Chinesische HF-Billigteile (Ebay)


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Leistungsteiler
N-Dummy Load
SMA Dummy Load
SMA-Dämpfungsglieder
SWR-Bridge

Log.-Periodische Antenne
Nahfeld-Sonden
Rauschquelle
Detektor
2,4-GHz-Frequenzzähler


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HF-Baugruppen oder HF-Messgeräte stehen nicht zu unrecht in dem Ruf, recht teuer zu sein. Aber bei einigen chinesischen Ebay-Anbietern findet man erstaunliches. Insbesondere HF-Baugruppen für besonders geringe Preise fand ich interessant. Was wird da eigentlich verkauft? Sind das Schnäppchen oder Schrott? Ich habe mal einen näheren Blick auf einige Angebote geworfen - kostest ja fast nix.

Das soll hier kein China-Bashing werden. China fliegt zum Mond, zeigt uns wie man Elektroautos baut und stellt 40 Großflughäfen in der Zeit fertig, in der wir nicht mal einen BER hinbekommen. Es gibt chinesische Firmen, die tolle Elektronik-Produkte entwickeln und in hoher Qualität produzieren (Rigol, Micsig ...).
Es gibt aber auch Glücksritter, die Dinge kopieren, die sie offensichtlich gar nicht verstanden haben und die Ergebnisse dann bei Ebay verkaufen. Das kann nicht gut gehen. Aber man findet auch immer wieder positive Überraschungen.


Allgemeines zum China-Kauf
Ebay, Banggood und Alibaba machen es leicht, Teile aus China zu bestellen. Man sollte dabei aber immer einiges im Hinterkopf behalten:



Leistungsteiler <3€  Brauchbar

Will man ein Hochfrequenzsignal auf zwei Kabel aufteilen, dann kann man nicht einfach drei Kabel zusammenstecken (Impedanz!) Stattdessen braucht man einen Leistungsteiler. Markenhersteller nehmen dafür gern mehrere Hundert Euro, auf Ebay findet man aber Platinen, für unter 3 €, die das auch können sollen. Da könnte sich ein Blick lohnen.

Die Platine (47 mm x 53 mm) hat links einen SMA-Eingang (COM) und rechts zwei SMA-Ausgänge (RF1, RF2). Der chinesische Lieferant gibt an:
  • Frequency Range: 100-2700MHz
  • VSWR: ≤1.4
  • Isolation: ≥20dB
  • Insertion Loss: ≤1
  • Passband Ripple: ≤0.3dB
  • Phase Imbalance: ≤3°
  • Impedance: 50Ω
  • Maximum Input Power: 25W
Das geübte Auge erkennt einen einstufigen Wilkinson-Teiler und zweifelt an den Daten, da dieser nie so breitbandig sein kann, wie hier behauptet.


Die Platine ist 0,8mm dick und die Unterseite ist eine Massefläche, die mit den Masseanschlüssen der Steckverbinder verbunden ist. Vom "COM"-Anschluss läuft eine ca. 1,5mm breite Leiterbahn (50 Ohm Impedanz) nach rechts und teilt sich dann in zwei ca. 0,75 mm breite Leiterbahnen (70 Ohm Impedanz) auf. Das passt, die zwei parallelen 70 Ohm Leitungen entsprechen 50 Ohm. Die bei "COM" eingespeiste Leistung wird in zwei gleiche Teile geteilt und die laufen nun durch 70 Ohm Leiterbahnen.

Beide Bahnen sind sauber mit schönen Kurvenradien verlegt. Nach ca. 46 mm ändert sich aber die Breite plötzlich wieder auf 1,5mm und damit die Impedanz auf 50 Ohm. Die 50 Ohm Leitungen gehen dann wider schön zu den beiden rechten SMA-Buchsen.
Dort, wo die Impedanz von 70 auf 50 Ohm springt, sieht man einen 100 Ohm Widerstand zwischen beiden Pfaden. Den kann man erst einmal ignorieren. Da auf beiden Seiten des Widerstandes ein identischen Signal anliegen sollte, fließt durch den Widerstand normalerweise kein Strom.

Aber beim Übergang von 70 auf 50 Ohm werden zweifellos Reflektionen auftreten. Und nun kommt die Leiterlänge von 46 mm ins Spiel. Ist diese Länge nämlich genau 1/4 der Wellenlänge der Signalfrequenz, dann fungieren dieser Leitungsabschnitt als Impedanztransformatoren, und die Leistung kann verlustfrei von der dünnen zur breiteren Leiterbahn (oder auch in Gegenrichtung) übertreten. In Leiterbahnen laufen Signale mit ca. 150000 km/s. Damit sind 46 mm in etwa 1/4 der Wellenlänge eines 900 MHz-Signals.

Dieser Teiler ist also für 900 MHz entworfen worden, und wird dort auch gut funktionieren. Bei tieferen und höheren Frequenzen wird ein Teil des Signals zur Signalquelle reflektiert. Eine Messung bestätigte dann auch, dass der Teiler bei 940MHz am besten funktioniert. Wenn man keine großen Ansprüche an VSWR oder Isolation der Ausgänge untereinander legt, kann man ihn bis ca. 1,4 GHz verwenden. (Auch in einem 200 MHz breiten Band um 2,32 GHz funktioniert der Teiler gut.)

Der ideale Wilkonson-Teiler wäre verlustlos und würde jeweils die Hälfte der eingespeisten Leistung an jeden der beiden Ausgänge liefern. Das wäre also eine Einfügedämpfung von 3 dB. Der Hersteller gibt max. 1 dB Verlust an, und an den beiden Ausgängen habe ich auch eine Gesamtdämpfung von ca. 4 dB gemessen.

HF-Baugruppen gehören eigentlich in ein geschirmtes Gehäuse, das hier aus Kostengründen fehlt. Wie bei allen ungekapselten Stripline-Schaltungen ist deshalb darauf zu achten, dass sich nichts in unmittelbarer Nähe über der Platine befindet, da sich dadurch die Parameter der Schaltung verändern können. (kapazitive Beeinflussung)

Der Teiler entspricht zwar nicht den Versprechungen des Händlers, kann aber im Labor für einige Experimente durchaus verwendet werden. Im Bereich von 800 MHz bis 1,3 GHz arbeitet er zufriedenstellend.

Ohne nennenswerte Mehrkosten hätte der Hersteller auch einen deutlich breitbandigeren mehrstufigen Wilkinson-Teiler bauen können. Ich hoffe, das er darauf noch kommt.

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Leistungsteiler breitbandig <7€  Brauchbar

( 500-2500mhz Wilkinson Power Divider Power Splitter Codierungskombinationen 1 Input 2 Output)

Ein Jahr später finde ich dann auf Ebay tatsächlich einen breitbandig ausgelegten Wilkinson-Teiler.

Die Platine hat links einen SMA-Eingang und rechts zwei SMA-Ausgänge. Der chinesische Lieferant gibt an:
  • This is a two-way Wilkinson power divider with 500MHz~2500MHz frequency, which can actually achieve about 50MHz~4.6GHz.
  • Input and output impedance: 50 ohms
  • Size: 5*5cm
  • Working voltage: 40V
  • Working frequency: 2500MHz
  • Frequency stability: ±1KHz
  • Application: for WiFi
  • Antenna type: external
Die letzten drei Punkte sollte man geflissentlich ignorieren.

Man kann hier sehr schön den typischen Aufbau eines mehrstufigen und dadurch breitbandigen Wilkinson-Teilers erkennen. Von links nach rechts zieht sich ein 500 MHz-Wilkinson-Teiler, der an drei Stellen zusätzlich eingeschnürt wurde. Dadurch entstehen weitere Wilkinson-Teiler, die für höhere Frequenzen ausgelegt sind. Staffelt man das geschickt, dann kann man einen recht breites Frequenzband abdecken. Genauso sind viele industriellen Leistungsteiler aufgebaut, nur verstecken die das in teuren, gefrästen Metallgehäusen.

Das dieses schirmende Gehäuse hier fehlt, disqualifiziert diesen Teiler natürlich für jegliche ernsthafte Anwendung ("Application: for WiFi"), aber für Experimente und Lernzwecke ist sowas durchaus brauchbar. Im angegebenen Frequenzband zeigt der Teiler keine großen Auffälligkeiten, die Durchlasskurven haben 1..2 dB Welligkeit.

  • Die Platine ist 1,15mm dick.
  • Die Leiterbahndicken der Schleifen sind von links nach rechts etwa 0,5mm, 0,8mm, 101mm, 1,5mm und dann zum Ausgang mit 1,9mm.
  • Die Längen der Halbschleifen sind: 27, 29, 32 und 34 mm
  • Die Widerstandswerte sind von links nach rechts 1020, 1740, 2940 und 4870 gelabelt.
Viel Spaß bei der weiteren Analyse.
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Leistungsteiler <5€  FAIL

(RF Microwave Power Divider Splitter 1 bis 2 Combiner SMA DC 5GHz 6dB)

Dieser Leistungsteile ist etwas kleiner (33 mm x 33 mm) als der obige und folgt einem gänzlich anderen Prinzip. Es ist offensichtlich ein Widerstandsspannungsteiler. Im Gegensatz zum Wilkinson-Teiler sind diese wirklich sehr breitbandig. Sie haben aber auch zwei Nachteile.

Zum einen geht in den Widerständen die Hälfte der Leistung verloren. Die verbleibende Hälfte wird dann auf beide Ausgänge verteilt. Jeder Ausgang bekommt also nur 1/4 der Eingangsleistung. Im Idealfall ist die Ausgangsleistung also jeweils 6 dB kleiner als die Eingangsleistung.

Zum zweiten sind die beiden Ausgänge nur schlecht voneinander entkoppelt (auch 6 dB). Wenn also das an einem Ausgang angeschlossene Gerät z.B. durch schlechtes Design Signale zurückreflektiert, dann wandern diese nur um 6 dB gedämpft in den zweiten Ausgang, um dort zu stören.

Der chinesische Lieferant gibt an:
  • neue
  • größe: ca. 33 * 33mm
  • power - kanal: 1: 2
  • macht dc-5g häufigkeit:
  • produktion: 6db dämpfung
  • system: 50 ohm impedanz
  • gute verarbeitung und eine gute leistung.
  • einfach zu bedienen.
  • eine lange lebensdauer.
Die "einfach zu bedienende" und "langlebige" Platine ist 1,6 mm dick und hat auf der Unterseite eine durchgehende Massefläche. Die Leiterbahnen haben eine Breite von ca. 1,8 mm. Angesichts der Platinendicke scheint das erst einmal zu schmal, aber auch auf der Platinenoberseite sieht man eine Massefläche im Abstand von 0,2 mm zu den Leiterbahnen. Das ganze nennt sich dann koplanarer Wellenleiter und ergibt mit den hier verwendeten Maßen eine Impedanz von 50 Ohm - das Layout ist ok. In den Masseflächen sieht man neben den Signalleiterbahnen viele Durchkontaktierungen (Vias) zwischen oberer und unterer Massefläche (Via-Stitching), auch das ist gut.

Problematisch wird es aber, wenn man sich mal die Widerstände anschaut. In der hier verwendeten Sternschaltung muss jeder Widerstand 1/3 der Impedanz als Wert haben. Das wären also
50 Ohm / 3 = 16,6 Ohm
In der Praxis wurden hier aber 51 Ohm Widerstände verbaut. Da hatte offensichtlich jemand keine Ahnung von dem, was er tat!

Als Einfügedämpfung habe ich dann auch anstelle der üblichen 6 dB volle 10 dB gemessen.


Ist da noch was zu machen?
Man kann die Widerstände gegen welche mit korrektem Wert tauschen. Ich setzte drei 18 Ohm Widerstände (Bauform 0804) anstelle der originalen Typen ein, und der Leistungsteiler arbeitet korrekt mit 6,3 dB Einfügedämpfung bis über 2 GHz.

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Abschlusswiderstände (Dummy Loads) brauch man sehr oft. Schließlich sollten keine unbenutzten Ein- oder Ausgänge von HF-Baugruppen einfach so offen gelassen werden. Stattdessen schließt man dort jeweils einen Abschlusswiderstand an. Das ist ja eigentlich nichts weiter als ein 50 Ohm Widerstand in einem Koax-Steckverbinder. Nur eignet sich dafür bei weitem nicht jeder Widerstand. Ein realer Widerstand hat ja z.B. auch eine Induktivität, die sich mit der Frequenz stark ändern kann und bei hohen Frequenzen die Eigenschaften des Widerstandes dominiert. Was bei niedrigen Frequenzen ein 50 Ohm Widerstand ist, das kann im GHz-Bereich etwas ganz anderes sein.
Das macht das Design von Dummy Loads für hohe Frequenzen problematisch, und ein guter Dummy Load kostet dann auch gern mal 30 €.


N-Dummy Load  FAIL

Hier haben wir ein Billiganbebot eines chinesischen Ebay-Händlers: ein Dummy Load mit N-Anschluss. Von außen sieht er noch recht normal aus, wenn auch jegliche Beschriftungen und Gravuren fehlen, die ernsthafte Hersteller normalerweise anbringen.

Bei einigen 10 MHz funktioniert des Ding auch, aber schon bei 200 MHz ist er nicht mehr in der Lage die Energie ausreichend zu absorbieren (-20dB). Dabei soll er doch bis 6 GHz gehen :)

Die rechte Grafik zeigt das "Absorptionsverhalten" von 0 bis 6 GHz. Das ist aber so schlecht, dass im Bild darunter noch mal der Bereich von 0 bis 1 GHz dargestellt wird. Hier erkennt man, dass eine Absorption von 20dB nur unterhalb von 200 MHz erreicht wird.

Näheres gibt es hier zu sehen.
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Das Bauteil lässt sich einfach aufschrauben, und dann sieht man das Problem. An das Mittelpin ist ein einfacher 50 Ohm Widerstand gelötet worden, dessen zweiter Anschluss beim Aufschrauben der Verschlusskappe dann mit dieser in Kontakt treten soll, um die Massseverbindung herzustellen.

Wie ich schon schrieb, kann das mit einem Standardwiderstand bei hohen Frequenzen nicht funktionieren, und die Art der Kontaktierung spottet jeder Beschreibung.

Da der Hersteller gar nicht versucht hatte (z.B. durch Verkleben der Schraubkappe) das Design zu verheimlichen, kann man wohl davon ausgehen, dass da einfach jemand nicht wusste, was er tat.
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SMA-Dummy Load   FAIL

Auch mit SMA-Anschluss findet man preiswerte Abschlusswiderstände bei Chinesischen Ebay-Händlern, und auch diese haben keinerlei Beschriftungen oder Gravuren. Angeblich sollen auch diese bis 6 GHz funktionieren. Aber schon beim ersten Test mit 4 GHz haben sie nur noch weniger als die Hälfte (3 dB) der ankommenden Energie absorbiert. Normal wären etwa 99% (20 dB).

Eine Messung mit dem VNA (rechtes Bild) ergab eine zufriedenstellende Funktion mit einer Dämpfung von 20dB nur bis etwa 1,3 GHz.

Ein beherzter Griff zum Drehmel zeigt , dass auch hier ein normaler Standardwiderstand im Messinggehäuse verbaut wurde. Da seine Anschlussdrähte extrem gekürzt wurden, funktioniert das besser als oben beim N-Dummy-Load. Aber bei hohen Frequenzen bestimmt offensichtlich die parasitäre Induktivität des Widerstandes das Verhalten.

Ich habe bei drei verschiedenen Anbietern zu Preisen von 1 bis 6 € gekauft, das Ergebnis war immer identisch.

Zu gebrauchen sind solche Konstruktionen jenseits von 1 GHz nicht.


Inzwischen gibt es eine weit verbreitete deutlich kürzere Bauform. Vielleicht hat man da einen SMD-Widerstand hinein gequetscht. Das könnte etwas helfen, aber mein Vertrauen ist erst einmal ruiniert.
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Fazit:
Bei Dummy-Loads hilft z.Z. nur der Griff zur Markenware. Es gibt zwar mit Sicherheit auch gute chinesische Hersteller aber ob man deren Produkte überhaupt bei Ebay finden kann, und wie man so etwas sicher identifizieren kann, ist völlig unklar.
Gerade bei der SMA-Bauform sind solche "Dummy"-Dummy-Loads äußerlich kaum von guten Produkten zu unterscheiden. Bei echter Markenware befindet sich aber meist eine Gravur des Herstellers am vorderen Rand der Mutter.

Eigenbau:
Die Parameter der hier gezeigten Loads kann man mit einem Eigenbau leicht schlagen. Dazu nimmt man eine SMA-Stecker zur Printmontage auf Leiterplatten, entfernt die Lötstifte des Masseanschlusses und lötet an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen 100 Ohm SMD-Widerstand der Bauform 0804 zwischen Mittelanschluss und Außenseite. Stecker zur Printmontage gibt es fast nur in weiblicher Ausführung oder als reverse-SMA. Deshalb eignet sich diese Methode vor allem für weibliche SMA-Loads. Da die Lastwiderstände hier nicht abgeschirmt sind, darf sich nichts in unmittelbarer Nähe der Widerstände befinden, oder der Eigenbau verändert seine Parameter.
Messtechnisch hat mich der Eigenbau absolut überzeugt, er liegt auf Augenhöhe mit meinen besten Marken-Loads.


SMA-Dämpfungsglieder <5€   GUT

Ich habe inzwischen eine ganze Reihe von chinesischen Dämpfungsgliedern/Abschwächern/Attenuatoren mit SMA-Anschluss. Der Grund ist einfach: sie funktionieren gut, und deshalb habe ich nachgekauft.

Gemessen habe ich den Frequenzgang (S21) bis 6 GHz, und der ist sehr linear, und entspricht den Angaben des Händlers.

Nicht ganz so gut ist das Reflektionsverhalten (S11). Je nach Typ wurde bei niedrigen Frequenzen recht viel zur Quelle zurückreflektiert. Bis 1 GHz betrug das reflektierte Signal >-10dB und erst ab 1,5 GHz >-20dB. In problematischen Schaltungen empfehle ich die Nutzung nur oberhalb von 1,5GHz.


Ein 20dB-Attenuator lässt sich übrigens auch problemlos anstelle eines Abschlusswiderstandes einsetzen :)


Nachtrag:
Mein 5dB-Attenuator (im rechten Bild der unterste) ist plötzlich ohne erkennbaren Grund in die ewigen Jagdgründe gegangen. Es dämpft nun viel stärker und frequenzabhängig. Offensichtlich hat sich intern eine Verbindung gelöst. Das gab mir die Gelegenheit, dem Design mal mit einem Dremel zu Leibe zu rücken.
Im Inneren fand ich ein quadratisches Plättchen aus Quarz oder Keramik, auf dem die drei Widerstände des Dämpfungsgliedes als Schichtwiderstand aufgeklebt waren. Kleine Kerben in den Widerständen verraten uns, das diese Widerstände nach der Montage noch einmal genau abgeglichen wurden. Ein sauberes Design, das HF-tauglich ist. Die Enden der Mittelpins sind auf diesem Plättchen verlötet.
Es war schön zu sehen, dass hier offensichtlich jemand wusste, was er tat.

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Wenn man aber zu sehr am Stecker ruckelt, kann man die Verbindung des Pins zum Widerstandsnetzwerk abreißen. Das war mir wohl passiert. Genaugenommen war der Mittelpin der Buchsenseite verdreht worden.
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SWR-Bridge <9€  FAIL

Sieht doch auf den ersten Blick ganz gut aus. Sauberes Design, Beschriftung. Hey , da ist ja auch eine URL drauf, nur die Punkte darin fehlen. Folgt man dem aufgedruckten Link, dann landet man auf einer ukrainischen Webseite, die dem Originalhersteller gehört. Was wir hier vor uns haben, ist nämlich eine einfache Kopie eines Produktes des Ukrainers, ein sogenannte Rip-Off.

Von solchen Kopien kann man halten was man will, hätte ich mir den Link eher angesehen, dann hätte ich wohl das Original gekauft, das kaum mehr kostet als die Kopie.
Erwähnt sei, dass das Design von David Fainitski stammt, und von diesem als Open Source veröffentlicht wurde (http://www.sdr-deluxe.com/publ/vch_most_dlja_raboty_hiqsdr_v_kachestve_vna/1-1-0-3). Ich weiß nicht genau, wo der wohnt, aber die Seite ist nicht in ukrainisch sondern in russisch abgefasst. (Was nicht viel bedeutet, da für viele Ukrainer Russisch die Muttersprache ist.) Als Grundlage nahm er ein Design von HIQSDR, das wohl von einem deutschen Funkamateur namens Helmut (DB1CC) stammt (http://hiqsdr.com/index.php?title=Bridge-Circuit) Die SWR-Bridge hat also viele Väter.

Vom moralischen Aspekt mal abgesehen, gibt es ja auch technisch gesehen gute und schlechte Kopien, und diese Kopie hier ist richtig schlecht! Im Original gibt es zwei 50 Ohm-Widerstände, die jeweils aus zwei parallel geschalteten 100 Ohm-Widerständen bestehen. In der Kopie wurde bei beiden Widerstandspärchen vergessen, die jeweils rechten Anschlüsse der Widerstände zu verbinden. Ein Widerstandsanschluss war dadurch komplett ohne jede Verbindung. Sowas muss einem doch auffallen, insbesondere, wo der Stromlaufplan der Originals veröffentlicht ist!

Bei einer Platinendicke von 1,5 mm sind die Stripline-Leiterbahnen mit 1,2 mm eigentlich zu dünn. Eine Platinendicke von 0,8 mm wäre die bessere Wahl gewesen. Aufgrund der Kürze der Leiterbahnen (viel-viel kürzer als die Wellenlänge) ist das aber verschmerzbar.

Die 8 Ferrit-Stücke bilden mit den beiden darin befindlichen Koax-Kabeln einen breitbandigen Balun, der den symmetrischen Ausgang der eigentlichen Messbrücke an den unsymmetrischen SMA-Ausgang anpasst. Beim unteren Kabel wird dabei nur der Schirm benötigt, und deshalb der Innenleiter nicht angeschlossen. Auch das scheint dem Nachbauer unbekannt zu sein. Er verband einfach an beiden Seiten Schirm mit Innenleiter. Das ist zwar kein Beinbruch, aber nicht schön.

Da war also einiges an Nacharbeiten nötig, anscheinend hat man wenigstens den richtigen Ferrit-Typ verarbeitet. Bis 1 GHz ist die Brücke gut verwendbar, danach wird es etwas kritisch und ab 2 GHz hilft es einem beim Schätzen. Mehr hatte der "Original"-Hersteller auch gar nicht versprochen.

Und die Lehre aus dem Ganzen? Sucht das Original, besonders wenn es einem so einfach gemacht wird, wie in diesem Fall.
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Log.-Periodische Antenne <15€   Brauchbar

(5-6dB 1.35GHz-9.5GHz UWB Ultra Wideband Log Periodic Antenna 15W SMA Connector)

Diese kleine Antenne soll folgende Parameter liefern:
- 1,35 GHz ... 9,5 GHz
- Gain: 5 ... 6 dB
- SWR < 2,5

Das deckt sich auch in etwa mit meiner Messung, die ich aber nur bis 2,9 GHz durchgeführt habe. Ab 1,36 GHz nimmt die Antenne die Leistung auf, und ich geh mal davon aus, dass sie diese dann auch abstrahlt. Der Frequenzgang ist natürlich nicht linear, sondern besteht aus den überlappenden einzelnen Frequenzgängen der auf der Platine sichtbaren einzelnen Dipole. Der längste Dipol ist 38mm lang. Wenn die Lichtgeschwindigkeit im Platinenmaterial (FR4) etwa 210000 km/s beträgt, ergibt das eine Resonanzfrequenz von 1,38 GHz. Das passt zu meinen Messungen.

Der versprochene SWR von 2,5 entspricht einer Reflektionsdämpfung von 7,4 dB. Oberhalb von 1,36 GHz erfüllt die Antenne diesen Wert.

Die Angabe von 1,35 GHz als untere Arbeitsfrequenz ist etwas optimistisch, aber im Großen und Ganzen scheint die Antenne zu tun, was sie soll. Lobenswert ist, dass sie über einen normalen SMA-Anschluss (und nicht etwa RP-SMA) verfügt.

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Nahfeld-Sonden-Set <21,75€   FAIL

(5 Stk. Sonde 9 kHz-6 GHz Für leitungsgebundene Strahlung Hohe Qualität)

Nahfeldsonden werden für EMV-Messungen benötigt. Professionelle Sonden mit definierten Parametern kosten hunderte Euro. Dabei ist ihr Grunddesign sehr simpel. Ich verwende z.B. eine magnetische DIY-Sonde aus einem Stück Koaxkabel. Es spricht Vieles dafür, mit DIY-Sonden oder anderen Billigsonden die größten Problemstellen im eigenen Design zu erkennen und zu beseitigen, bevor man für die offizielle EMV-Qualifikation in ein teures EMV-Labor geht. Man spart teure Laborzeit und damit viel Geld.
Genau dafür sind diese aus Leiterplattenmaterial hergestellten Sonden gedacht.

Das Set besteht aus vier magnetischen und einer elektrischen Sonde. Gefertigt sind alle aus zweilagigem Leiterplattenmaterial.

Die größte magnetische Sonde ist nur für Frequenzen von 9kHz bis 90 MHz vorgesehen und laut Beschreibung am unteren Ende des Frequenzbandes recht unempfindlich. Die anderen Sonden sind für 1MHz bis 6 GHz (je nach Verkäufer abweichende Angaben) vorgesehen.
Für den Betrieb am Spektrumanalysator ist ein 20dB-Verstärker nötig.

In einem ersten Test benahmen sich nur die beiden mittleren magnetischen (H-Feld) Sonden normal.

Der kleinsten magnetischen Sonde konnte ich kein brauchbares Signal entlocken (um 50dB kleiner als von den anderen Sonden). Also entfernte ich den Schrumpfschlauch, und rollte dann verwundert mit den Augen. Von den 5 Pins der SMA-Buchse waren lediglich zwei Massepins angelötet. Der Mittelpin war unbelegt.
Auf der Platine fehlte offensichtlich die gesamte Struktur für den Mittelleiter! Keine Ahnung was das sein soll, aber eine H-Feld-Sonde ist das so nicht!

Auch mit der extragroßen magnetischen Sonde konnte ich kein Signal messen.
Also entfernte ich auch hier den Schrumpfschlauch, und war dann nur noch verärgert. Auch hier waren von den 5 Pins der SMA-Buchse lediglich zwei Massepins angelötet und der Mittelpin unbelegt. Auf der Platine fehlte auch hier die gesamte Struktur für den Mittelleiter! Das ist Schrott. (Hier habe ich die fehlende Struktur mal eingezeichnet.)
 
Da nur zweilagiges Platinenmaterial benutzt wurde, verläuft bei den verbleibenden funktionierenden Sonden die Signalleitung auf einer Seite des "Griffs" ungeschirmt zum Mittelpin. Bei den magnetischen Sonden ist das nicht so problematisch, da diese sehr niederohmig und damit nicht sehr berührungsempfindlich sind.

Die dagegen hochohmige elektrische Sonde zeigte sich an einer Seite des "Griffs" aber sehr berührungsempfindlich. Dort läuft die Signalleitung ungeschirmt entlang. Zeigt diese Seite nach unten zum Testobjekt, dann fängt der Griff wie eine Antenne alles Mögliche ein. Eine Lokalisierung ist so nicht möglich. Man sollte also die schirmende Masseseite markieren und immer zum Testobjekt zeigen lassen. Auch hat ein Finger dann nichts auf der ungeschirmten Oberseite zu suchen. In der Praxis macht das die elektrische Sonde fast unbrauchbar.

Für einfache Vorabtests kann man die beiden mittleren Sonden sicherlich verwenden. Man kann sich aber eigentlich auch gleichwertige Sonden für einen Bruchteil des Geldes selber bauen.

Ich vermute folgendes: Irgendein Hersteller hat funktionierende Sonden entwickelt hat und produziert. Dann haben Pfuscher deren CAD-Dateien fehlerhaft kopiert und damit diesen Schrott produziert. Denn Sie wissen nicht, was Sie tun! Wie man an die originalen wahrscheinlich funktionierenden Sonden herankommen kann, weiß ich nicht. Also: Finger weg und selber bauen.
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Rauschquelle ~12,04€   Brauchbar

(2018 verison Noise Source Simple Spectrum External Generator Tracking Source SMA )

Wer einen Spektrumanalysator ohne Trackinggenerator hat, kann diesen mit einer Rauschquelle deutlich aufwerten. Diese erlaubt es, auf einfache Weise den Frequenzgang von Filtern zu bestimmen. Dazu sollte das Rauschspektrum bis hin zu hohen Frequenzen eine sehr gleichmäßige Leistung liefern.

Die hier gezeigte Rauschquelle wird mit verschiedenen Parametern - aber meist mit 2 GHz - beworben. Die Fotos zeigen meine Messungen. Ganz links von 0 bis 6,5 GHz (der Zacken bei 2,9 GHz liegt am Spektrumanalysator). Dieser weite Frequenzbereich ist nicht ganz fair, aber es zeigt deutlich, dass die Leistung mit der Frequenz abnimmt. Bei 6 GHz ist dann das interne Rauschen des Spektrumanalysators stärker als das der Rauschquelle.
Das war auch zu erwarten. Danach folgen faire Diagramme für die Frequenzausschnitte 0..1 GHz, 1..2 GHz und 2..3 GHz.

Unterhalb von 100 MHz ist das Signal sehr stark und fällt bis 100 MHz schnell ab. Dann nimmt es mit etwa 10 dB/GHz ab. Will man Baugruppen mit einigen 100 MHz Bandbreite testen, ist das o.k. Von 500 MHz bis 1,5 GHz ist die Rauschleistung sogar beeindruckend linear.

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Die Platine wird mit 12VDC versorgt, und nimmt dabei 230mA auf. Auf der Platine befindet sich links ein Schaltregler, der 38V erzeugt. Diese werden dann über einen Widerstand auf eine 25-V-Z-Diode (D4) gegeben. Z-Dioden sind als notorische "Rauscher" bekannt.
Um das Rauschen der Z-Diode zu verstärken, folgt unten auf der Platine ein dreistufiger Verstärker, der den MMIC SSB5089Z verwendet. Der hat bis 3 GHz recht stabile 20 dB Verstärkung, und schafft bei 6 GHz noch 16 dB. Gar keine schlechte Wahl.


Noch mal ein Blick auf das konkrete Ebay-Angebot:
Dabei steht ENR für den Rauschpegel oberhalb des Umweltrauschens. Die von mir gemessenen Rauschpegel liegen unter den angegebenen Werten, aber das muss ich noch einmal gegenchecken:

Die Platine wird mit 12V über eine Verpolschutzdiode versorgt, und nimmt dabei 230 mA auf. Die hohe Stromaufnahme ist durch die drei MMICs bedingt, die (laut Datenblatt) je 75 mA aufnehmen, was zusammen schon 225 mA ausmacht. Dabei sollten die MMICs aber recht genau mit 5V (±0,25V) gespeist werden. Man speist solche Verstärker aber nicht über einen 5V-Regeler, sondern aus einer höheren Spannung über einen Vorwiderstand. Diese ist hier aber mit 12V sehr hoch. Im Stromversorgungspfad eines jedes MMIC liegt ein 100 Ohm Widerstand. Bei 75mA fallen an dem 7,5V ab, und dem MMIC bleiben von den 12V noch 4,5V. Bei dieser verminderten Betriebsspannung wird die Stromaufnahme etwas kleiner als 75 mA sein, was dann Spannung und Strom der MMICs grob in den grünen Bereich schiebt. Man kann das so machen, es sind aber zwei Dinge im Hinterkopf zu behalten:
Die beiden Infrarotbilder zeigen die Frontseite (linkes Bild) und die Rückseite (rechtes Bild) der Rauschquelle wenige Minuten nach dem Einschalten. Die Vorwiderstände der MMICs erreichen über 70°C. Das ließe sich prinzipiell nur durch einen kleinen Schaltregler vermeiden, der aus den 12V die nötigen 5V für die MMICs bereitstellt, oder man betreibt die ganze Schaltung bei geringerer Eingangsspannung, passt die MMIC-Vorwiderstände an, und ändert den 38V-Schaltregler so, dass er mit der verminderten Eingangsspannung zurecht kommt.

Durch (vermutlich) Exemplarstreuung lag bei meinem Exemplar die Betriebsspannung des dritten MMIC um ca. 0,6V über der der beiden anderen. Deshalb war es schwer, eine optimale Betriebsspannung für meine Rauschquelle festzulegen. Ich entschied mich dann für 12,5 ... 13V für mein Exemplar

Die Verarbeitung ist so na-ja. Bei mir war die SMA-Buchse unsauber verlötet, und die 12V-Buchse war nicht richtig eingesetzt. Das Ganze ist kein High-Tech-Labor-Messgerät, aber seine 12 Euro ist es wert.

Es gibt die Noise-Source in diversen leicht abweichenden Versionen mit unterschiedlichen Siebkondensatoren, unterschiedlichen LED-Größen aber vor allem unterschiedlichen MMICs. Deshalb können die Rauschwerte der anderen Versionen von den Werten meines Exemplars abweichen.

Eine keine Recherche brachte den Ursprung des Designs hervor: "BG7TBL noise source".
Wärmebild Oberseite Wäremebild Unterseite

Mein erster Versuch, die Rauschquelle zusammen mit vernünftigen Bananenbuchsen in ein 3D-gedrucktes Gehäuse einzubauen, scheiterte grandios. In Nähe der metallischen Buchsen fing die Schaltung wild zu schwingen an. 60dB-Verstärkung auf kleinem Raum ohne gegenseitige Abschirmung der Stufen entspricht nicht gerade der reinen Lehre. Jedes leitfähige Objekt, dass sich über den drei Verstärkerstufen befindet, koppelt kapazitiv einen kleinen Teil des Ausgangssignals auf den Eingang zurück, und schon haben wir einen Oszillator.
Mein Gehäuse war der Entwurf von Egil Kvaleberg, da davon eine OpenSCAD-Datei vorlag. Ich habe diese dann so verändert, dass unterhalb der Platine ein ausreichend großer Raum für Bananenbuchsen entstand. Seitlich und oben ergänzte ich Lüftungslöcher.


Detektor bis 3,2 GHz 4,00€

(0.1-3200MHz 20dBm RF AM Demodulator Detector Diode Amplitude Modulation)

Ein Detektor wandelt ein Hochfrequenzsignal in eine der Leistung (in Milliwatt) einigermaßen proportionale Spannung um. Dafür richtet er die Hochfrequenz mit einer Diode gleich, und filtert das Ergebnis mit einem RC-Glied. Dabei muss er natürlich auch die richtige Eingangsimpedanz aufweisen.

Durch das offene Design (mit dessen üblichen Problemen) sieht man, dass über einen Eingangskondensator das HF-Signal dem Mittelanschluss einer Doppel-Diode zugeführt wird, und dann deren positives Ausgangssignal zum Ausgangsverbinder geht. Das drittes Pin des Doppel-Diodengehäuses geht nach Masse. Das RC-Glied, das zwischen Ausgangssignal und Masse liegt, besteht aus einem 10kOhm-Widerstand und einem 1nF-Kondensator.
Im Diodengehäuse befinden sich offensichtlich zwei in Reihe geschaltete Dioden. Der Mittelanschluss ist der HF-Eingang. Die Diode, die dort mit ihrer Kathode angeschlossen ist, ist mit der Anode an Masse angeschlossen. Die andere Diode, die am Mittelanschluss mit der Anode verbunden ist, ist mit der Kathode am Ausgang verbunden. Dadurch haben wir eine Zweiweggleichrichtung, und die Ausgangsspannung ist doppelt so hoch, wie von normalen Detektoren.

Die Anschlüsse sind beide SMA, das ist in Ordnung, am Ausgang hätte es auch BNC getan. Der Hersteller gibt an, das die Schaltung im Vergleich zu einem normalen Detektor die doppelte Spannung erzeuge, weil sie zwei entgegengepolte HF-Dioden enthalte.
Die maximale zulässige Eingangsleistung betrage 20dBm, und der lineare Arbeitsbereich gehe bis hinauf zu 10dBm.
Detektor

Die Ausgangsspannung des Detektors ist sehr groß, aber auch frequenzabhängig. Bei 0 dBm steigt sie bis 1,5 GHz auf 730mV, fällt dann bei 2,5 GHz auf 400mV ab, steigt dann aber wieder bei 3,2 GHz auf 470mV an. Das riecht geradezu nach einem Eingangsimpedanzproblem.

Die größten Sorgen mache ich mir wegen der Eingangsimpedanz der Schaltung. Ich war nicht in der Lage das SWR zu bestimmen, da fast die gesamte eingespeiste Leistung wieder reflektiert wird. Es gibt ja in der Schaltung nichts, was für 50 Ohm Eingangsimpedanz sorgt (das ist unabhängig vom am Ausgang angeschlossenen Geräten. So einen Detektor kann man allerhöchstens mit einem SMB-T-Stück in eine Leitung einschleifen. Der Händler gab übrigens keinen Wert für die Eingangsimpedanz an.


2,4 GHz-Frequenzzähler (PLJ-8LED) ~12,04€  SO LALA

(0.1MHz~2400MHz 8LED RF Singal Frequency Counter Tester Meter Ham Radio BLUE)

Ein 8-stelliger Frequenzzähler bis 2,4 GHz für ~12 Euro? Das musste ich mir auf jeden Fall mal anschauen. Aus eigener Erfahrung weiß ich ja, dass man mit einem einfachen PIC-Microcontroller und einem geeigneten ECL-Vorteiler sowas durchaus bauen kann. Und kürzlich waren mir in chinesischen Ebay-Shops Platinen mit dem 2,4-GHz-ECL-Teiler MB506 aufgefallen. Das kann doch kein Zufall sein!

Die Baugruppe PLJ-8LED kam mit zwei Anschlusskabeln und den im den Bildern zu sehenden metallischen Abstandsbolzen.

Auf der Rückseite findet man neben dem 5V-Spannungsregler dann auch den MB506, einen 74HC151 als Quellenumschalter und einen Chip, der wohl die LEDs ansteuert. Ein PIC16F648 sitzt wohl auf der anderen Seite unter den LEDs. Sogar ein ICSP-Programmieranschluss und Lötpads für RS232 sind da. Ob die funktionieren, weiß ich nicht. Wer nach "PLJ-8LED Manual" sucht, findet auch ein Handbuch, das aber nicht vom Hersteller stammt.
Als Referenzfrequenz dient ein VC-TCXO (voltage controled temperature compensated oscillator), das ist angesichts des Preises wirklich erstaunlich.
(Der LED-Controller hat die Aufschrift TM1639. Er nimmt vom PIC16F648 die anzuzeigenden Ziffern per SPI (Pin6=Daten, Pin7=Takt) entgegen.)

Mein Zähler hat blaue LEDs, es gibt ihn aber auch mit anderen LED-Farben.

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Der Steckverbinder für das Eingangssignal lässt aber schlimmes ahnen. So ein Plastikstecker geht nur bis zu einigen 100 MHz gut.

Der Entwickler hat direkt am Stecker zwei Signalwege abgezweigt (ohne sich um Impedanz zu kümmern). Ein Signalweg ist für Frequenzen bis 60 MHz gedacht, und befindet sich auf der Oberseite der Platine (unter den LEDs) und funktioniert ganz gut.

Der zweite Signalweg für höhere Frequenzen befindet sich auf der Unterseite, und enthält den MB506. Beide Kanäle haben Vorverstärker mit dem Doppel-Gate-MOSFET BF998R. Dieser ist leider nur für maximal 1 GHz spezifiziert. Dementsprechend schlecht funktioniert der Zähler bei hohen Frequenzen. Schon bei 500 MHz ist die Empfindlichkeit unbefriedigend. Der Zähler fängt an Pulse zu "verlieren" und zeigt zu geringe Frequenzen an.

Die Grafiken zeigen den mindestens nötigen Signalpegel, damit der Zähler den korrekten Frequenzwert anzeigt. Der "untere" Kanal (für Frequenzen bis zu 60 MHz) funktioniert bis 50 MHz zufriedenstellen, darüber wird er sehr unempfindlich. Bei 57 MHz erreicht er 0dBm, und von 58 bis 60 MHz zeigt der Zähler kein brauchbares Resultat an.
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Ab 61 MHz war der High-Kanal dann brauchbar und damit der Zähler wieder empfindlich. Ich habe eine SMA-Buchse direkt am Eingangssteckverbinder befestigt, um das Maximale aus der Schaltung herauszuholen. Aber oberhalb von 500 MHz braucht man wenigstens -10 dBm Eingangssignalstärke. Bei 2,32 GHz war endgültig Schluss. Der "nackte" MB506 ohne Eingangsverstärker ist deutlich besser.

Der PLJ-8LED ist nicht als HF-Frequenzzähler ausgelegt. Seine Stärken liegen woanders. Er kann zu der gemessenen Frequenz einen festen Wert (IF bzw. ZF) hinzuaddieren oder abziehen. Dadurch kann er in Empfängern als Frequenzanzeige verwendet werden, indem er die Frequenz des Local-Oscillators (Mischer-Oszillator) misst, und die feste Zwischenfrequenz gleich mit hinein rechnet. Bei dieser Anwendung ist der Eingangspegel auch konstant, und hohe Empfindlichkeit ist nicht so wichtig. Für bis zu ~500 MHz ist die Baugruppe ok. Zwischen 50 und 60 MHz funktioniert sie nicht stabil. Das Potential des MB506 kann sie nicht ausschöpfen.

Besonders ärgerlich ist, dass ein zu geringer Signalpegel nicht zu einer eindeutigen Fehleranzeige führt, sondern der Zähler nur einen etwas zu kleinen Frequenzwert anzeigt. Dann stimmen z.B. die hinteren 3 Stellen der Anzeige nicht mehr, und man hat keine Chance das zu erkennen (es sei denn, man vergleicht mit einem richtigen Zähler). Wenn man sich auf den PLJ-8LED verlassen will, tritt man schnell in diese Falle.

Was kann man da machen? Im Prinzip muss alles, was sich zwischen Eingangsstecker und MB506 befindet, raus. Dann muss ein separater HF-Eingang an den MB506 angeschlossen werden, der vielleicht noch einen Überlastschutz bekommt.
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Ein anderes potentielles Problem ist die Stromversorgung des Moduls. Der MB506 braucht etwa 20mA, und das große LED-Display braucht noch mal deutlich mehr Strom.  Als Versorgungsspannung ist 9 ... 15V bei maximal 160 mA angegeben. Ich habe bei 10V etwa 80mA gemessen. Das bedeutet, dass dabei der analoge 5V-Spannungsregler die übrigen 5V bei 80mA in Wärme umwandeln musste. Das sind 5Vx80mA=0,4W, und damit kommt der nur durch die Platine gekühlte Chip noch gut zurecht.
Hätte ich 15V eingespeist, wären das aber schon 0,8W gewesen. Der Hersteller geht sogar von (15-5)V x 160mA = 1,6W Wärme aus. Das ist machbar, aber grenzwertig. Man sollte mit der Versorgungsspannung immer dicht an 9V bleiben, um im Dauerbetrieb kein Temperaturproblem zu bekommen.

Das blaue Display ist aus ergonomischer Sicht nur zu ertragen, wenn man davor eine stark getönte Folie setzt. Andere Farben mögen besser ablesbar sein.

Die Messgenauigkeit ist, wenn der Eingangspegel hoch genug ist, sehr gut. Der Einsatz eines VC-TCXO zahlt sich aus. Im direkten Vergleich mit meinem Rubidium Frequenznormal lag der Fehler bei einem 10 MHz Eingangssignal bei unter einem Herz. Es werden also alle 8 Anzeigestellen voll ausgenutzt.


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Autor: sprut
erstellt: 16.02.2019