3D Smith chart – Diagrama Smith în 3 dimensiuni.

Diagrama Smith în trei dimensiuni.

Autori: Dr. ing. Andrei Muller (Valencia)

Prof. Dr. Alin Moldoveanu (București)

Șef lucrări Victor Asavei (Bruxelles)

Ing. info. Cristi Fleischer (Zurich)

                                                     Prezentare realizată de către YO4UQ – Cristian Colonati

Notă introductivă.

Contactul cu dr. ing. Andrei Muller și remarcabila realizare a echipei sale mi-a permis să aduc în atenția specialiștilor din electronică și radiocomunicații dar și în atenția radioamatorilor cu preocupări avansate în proiectarea și evaluarea circuitelor electronice a unui nou și performant instrument software privind elaborarea diagramelor Smith în trei dimensiuni pe o sferă Riemann. Aplicația poate trata circuitele active și pasive simultan!

Ca urmare a discuțiilor purtate, cu multă amabilitate și deschidere, Andrei a fost de acord să realizez cu ajutorul lui o prezentare a aplicației pe sit-ul Comisiei Tehnice Centrale a FRR – Federația Română de Radioamatorism http://tehnic.frr.org.ro  precum și o comunicare în cadrul lucrărilor de la SIMPO 2017 – Izvorul Mureșului.

În același spirit de colaborare cu radioamatorii din România, Andrei a oferit pentru FRR – Comisia Tehnică Centrală, un număr de trei licențe ale programului care pot fi utilizate atât pentru instruire, proiectare sau evaluari de circuite de către radioamatorii competenți în tehnica utilizării diagramelor Smith. Rămâne să se hotărască cum și către cine vor fi distribuite licențele. Feed-back-ul acestora ar trebui să fie exemple concrete de utilizare, publicabile, care să aducă elemente de instruire și un plus de competență radioamatorilor YO.

Mulțumim echipei de specialiști români care oferă ca noutate absolută un performant instrument de instruire și proiectare în electronică și radio. Dr. ing. Andrei Muller și echipa lui ne aduce în atenție un semnificativ exemplu de bună colaborare a specialiștilor români răspândiți pe meridianele mapamondului. Comunitatea radioamatorilor YO poate promova în rândul studenților din universitățile tehnice din țară cu facultăți de profil acest performant instrument.

Despre echipa de realizatori.

andreiMullerAndrei Muller (PhD) a condus echipa de crearea primului instrument grafic pentru elaborarea digramelor spațiale 3D Smith ( www.3dsmithchart.com ). În timpul în care a redactat primele articole despre acest concept  în revistele americane și engleze de telecomunicații a fost ceeat și programul pentru diagramele 3D Smith.  Acesta generalizează diagramele 2D Smith și a devenit un instrument global utilizat în proiectarea și măsurarea circuitelor de înaltă frecvență (amplificatoare, antene, filtre, rețele de adaptare).

Articolele “A 3D Smith chart based on the Riemann sphere for active and passive microwave circuits”, publicată în 2011 în IEEE Microwave și Wireless Components Letters și ”The 3D Smith chart and Its Practical Applications”  în Microwave Journal 2012 descriu conceptul care se utilizează pentru diagramele pe o sferă astfel: emisfera de nord pentru circuitele pasive (diagramă clasică Smith), emisfera sud pentru circuite active (cu rezistență negativă), pe est componentele inductive, pe vest cele capacitive, în timp ce circuitele rezistive pure sunt pe meridianul Greenwich.  Articolul din 2014, ”Appollonius  Unilateral  Constant Power Gain circles on 3D Smith charts”, publicat în Electronic Letters, impreuna  cu articolul din 2017 ”Extended Capabilities of the 3D Smith chart with group delay and Resonator Quality factors” publicat in cea mai prestigioasa revista academica din domeniu din lume – IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques extind conceptul.

În august 2016, în Microwave Journal, Andrei propune prima diagramă “Hyperbolic Smith” pentru designul vizual simplu, compact, a tuturor tipurilor de circuite de înaltă frecvență din interiorul unui cerc, bazat pe o singură ecuație. Diagrama 3D Smith poate trata parametrii S, cercurile de stabilitate ale amplificatorului, adaptarea, precum și factorii de calitate. Între timp, inginerii informaticieni Alin Moldoveanu, Victor Asavei, Cristi Fleicher, profesorul Stepan Lucyszyn de la Imperial College Londra și matematiciana Esther Sanabria (Valencia) s-au alăturat lui Andrei într-o lucrare comună. În articolul din 2015, o nouă aplicație a diagramei 3D Smith este evidențiată, în principal o nouă capacitate (încă necunoscută), care să trateze întârzierile grupului negativ. Noile capabilități ale instrumentului au fost prezentate de Andrei la conferința Asia Pacific cu microunde din Nanjing, în decembrie 2015.

Instrumentul 3D (lansat oficial in mai 2017) este o generalizare corectă a clasicului “Smith chart-2D” care este utilizat în principal pentru circuitele pasive. Instrumentul grafic 3D Smith poate trata circuitele active și pasive simultan, cu cercuri de stabilitate ale amplificatorului, porturi complexe care se adaptează  și cu alte fenomene noi.

Instrumentul urmărește să completeze instrumentele clasice 2D Smith folosite în cursurile de telecomunicații din lumea întreagă și să devină un instrument rapid pentru a ajuta la proiectarea vizuală a circuitelor cu microunde, cum ar fi: amplificatoare, antene, rețele de adaptare sau filtre.

La inițierea eforturilor începute în 2011, inginerii informaticieni Alin Moldoveanu (profesor universitar), Victor Asavei (sef de lucrari / Bruxelles), Cristi Fleischer (Zurich) nascuti in București, respectiv în Drobeta Turnu-Severin și Sibiu, au contribuit în ultimii ani și la extinderea capacităților diagramelor precum si la realizarea primului software comercial 2017.

Andrei Müller s-a născut în București și a absolvit Politehnica din București. A obținut un doctorat în domeniul telecomunicațiilor (12/2011), pentru care a absolvit mai multe stagii în Munchen (18 luni), Africa de Sud (3 luni) și în Spania la ”Pure and Applied Mathematics Institute Valencia-Spania” (7 luni).  A ocupat un post de 1 an în Brest / Bretania / Franta (2012) în proiectarea filtrelor SIW într-un proiect de cercetare fiinantat de armata franceza.

In intervalul 2013-2017 Andrei a obținut și condus un proiect al Uniunii Europene la Centrul de Inovare a Telecomunicațiilor din Valencia, “Efficient Synthesis and Design of Reconfigurable MEMS-based Band-Pass Filters in SIW Technology” / “Sinteza și proiectarea eficientă a filtrelor de bandă reconfigurabile MEMS bazate pe tehnologia SIW”, privind sinteza filtrelor reconfigurabile pentru aplicații prin satelit iar din mai 2017 a lansat firma 3D Smith chart tools S.R.L. care comercializeaza programul dezvoltat împreună cu Alin, Victor si Cristi.

In prima lună de la lansare software-ul este cel mai popular în Statele Unite și Canada (51% dintre clienți), în Europa fiind folosit de primii utilizatori curioși în Franța, România și Spania. în Asia, Japonia este prima țară care l-a achiziționat iar din emisfera sudică primul client este din Ecuador.

             Prezentare generală a aplicației în cinci imagini.

01_3D-horz

02_3D-horz

03_3D-horz

04_3D-horz 05_3D-horz               Principalele module și funcțiuni.

Active & Passive Circuits.

Works for all active & passive microwave circuits, even with negative resistance! South hemisphere for negative resistance, North hemisphere for positive resistance, East inductive, West capacitive

Circuite active si pasive.

Funcționează pentru toate circuitele de microunde active, pasive chiar și cu rezistență negative! Emisfera de Sud pentru rezistență negativă, Nord emisfera de rezistență pozitivă, element inductiv pe Est iar pe Vest capacitiv.

Amplifier Stability circles.

Unconditionally stable: south hemisphere. Infinity becomes compact. Circles which are never closed on the Smith chart get together in the South hemisphere.

Cercurile de stabilitate ale amplificatoarelor.

Necondiționat stabilă: emisfera sudică. Infinit devine compact. Cercuri care nu sunt închise pe graficul Smith se reunesc în emisfera de Sud.

3D Unilateral transducer gain & group delays & quality factors.

3D Space surrounding the chart is used to plot power gains too. Can be displayed over the constant gain circles which are on the surface.

3D Traductor unilateral de amplificare, de intarzie grup si factori de calitate.

Spațiul 3D din jurul diagramei este utilizat pentru a afișa câștigurile de putere. Pot fi afișate pe suprafață cercurile cu câștig constant.

2D & 3D mode, Z-Y Smith charts

Match circuits on 5 constant resistance, reactance, conductance, susceptance and constant reflection coefficient’s magnitude circles. Choose from the 5 paths (of r,x,g,b,lat constant) and add normalized r,x,g,b, /stubs equivalents or lossless transmission lines

2D & 3D, Z-Y diagrame Smith

Circuite acordate cu 5 constante: rezistență, reactanță, conductanța, susceptanta și cercuri ale coeficientului de reflexie de magnitudine constantă. Alegeți din cele 5 trasee (r, x, g, b, lat constante) și se adaugă r, x, g, b (ce corespund rezistentelor , condesatoarelor si bobinelor in configuratie serie ( r,x) sau paralelel ( g,b) ) / stuburi echivalente sau segmente de linie fără pierderi.

S parameters

Any s1p and s2p files can be imported (touchstone format). Parameters are plot on both 2D&3D Smith charts in Z/Y reconfigurable format.

Parametrii S

Oricare fișiere s1p sau s2p pot fi importate. Parametrii pot fi tipăriți în ambele tipuri de diagrame 2D sau 3D în formatul reconfigurabil Z/Y. (impedanta/admitanta)

Dynamic frequency sweep & complex ports

The tool proposes a dynamic frequency sweep to tune live the device under study. The ports have complex characteristic impedances too. The tool can deal with voltage reflection coefficient / power wave.

Baleiaj dinamic de frecvență & porturi complexe.

Instrumentul propune o baleiere dinamică a frecvenței la care se face acordul schemei în studio. Porturile pot avea impedanțe caracteristice complexe. Instrumentul măsoară coeficientului de reflexie pentru tensiune sau putere.

                Din luna mai, de când s-a lansat produsul ”3D Smith chart”, acesta a fost achiziționat cu prioritate în Statele Unite, Canada, Japonia, Franța, Spania, Ecuador, România. Presigioasa revistă Microwave Journal din SUA semnalează și ea realizarea echipei lui Andrei.

http://www.mwrf.com/software/smith-chart-enters-new-dimension-pdf-download

                Autorii așteaptă informații privind funcționarea programului, realizări și comentarii la adresele specificate în prospect.

                Link-uri și documentații

Postările cu prezenta documentație și link-uri semnificative se pot găsi și la:

                http://tehnic.frr.org.ro

                https://colonati.worpress.com

                https://yo4uq.jimdo.com

În sit-uri se vor găsi:

http://www.3dsmithchart.com/#testimonials

 

 

Posted in HamRadio - Radioamateur | Leave a comment

Programul DroidPSK – manual de utilizare pentru comunicații digitale cu telefoane inteligente și tablete.

Programul DroidPSK – manual de utilizare.

2sDroidPSK este o aplicație pentru lucrul în modurile BPSK31 & BPSK63 (Rx & Tx) cu microfon încorporat și difuzor sau printr-o conexiune prin cablu între transceiver și interfața WolphiLink sau o altă interfață. Cascada (waterfall)  prezintă spectrul de frecvență de la 100Hz la 2500Hz. Recepția se face simplu, glisând cursorul cascadă pe semnalul PSK iar DroidPSK va începe decodarea. Pentru transmiterea de caractere sau de mesaje acestea pot fi introduse de la tastatura sau din 20 de macrocomenzi disponibile pentru a stoca texte standard cum ar fi: “numele și QTH” și “info stație”. Cuvinte cheie macro, cum ar fi: <my:callsign> , <my:name>, <my:age>, <my:qth>, < my:locator> etc. pot fi utilizate în macro-uri. DroidPSK conține de asemenea un jurnal LOG în format ADIF de export și de import QSO-uri, precum și posibilitatea de căutare a unui indicativ. Manualul original în limba engleză este disponibil la adresa:

 http://www.wolphi.com/droidpsk/manual/

 și poate include adăugiri sau actualizări care nu sunt prezentate în prezenta expunere.

02_programul-droidpsk-manual-de-utilizare  partea 2-a software

Posted in HamRadio - Radioamateur | Leave a comment

WolphyLink – Interfață pentru comunicații digitale cu tablete și telefoane inteligente.

WolphyLink – Interfață pentru comunicații digitale.

YO4UQ – Cristian Colonati

wlinkWolphiLink este o interfață pentru conectarea unui transceiver la echipamente de calcul moderne, portabile, de tipul ”smartphone” sau ”tablete” funcționând sub sistemul de operarea Android pentru realizarea de QSO-uri în sistemele de comunicații digitale. În telefoanele inteligente sau în tablete pot funcționa aplicații software care să recepționeze și să transmită emisiuni digitale. Programul dezvoltat și utilizat pentru aceste sisteme hard-soft este orientat către utilizarea în ”portabil” datorită dimensiunilor și greutății foarte mici a echipamentului se numește Droid. Programul are variante pentru emisiunile PSK31 și PSK63 (DroidPSK), pentru RTTY (DroidRTTY) și chiar pentru SSTV (DroidSSTV).

01_articol_wolphylink_new

 

Posted in HamRadio - Radioamateur | Leave a comment

Lucrul cu mai multe sisteme de operare pe același calculator

Lucrul cu mai multe sisteme de operare pe același calculator

YO4UQ – Cristian Colonati

Majoritatea programelor de calculator utile activității radioamatorilor: pentru concursuri, pentru evidența legăturilor – log-uri, software pentru comunicații digitale și alte utilitare, sunt construite sub sistemul de operare Windows. Evoluția acestui sistem de operare, cel puțin în versiunile Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 și mai recent Windows 10, a forțat atât o adaptare a aplicațiilor cât mai ales a utilizatorilor la modificările survenite în manevrabilitatea din interiorul sistemelor de operare.

Această evoluție software și hardware a impus și modernizarea sub cele două aspecte a configurațiilor de calcul din dotarea radioamatorilor. Pentru a veni în ajutorul celor care folosesc în activitatea radio calculatoarele (și nu numai acolo) vă vom prezenta o soluție care să vă ajute la o adaptare mai ușoară la acestă evoluție accelerată în informatică.

În același timp se creează o situație mai bună și mai sigură în protecția și organizarea datelor și programelor utilizate în diverse scopuri. La întrebările colegilor noștrii încercăm să răspundem cu o soluție concretă, aplicată, simplă și economică de adaptare la evoluția tehnologică din domeniu.

Lucrul cu mai multe sisteme de operare pe același calculator

 

Posted in HamRadio - Radioamateur | Leave a comment

Banda de 5 MHz și experimentul de propagare în YO.

Banda de 5 MHz și experimentul de propagare în YO.

Propunere de antene – YO4UQ – Cristian Colonati

Recent Federația Română de Radioamatorism și ANCOM au convenit ca și în YO să se înceapă testele de comunicații și propagare pe teritoriul României în banda de 5 MHz. Ca și în multe alte state ale lumii banda de 5 MHz va fi momentan destinată comunicațiilor de urgență. Probabil că în timp ea va putea fi folosită și ca bandă de trafic obișnuit. De regulă acum sunt agreeate și recomandate emisiunile digitale de bandă îngustă.

Ținând cont de evoluția ciclului solar 24, banda de 5 MHz s-ar putea să devină o bandă interesantă în următorii 10 ÷ 15 ani când propagarea în benzile superioare se ”stinge”. Alte câteva motive mă îndeamnă să fiu optimist în vederea alocării benzii de 5 MHz în folosul serviciului de amator:

  • Presiunea comunității radioamatorilor din întreaga lume prin IARU către ITU și conferințele WARC.
  • Presiunea fabricanților de echipamente și materiale radio pentru acest nou segment de utilizatori, precum și
  • Migrația masivă a comunicațiilor industriale și de bussines în frecvențele ultra înalte și pe fibră optică.

În România, pentru experimentări, s-a alocat provizoriu o bandă de 3 kHz (5.362,5 ÷ 5.365,5 kHz) cu recomandarea unor moduri de lucru digitale. Indiferent de modurile de lucru și puterile aprobate (inclusiv cu limitele de EIRP – Equivalent Isotropically Radiated Power, de 15watt pentru ITU Reg.1) acest nou segment de frecvențe va avea nevoie de antene. Ca la orice început vom încerca să propunem un pachet de antene filare simple și ieftine cu o orientare majoră către o dimensionare pentru spații relativ reduse. Credem că în acest fel putem oferi soluții de lucru și celor care nu au spații suficiente, în special în aglomerările urbane.

Banda de 5 MHz și experimentul de propagare în YO

Balun_2la1_TOT

Urmează fișierele .NEC care pot fi excutate cu programul de simulare / proiectare 4NEC2. După descărcare schimbați extensia fișierelor din [nume].doc în [nume].nec și executați cu 4NEC2.

5MHZ_Dipol_Inductiv_15uH_coat

5MHz_Dipol_Simplu_coat

5MHZ_InvV_inductiv_coat

5MHZ_InvV_inductiv_coat_V2

5MHz_InvV_simplu_coat

5MHz_U_15uH_coat

5MHz_U_10uH_coat

5MHz_U_25uH_coat

Posted in HamRadio - Radioamateur | 1 Comment

Evaluarea antenelor SKY Wire Loop și Delta Loop orizontal.

Prezentarea “pas cu pas” a programului de simulare 4NEC2.

Mulți dintre prietenii și colegii noștrii de “hobby” ar fi curioși și ar dori să știe cum funcționează antenele filare simple pe care le folosesc. Alții poate că își doresc să experimenteze antene noi adaptate ambientului și dimensiunilor spațiului de care dispun. În afara capitolului 6.9 din cartea “RADIOTEHNICĂ” a lui Florin YO8CRZ, nu îmi aduc aminte să fi văzut până acum o expunere sistematică , simplă, care să vină în ajutorul celor care doresc să evalueze o antenă filară existentă sau să determine înainte de construcția ei fizică parametrii de funcționare ai unei antene noi.

Cineva îmi spunea că programul 4NEC2 este complicat și ar fi mai bine să ne referim la ceva mai simplu. După cum vom vedea și programul 4NEC2 poate începe cu evaluarea unor construcții simple iar pe măsura creșterii îndemânării și testarea diverselor funcțiuni poate acoperii soluții din ce în ce mai complexe.

Vom încerca să aducem în atenție două antene filare descrise cu lux de amănunte în literatura de specialitate și în vastele dimensiuni ale Internetului și folosite în decursul timpului și de radioamatorii din România.

4NEC2 Evaluarea antenelor SKY Wire lopp și Delta Loop orizontal

Tutorial_4NEC2_PARTEA 1-a

Tutorial_4NEC2_PARTEA 2-a

Tutorial_4NEC2_PARTEA 3-a

Fisiere_4NEC2   după descărcare transformați din doc in rar și decompresați pentru folosire.

Posted in HamRadio - Radioamateur | Leave a comment

Comanda complexă a transceiverelor Yaesu din tastatura calculatoarelor.

Marea majoritate a radioamatorilor s-au familiarizat deja cu interfața CAT – Computer Aided Transceiver – a echipamentelor de emisie-recepție din generația anilor 2000. Cerințele solicitate de marile concursuri precum și apariția comunicațiilor digitate au făcut din conexiunea CAT, între stația de radio și calculator, o componentă aproape indispensabilă. Ne ajută la comanda PTT, la afișarea exactă a frecvenței, ajustarea puterii de lucru, schimbarea benzilor și a modului de lucru precum și alte facilități realizabile din ecranul calculatorului fără a mai fi nevoie să “butonăm” fizic transceiverul.

Nutresc convingerea că “marii competitori” au studiat cu atenție documentațiile privitoare la CAT oferite de cartea echipamentului din dotare și au pătruns toate facilitățile pe care le oferă aceste interfețe în creșterea performanțelor de operare. Pentru “marele public YO” vom încerca însă să prezentăm un aspect mai puțin cunoscut sau mai puțin detaliat în articole sau în postările scrise, găzduite de site-urile sau grupurile de discuții ale radioamtorilor YO.

Ne vom referi la echipamentele Yaesu pe care le-am analizat, care au o răspândire semnificativă în spațiul radioamatorilor YO și pe care am putut testa practic o parte din facilitățile CAT. Au fost analizate documentațiile transceiverelor FT-450, FT-950, FT-2000, FTDX-3000 și FTDX-5000. Titlurile documentațiilor de firmă referitoare la CAT sunt prezentate în Anexă și se găsesc în site-ul Yaesu la fiecare tip de echipament în tabul Files.

Testările practice au fost făcute pe “mezinul” seriei „molecularul” FT-450 din dotare. Este de menționat faptul că în toată seria Yaesu principiile de funcționare rămân neschimbate. Se fac numai adaptări privind numărul și semnificația comenzilor funcție de tipul echipamentului.

Descrierea în continuare, cu exemple concrete, a procedurilor de parametrizare și funcționare rămâne să fie dezvoltată și adaptată de către fiecare utilizator (dacă dorește) funcție de echipamentul de care dispune, posibilitățile acestuia, priceperea și dorințele personale de funcționare. Ca o primă informație importantă se poate afirma că practic nu mai este nevoie ca transceiverul să fie permanent “butonat” fizic din panoul frontal ci poate fi condus practic din tastatură. “Cârcotașii” vor spune că plăcerea lor este să butoneze panoul frontal dar uită că tot ce este mecanic și se mișcă, mai deveme sau mai târziu, se uzează. Comenzile prin CAT nu mai uzează nimic ci totul se comută electronic. În plus în cadrul unui panou încărcat de butoane secvențele de tastare devin complicate și greu de ținut minte.

Încercăm să realizăm pentru dumneavoastră o descriere pas cu pas a instalării și funcționării unei conexiuni de comandă și control a transceiverului FT-450 din tastatura calculatorului PC. Reamintim că aceiași procedură este valabilă și pentru celelalte echipamente din seria Yaesu.

Comanda complexă a transceiverelor Yaesu din tastatura calculatoarelor

PCC1    PCC2    PCC3    PCC4    PCC-450_V113

PCC-450_Reference_Manual

NOTĂ Pentru fișierele PCC1 – PCC4 se va schimba tipul fișierului din doc in rar și se vor decompresa pentru a putea fi folosite. Pentru PCC-450_V113 se va schimba din docx in zip și se va folosi după decompresare. Blogurile WordPress nu acceptă fișiere rar sau zip și atunci le schimbăm terminația pentru a le putea posta.

Posted in HamRadio - Radioamateur | Leave a comment