IP3 Messungen

  • Hallo


    Im Rahmen von meinem TRX2012 Projekt habe ich mich mit Messungen der Intermodulation auch von hohen Interceptpunkten beschäftigt und gerade nochmals mein Basteltagebuch zu diesem Thema überarbeitet.
    Vielleicht ist es auch für euch interessant:
    http://www.bartelsos.de/dk7jb.php/ip3-messungen


    Grüße Jörn

  • Hallo Jörn,


    vielen Dank für die schöne Zusammenfassung und das Beisteuern vieler eigener Ideen. Habe Deine Doku gleich mal abgespeichert.


    Zwei Anmerkungen möchte ich machen - Du kannst mir sicher dazu noch etwas sagen:


    1) Ich habe jetzt noch nicht bis ins Detail gelesen, aber wozu sind die Tiefpässe bei der IM-Messung gut? Auch Schnorrenberg schließt an seine Generatoren für den IM-Messplatz Tiefpässe nach. Er ging davon aus, dass gemäß der mathematischen Beziehung die Frequenzen 2 * f1 +/- f2 usw. die doppelten der Eingangsfrequenzen für präzise Ergebnisse zu unterdrücken sind. Dabei hat er (und manch anderer) jedoch nicht beachtet, dass das nur die mathematische Beziehung ist, wogegen in der Realität die Frequenzen 2 * f1 und 2 * f2 in der dritten Potenz (der Potenz der Entstehung der IM3) gar nicht vorkommen! Also sind - wenn das der Grund ist für das Anschalten der Tiefpässe - diese völlig unnütz. Auch bei der Messung von Mischern, die per se alle Mischprodukte und deren Oberwellen erzeugen, ist die Vorschaltung von Tiefpässen im Prinzip sinnlos. M. E. sind die Tiefpässe insofern eher schädlich, als sie eine breitbandige Anpassung an 50 Ohm und eine breibandige Isolation ausschließen.


    2) Der Grund, warum auch ich in meinen ersten Jahren im QRL, wo ich mich intensiv mit IM-Messungen beschäftigte, diese für Quarzfilter immer falsch (zu niedrig) bestimmte, war, dass der Kombiner bei nur schmalbandigem Abschluss und daher breitbandigem Fehlabschluss (das gilt allgemein für alle selektiven Schaltungen) einen Gutteil seiner Isolation einbüßte und daher das IM-Produkt zu hoch und daher der IM-Abstand zu gering ausfiel. Darauf ist sehr sorgfältig zu achten und es ist sinnvoll, hier das Messobjekt stark vom Kombiner zu entkoppeln.


    73, Uli, DK4SX

  • Hallo Uli,


    schön mal wieder von dir zu hören. Ich bin gespannt, ob meine Antwort ausreichend ist, da sie noch etwas unstrukturiert ist.


    Du hast richtig die Problematik mit dem schmalbandigen Abschluss bei Messungen an Quarzfiltern beschrieben. Ich stimme dir voll zu ;-). Wenn man sich viele Schaltungen von Empfängern ansieht, sieht man häufig einen Mischer, der mit einem Diplexer abgeschlossen wird und anschließend gleich den Quarzfilter. Hier wird der Mischer dann trotz Diplexer nicht richtig abgeschlossen und man erzeugt so schlechtere IP3-Werte. Hier fehlt dann ein guter breitbandiger Trennverstärker.


    Wenn ich mit großen Pegeln arbeiten möchte, verstärke ich die Signale vom HF-Generator mit Vorverstärkern und 1W-PAs. Hierbei treten natürlich bei Vollausteuerung viele starke Oberwellen auf. Jetzt kann man sich natürlich die Frage stellen, ob sie stören können. In den meisten Fällen wohl eher nicht.
    Wenn man aber alles am Anschlag betreibt, weil man Verstärker vermessen möchte, die einen IIP3 von über +40dBm haben oder man Bandfilter vermisst und sie mit +10dBm beaufschlagt und dann nach Intermodulationsprodukten kleiner -100dBm sucht, möchte ich sicher sein, dass nicht irgendwelche Störungen mit das Leben schwer machen. Es soll einfach nur eine Fehlerquelle ausgeschlossen werden, indem die Messanordnung entlastet werden soll. Siehe hierzu auch die folgenden Text zu den Quarzfiltern.


    Meine Tiefpässe haben ein sehr gutes S11 und S22 und reichen eher die vermutlich mittelprächtige Anpassung der PAs weiter. Am Eingang des Combiners sind dann, wie du auch geschrieben hast, wieder Dämpfungsglieder notwendig.


    Auch wenn ich auf die Dämpfungsglieder verzichte, ist es mir noch nie gelungen Eigen-Intermodulationsprodukte nachzuweisen. Da begrenzen eher die Maximalleistung von meinem Combiner und mein Spektrum Analysator (HP8594Q) das Messgeschehen. Auch mit einem modernen SA von R&S ist es mir nicht gelungen.


    Die Vermessung von Quarzfiltern sind eine spezielle Sache. Auch hier stimme ich dir zu. Hier würde ich das schaltbare Dämpfungsglied (am Ausgang des Combiners) möglichst groß einstellen. Vermutlich reichen hier 12 dB noch nicht aus, wenn man IPs von bis zu +40dBm sicher messen können möchte. Letztlich ist es aber egal, wo am Combiner die Dämpfungsglieder sitzen.


    Im Sperrbereich würde ich bei Quarzfiltern für die beiden Doppeltöne Signale von bis zu 0dBm wählen.


    Auf der kommenden UKW Tagung wird Henning Weddig einen Vortrag zu IP3-Messungen an Quarzfiltern halten.


    Wenn man bei Mischern IP3-Werte von größer +40dBm messen möchte, muss der Mischer am Ausgang erst mit einem 10-20dB Dämpfungsglied abgeschlossen werden. Nun muss dann ein guter Tiefpass folgen. Fehlt dieser Tiefpass, wird aufgrund der ganzen Störungen der Eingangsmischer des Spektrum Analysators völlig überfahren. Bei Messungen an Mischern habe ich diese Übersteuerung des SA-Eingangsmischers schon nachweisen können (TRX2012 Baumappe Band 1 Seite 84 Kapitel 6.2.1.). Das ist auch der Grund, warum ich bei anderen Messungen auf die Tiefpässe vor dem Combiner nicht verzichten möchte. Der für den Spektrum Analysator angegebene Bereich von 75dB (bei meinem SA) gilt auch nur für ein Doppeltonsignal und nicht für ein ganzes Spektrum.


    Ich freue ich schon auf deine Antwort und möchte dich bitten meine Dokumente sehr konstruktiv kritisch zu lesen.


    Wenn du nichts dagegen hast, werde ich diese Korrespondenz mit in das Basteltagebuch aufnehmen. Sie ist für andere Leser bestimmt sehr interessant und ruft dann weitere interessante Antworten hervor. Änderungswünsche kann ich dann natürlich hinterher immer noch berücksichtigen.


    Grüße Jörn

  • Hallo Uli,


    ich werde meine Messanordnung mal so weit verschlechtern, bis die ersten Eigen-Intermodulationsprodukte auftreten und mit einem Richtkoppler zwischen dem Ausgang des Combiners und dem Dämpfungsglied messen. Mal sehen, auf welche Ergebnisse ich dann stoßen werden. Man muss doch seine eigene Messanordnung irgendwie gezielt in die Knie zwingen können ;) .
    Vielleicht kann ich ja doch auf die Tiefpässe verzichten. Wie schon ausgeführt sind Messungen an Mischer ein Spezialfall, bei dem Besonderheiten beachtet werden müssen. Wir wollen hier aber "nur" IP3-Werte an Quarzfiltern bestimmen und die Grenzen der eigenen Messanordung genauer erkunden.


    Grüße Jörn



    Hinweis: die Rückflussdämpfung eines am Ende offenen oder kurz geschlossenen 10 dB Dämpfungsglieds beträgt 20 dB. Bei Abschluss mit anderen Impedanzen kann es nur besser werden.

  • Hallo Jörn,


    zuerst mal weiterhin viel Erfolg! Ich stimme grundsätrzlich zu, am AUSGANG eines Mischers Tiefpässe anzuordnen, um den Specki nicht zu überlasten. Aber auch da - und das schreibst Du ja selbst - sollte der Mischer im Idealfall ja zuerst mit einem funktionierenden Diplexer abgeschlossen werden und dann untersucht werden, ob dessen Breitbandabschluss nicht durch die Tiefpässe kompromittiert wird. Manchmal ist es ein Teufelskreis, in dem man sich bewegt und in dem jeder Schritt sehr gut überlegt und verifiziert sein sollte. Ich nehm keinem übel, wenn da manchmal nicht das rauskommt, was erwartet wird. Auch die Profis machen genügend Fehler...


    Wobei man natürlich auch die IP3s im Kontext betrachten muss. Was nützt ein Empfänger mit perfektem IPE3, dessen IPE2 durch Schaltdioden so mangelhaft ist, dass man doch nur Störeffekte hört? Gutes Beispiel: der gerade bei ebay angebotene Watkins-Johnson WJ-1000. Einer der schlechtesten Empfänger (und teuer dazu), den ich je auf dem Tisch hatte. Und er wurde tatsächlich durch den zusätzlich eingebauten Preselektor noch schlechter!!!


    73, Uli, DK4SX

  • der gerade bei ebay angebotene Watkins-Johnson WJ-1000. Einer der schlechtesten Empfänger (und teuer dazu), den ich je auf dem Tisch hatte


    Diese Empfänger wurden in USA als WJ-8711 in den 90ern von der NSA und anderen Dreibuchstaben-Organisationen in Mengen beschafft (5000$)
    Lustiges am Rande: die Schlapphüte beziehen sich in einem internen Papier (pdf) (keine Angst, ist nicht von Mr. Snowdon) auf den Receiver Test der American Radio Relay League!


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

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  • Hallo,


    die angekündigte Überprüfung der Messanordnung wurde durchgeführt und das Basteltagebuch nochmals überarbeitet.
    Nun kann auf die Tiefpässe verzichtet werden. Messungen von IP3-Werten bis +45dBm sind auch so sicher möglich (WorstCase). Das reicht allemal aus ;-).
    http://www.bartelsos.de/dk7jb.php/ip3-messungen


    Eure interessanten Antworten werde ich auch noch mit aufnehmen.


    Grüße Jörn