Die Weiterentwicklung der integrierten Schaltkreise hat uns Bauelemente beschert, die
vor nicht allzu langer Zeit als noch undenkbar galten. Eine dieser neuartigen Funktionen
ist die sog. DDS-Technik, sie hat die Erzeugung von hochfrequenten Signalen revolutioniert.
Die Abkürzung "DDS" bedeutet "Direct Digital Synthesis" und heisst übersetzt
"direkte digitale Signalerzeugung".
Ein DDS-Generator ist -kurz gesagt- ein Signalgenerator, der laufend einen von Mikroprozessor
bestimmten digitalen Wert aufaddiert und mit dem Ergebnis dieser Addition eine Tabelle adressiert,
die dann diesen Tabellenwert an einen Digital-Analogwandler gibt, der das Ausgangssignal liefert.
Lädt man die Tabelle mit einer Sinusfunktion wird am Ausgang ein Sinussignal erzeugt.
Die Ausgangsfrequenz ist so stabil wie die des Master-Taktes für den meist ein Quarz oder
Quarzoszillator verwendet wird. Die Auflösung der erzeugbaren Frequenzen hängt von der Schrittweite
bzw. der Auflösung der internen Logik ab.
So kann man digital gesteuert mit modernen DDS-Generatoren Signale erzeugen, die von
fast 0 Hertz bis mehrere hundert Megahertz reichen und eine Auflösung von bruchteilen eines Hertz haben.
Der momentane Technologiestand erlaubt, DDS-Generatoren herzustellen die Frequenzen bis weit über
1 GHz erzeugen können.
Da der Sinus des Ausgangssignal mit steigender Frequenz aber immer weniger Stützstellen in den
Sinustabellen haben und dadurch das Ausgangssignal immer weniger einem reinen
Sinussignal ähnelt, erzeugen diese DDS-Generatoren leider auch Ober- und Nebenwellenprodukte.
Diese Ober- und Nebenwellen werden in den neueren DDS-Generatoren (wie z.B. AD9912) weitgehend durch
spezielle Logikmaßnahmen unterdrückt. Link zu Wikipedia über DDS
Durch die exakte Vorhersagbarkeit der Nebenprodukte von DDS-Generatoren kann man sie aber
auch sinnvoll nutzen, wie ein m.E. ein besonders clever entwickeltes Produkt zeigt:
Der Vektorielle Netzwerkanalyser VNWA von DG8SAQ
 Dieser vektorielle Netzwerkanalyser von DG8SAQ,
der auch die ausgezeichnete Software zum Betrieb
und Auswertung der Messergebnisse geschaffen hat,
ist rund um zwei DDS-Generatoren des Typs AD9858
von Analog Devices aufgebaut.
Der Frequenzbereich dieses Netzweranalysators reicht
von 10 kHz bis 1300 MHz.
Dieser weite Frequenzbereich ist nutzbar, weil die
beiden DDS-Generatoren so clever angesteuert werden,
dass dass die Messfrequenz jeweils durch
Mischsignale der Grundwellen bzw. Nebenwellen der
beiden DDS-Generatoren abgedeckt werden.
Als selektiver "Zwischenfrequenzverstärker" und zur
Auswertung der Amplituden- und Phaseninformaton
der resitiven 50 Ohm Messbrücke dient die
Soundkarte eines PC oder des zusätzlich erhältlichen USB-Interfaces. Die ADC-Kanäle der Soundkarte mit einer
Auflösung von 16 oder 24 Bit digitalisieren die Signale und führen Sie der Software von DG8SAQ zu, die die
gesamte Steuerung und Auswertung, mathematischen Bearbeitung bis hin zur grafischen Darstellung durchführt.
Die Software zum VNWA
Die Software VNWA von DG8SAQ ist eine Klasse für sich. Der Amateur der "nur" seine Antennenimpedanz
messen will kann das natürlich damit erledigen, aber die Software bietet weitreichende Funktionen bis hin zu
komplexen mathematischen Rechenfunktionen mit verschiedenster grafischer Darstellung, dass auch der
Einsatz in der HF-Entwicklung problemlos möglich ist. DG8SAQ hat, trotz einfachem Aufbau des VNWA die
genauigkeit des Gerätes durch die Software bis zu den machbaren Grenzen getrieben und so das Gerät
zu einem vollwertigen Netzwerkanalyser ausgebaut. Der VNWA kann an Möglichkeiten gegenüber
vielen kommerziellen Geräte der Multi-1000€ - Klasse durchaus das Wasser reichen.
In der Summation kann man feststellen, dass der VNWA in keinem Shack eines OM fehlen sollte,
der selbst Geräte baut bzw. entwickelt!
Link zu DG8SAQ
Die Hardware des VNWA
Die HF-Hardware des VNWA ist auf einer Platine aufgebaut und kommt als sehr sauber industriell gefertigte
doppelseitige Leiterplatte mit HAL-Verzinnung (Hot-Air-Levelling) und beidseitig Lötstopplack, wenn man den
kommerziell erhältlichen Bausatz von SDR-KITS aus England kommen lässt. Dieser Kit enthält
- je nach gewählter Option - nur die Platine, Platine mit Sonderbauteilen oder alle Bauelemente.
Die Bauteile sind sehr ordentlich farblich markiert, so dass auch ein in SMD-Bauteilen ungeübter OM die
richtigen Bauelemente plaziert. Hier gleich eine Anmerkung: Ich persönlich würde den Aufbau nur einem in
SMD-Bauteilen geübten OM empfehlen, da alle Bauteile vom Format 0604 sind. Das alleine wäre noch kein
Problem, aber viele der Bauelemente müssen an große Masseflächen gelötet werden und das geht nur ohne
Beschädigung der Bauelemente, wenn man entweder die Platine vorheizt (beste Methode) oder aber gezielt mit
verschiedenen Temperaturen / mehreren Lötkolben und mit Lötpaste arbeitet. Ebenfalls sind die beiden
DDS-Generatoren nicht wegen ihren kleines Rasters ein Problem sondern wegen der zwingend notwendigen
Lötverbindung des sog. "Exposed Pads" (eine große Metallfläche auf der Unterseite der DDS-IC's)
was nur korrekt funktioniert wenn man vor (!) dem Bestücken SMD-Lötpaste (aber nicht zuviel!) auf die
entsprechenden Masseflächen aufträgt. Ist das Exposed Pad nicht korrekt gelötet, kann vom defekten
DDS-Genrator bis sporadischen Ausfällen oder Frequenzsprüngen so ziemlich alles passieren.
Bedenkt man noch den nicht unerheblichen Preis eines DDS-IC's und die ggfs. notwendige Auslötarbeit,
die bei einem defekten Exposed-Pad-IC auch nicht ohne ist, sollte man sich klar darüber sein was auf
einen "zukommt" ...
Ich möchte hier nicht unnötig Angst vor der Bestückung verbreiten, es ist durchaus für einen geübten Amateur
machbar, aber man sollte sich ggfs. im OV umhören ob nicht jemand Erfahrung mit SMD-Arbeiten der genannten
Art hat und sich bei schwierigen Teilen helfen lassen um unnötige Enttäuschungen zu vermeiden.
Übrigens noch ein Tipp für alle Selbstbauer des VNWA: man sollte tunlichst die gesamte Leiterplatte während
aber vor allem nach dem SMD-Löten von Lötresten und Flussmittelresten reinigen. Nicht nur, dass die Platinen
einfach "sauberer" aussehen, nur so kann man wirklich die Qualität der Lötstellen wirklich unter einer Lupe oder
(wie ich es mache) unter einem Stereo-Mikroskop beurteilen! Manche auf den ersten Blick "gute" Lötstelle hat
sich nach der Reinigung als "geklebte" Lötstelle entpuppt.
Als Reinigunsmittel eignen sich diverse im Fachhandel erhältliche Flussmittellöser, ich persönlich verwende
seit vielen Jahren für die Leiterplattenreinigung von handgelöteten Platinen (und vieles andere mehr)
den Reiniger "CONLOC 901" mit sehr gutem Erfolg. Der Reiniger löst in sekundenschnelle alle Lötrückstände
und verdunstet - am besten durch einen Heissluftfön forciert - absolut rückstandfrei.
Im obigen Bild sieht man den VNWA fertig bestückt, hier bereits mit seinem Schirmgehäuse "eingekleidet".
Ich habe bewusst kein Gehäuse im Kit mitgeordert, da mir die Bauform des Gehäuses nicht zusagte und ich
das zusätzlich mitbestellte USB-Interface in einem separat geschirmten Gehäuseteil unterbringen wollte.
Das USB-Interface kan ich übrigens jedem empfehlen, der sich mit der Anschaffung des VNWA beschäftigt,
neben der Stromversorgung aus derm USB-Port wird auch die korrekte Ankopplung über das USB-Soundinterface
gleich mit erledigt, so dass tatsächlich nur das USB-Kabel zum Betrieb notwendig ist.
Das Schirmgehäuse habe ich aus 0.5mm Weißblech angefertigt. Zusätzlich habe ich zwischen dem Step-Up-
Konverter (links oben) / Parallel-Interface und dem RX / TX-Teil Schirmbleche eingezogen. Wichtig hierbei ist
natürlich, keine Kurzschlüsse auf den Leiterbahnen zu erzeugen. Bei der Montage des Trenn-Schirmbleches
habe ich jeweils während des Lötens einen Draht von 0.5mm untergelegt, um einen entsprechenden Luftspalt
zu gewährleisten. Glücklicherweise sind die Masseflächen so gut zugänglich, dass man problemlos das Schirmblech
mit genügend Masseverbindungen versehen kann. Der VNWA "belohnt" diese Bemühungen mit besserem
Störabstand und geringerem Übersprechen zwischen RX und TX-Teil des VNWA.
In obigem Bild sieht man den VNWA nach DG8SAQ (mit geschlossenerm Schirmgehäuse) und dem optionalen
USB-Interface eingebaut in einem ALU-Stranggussgehäuse. Beide Baugruppen sind voll geschirmt und auf einer
Trägerplatte montiert, die einfach in die Führungsschienen des Gehäuses eingeschoben wird.
 Die Front- und Rückplatte bestehen aus gefrästen
2-mm Aluminiumplatten, in die für die Beschriftungsfolien
entsprechende Vertiefungen von 0.3mm eingefräst wurden.
Die Frontplatten wurden auf meiner CNC-Maschine gefräst
und anschliessend glaskugelgetrahlt.
Die Frontfolien besteht aus einer bedruckbaren, selbst-
klebenden Kunststoff-Folie, auf die nach dem Bedrucken
mit dem Tintenstrahldrucker eine leicht genarbte, ebenfalls
selbstklebende Folie kalt auflaminiert wird.
Diese Art des Frontfolienaufbaus verwende ich mit
recht guten Ergebnissen auch bei Frontfolien mit Tastern
und auch Fenstern für LCD/LED-Anzeigen bei vielfältigen
Prototypen oder Einzelgeräten, bei denen aus Kosten-
oder Zeitgründen eine "richtige" gedruckte Frontfolie nicht
möglich ist.
Wenn das die zweite Gehäusehälfte aufgeschoben und mit der Front/Rückplatte verschraubt wird, präsentiert sich
der VNWA als schönes, handliches und sehr praktische Universal-Messgerät für den Funkamateur!
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