 8...16 GHz  (18,11 €)  OK

"RF Frequency Multiplier Frequency Doubler with Shell 0.87-2GHz 2-4GHz 4-8GHz"

Es gibt auch Frequenzverdoppler die 8 ... 16 GHz ausgeben können. Angesichts der hohen Frequenzen entschloss ich mich hier für eine Version mit gefrästem Metallgehäuse, was sich im Preis deutlich bemerkbar macht.
Hier komme ich langsam an die Grenzen meiner Messtechnik, ich kann hier zwar noch Leistung und Frequenz messen, aber keine Spektren mehr aufnehmen. Beim Test mit Eingangssignalen bis zu 6,4 GHz bei +15dBm wurden problemlos 12,8 GHz ausgegeben. Es scheint alles ok zu sein. Für Details verweise ich deshalb auf den oben beschriebenen Verdoppler.

Der verwendete Chip soll der HMC204 von Analog Devices sein.
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MB506 - Frequenzteiler bis 2,4 GHz (8,91 €)  OK

"MB506 2.4GHz high frequency prescaler 64 128 256 divider for UHF transceiver tv"

Der MB506 ist ein in ECL-Technik gefertigter digitaler Teiler-IC von Fujitsu aus dem Jahre 1995. Er kann Frequenzen zwischen 100 MHz und 2,4 GHz wahlweise um den Faktor 64, 128 oder 256 teilen. Der Eingang ist differenziell ausgelegt (also mit zwei Pins) und der Ausgang hat ECL-Pegel. Gespeist wird der Chip mit 5V. Sein normales Einsatzgebiet sind PLL-Schleifen von Tunern. Moderne Tunerchips haben solche Teiler bereits aber integriert, weshalb solche separaten ECL-Teiler-Chips heutzutage eher ungewöhnlich sind.

Der MB506 stammt ja aus den 90er Jahren, mir ist es etwas schleierhaft, wie er auf chinesische "Evaluation-Boards" kommt. Egal, ich freue mich darüber, da ich ähnliche Chips in meinen Frequenzzählern eingesetzt habe, und schon längere Zeit nach einer besseren Alternative zum von mit benutzten U664B suche.

Die Platine ist gut aufgebaut, Eingänge und Ausgang sind als SMA-Buchsen ausgeführt. Außer dem Chip gibt es noch eine Anschlussklemme für 5V Gleichspannung, eine Verpolschutzdiode, etwas Siebung für die Betriebsspannung und eine LED für selbige.

Das Teilverhältnis kann mit zwei Jumpern von 64:1 über 128:1 bis zu 256:1 eingestellt werden. Ich habe 64:1 verwendet. Über dem MB506-Chip ist ein abnehmbares Schirmblech montiert.
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Beim Test gab es keine Auffälligkeiten. die Platine nahm bei 5V etwa 20 mA auf. Ohne Eingangssignal schwang der Ausgang frei mit knapp 30 kHz.

Das Ausgangssignal erreicht etwa 100mV an 50 Ohm. (Es ist es nicht nötig, den Ausgang dieses Chips mit 50 Ohm abzuschließen. Besser wäre es, hier gleich mit einem Transistor einen Pegelwandlung z.B. auf TTL durchzuführen. Ich hatte aber ein längeres Koaxialkabel angeschlossen, und ohne korrekten Abschluss kam es zu Reflexionen im Kabel. Für diesen ECL-Chip wäre eine Ausgangslast von 1 kOhm sinnvoller.) Ohne Last sollte ein Pegel von 1V möglich sein.

Laut Datenblatt reicht unterhalb von 1,3 GHz ein Eingangspegel von -16 dBm und von 1,3 GHz bis 2,4 GHz genügen -4 dBm (rote Linie). In der Praxis ist der Chip sogar deutlich empfindlicher (blaue Linie).

Er lässt sich auch noch bis 3 GHz nutzen, bei noch höheren Frequenzen (>3 GHz)  sinkt aber einfach die Ausgangsfrequenz anstatt weiter zu steigen. Eine Nutzung nahe an 3 GHz ist deshalb problematisch, da man anhand des Ausgangssignals einfach nicht unterscheiden kann, ob die Eingangsfrequenz z.B. 2,9 GHz oder 3,1 GHz ist.

Die Platine eignet sich durchaus als Vorteiler in einem 2,5-GHz-Frequenzzähler.



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China-OCXO (27,64 €)  OK

"10MHz OCXO Crystal Oscillator Constant Temperature Crystal Oscillator Module"

Nur 10 MHz? Das ist ja fast noch Gleichspannung :)
Ja schon, aber viele Hochfrequenzmessgeräte oder Signalgeneratoren verwenden ein 10 MHz Signal als Referenzfrequenz um daraus alle anderen Signale zu erzeugen. Die Genauigkeit dieser Frequenz entscheidet also über die Genauigkeit der Messungen oder der erzeugten Signale. Viele Geräte erlauben deshalb die Einspeisung eines 10 MHz Signals von einer externen Quelle. Im Idealfall hat der Bastler deshalb eine hochwertige 10-MHz-Referenzfrequenzquelle und eine Verteilverstärker mit dem er dieses Signal via BNC-Kabel an alle bedürftigen Geräte verteilen kann.

Ein 10-MHz-OCXO ist eine nützliche Referenzfrequenzquelle. Da er hier recht günstig zusammen mit einem Frequenzvervielfacher angeboten wurde, habe ich ihn gekauft und genauer untersucht.
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Autor: sprut
erstellt: 16.02.2019
geändert: 29.12.2020