Podporujem Kódex DX správania

sobota 12. decembra 2015

Kalibrácia miniVNA 3p2 od SP3SWJ                                                                                                                                                                                                                        


Dosť veľa rádioamatérov má doma vektorový anténny analyzátor miniVNA 3p2 1-60 MHz od Jarka SP3SWJ a Fera OK1NOF podľa IW3HEV, prípadne si ho sami poskladali na základe Ferovej dokumentácie. V oboch prípadoch neskalibrovaný analyzátor zmeria pri záťaži 300 Ω PSV asi 5,0 a |Z|=250 Ω a pri záťaži 50 Ω PSV=1,08 a |Z|=47 Ω. Aby pri kontrolnom meraní záťaže 300 Ω naozaj zmeral PSV 6,0 a |Z|=300 Ω treba ho hardwarovo skalibrovať.  MiniVNA 3p2 sa dá skalibrovať (nastaviť) tak, že v rozsahu záťaží 10-300 Ω bude merať s presnosťou pár percent.
  
              Kalibrácia môže byť jednoduchá a zložitejšia. Najskôr si pripravíme záťaže v BNC konektore o hodnote 0 Ω (skrat), 16,666 Ω (tri 100 Ω rezistory paralelne), 50,0 Ω (dva 100 Ω rezistory paralelne), 75 Ω (dva 150 Ω rezistory paralelne), 100 Ω a 300 Ω (dva 150 Ω v sérii). 

Výrez dosky analyzátora v okolí obvodu AD8302
          Kalibráciu analyzátora robíme zmenou hodnôt súčiastok v okolí obvodu AD8302. Ochranné diódy LL4108 môžu byť SMD 0603, minimelf alebo aj klasické 1N4148.

Jednoduchá kalibrácia

              Rezistory R15 a R16 majú hodnotu 51 Ω a k rezistoru R16 paralelne pripojíme rezistor 1 kΩ. Ako to spraviť Vám pomôže obrázok, kde je výrez dosky okolo obvodu AD8302. Rezistor 1 kΩ opatrne prispájkujeme na rezistor R16. Na obrázku, je to ten spodný rezistor s označením PHASE.


Zložitejšia kalibrácia podľa SP3SWJ

Na miestach R15 a R16 vytvoríme sendviče 100 Ω //220 Ω //220 Ω a kalibrujeme  pridávaním paralelných rezistorov. Pri kalibrácii PHASE zaťažíme miniVNA rezistorom 50 Ω, rozsah rozmietania zvolíme 1-60 MHz a zaklikneme okienko PHASE. Paralelným rezistorom k R16 sa snažíme nastaviť čo najplochšiu krivku v okolí 90 stupňov.  Pri kalibrácii MAGNITUDE sa snažíme paralelným rezistorom k R15 nastaviť čo najpresnejšie meranie |Z|, alebo Rs, v bodoch 16,666 Ω, 50 Ω a 300 Ω. Výsledná hodnota rezistorov vyšla autorovi SP3SWJ R15=48,5 Ω (51Ω //1 kΩ) a R16=50,2 Ω (51Ω //3,3 kΩ). V tomto kroku sa musíme trpezlivo pohrať s rezistormi, lebo nastavenie PHASE ovplyvňuje aj MAGNITUDE. Mne sa najlepšie podarilo kalibrovať s hodnotami R15==100 Ω//100 Ω a R16=100 Ω//100 Ω//1 kΩ. Meranie je presné v rozsahu 10-150Ω  ± 2 Ω a 150-300 Ω ± 4 Ω.

Posledný krok kalibrácie analyzátora je pripojenie kapacitného trimra 1-20 pF paralelne k výstupnému konektoru VNA OUT. Nastavíme ho takto: rozmietanie 1-60 MHz, záťaž 50 Ω a klikneme na RL. Kapacitu trimra nastavíme na maximálne RL (najmenšiu výchyľku RL). Obyčajne stačí hľadať minimum na frekvencii 60 MHz.

Takto skalibrovaný miniVNA meria na úrovni drahších VNA, napríklad miniVNA (1-180 MHz) alebo miniVNA Pro BT (1-200 MHz) od IW3HEV, hoci tie majú podstatne lepšie programové vybavenie.

Zopár rád pri základných meraniach antén:
   -     nastavíme rozsah rozmietania a vstupný konektor zaťažíme anténou
   -     klikneme základné merania SWR, |Z|, Rs a Xs. Grafický priebeh meraní je informatívny, správne  sú hodnoty v tabuľke MARKER1 a MARKER2 pre dané frekvencie.
   -   SWR je nameraná hodnota PSV, |Z| je absolútna hodnota meranej impedancie,             Rs je reálna časť meranej impedancie, Xs je imaginárna časť meranej impedancie
   -   komplexná hodnota meranej impedancie je Rs +jXs
   -    rezonancia meranej antény je frekvencia, pri ktorej je Xs=0, čiže nie tá, kde je minimum PSV   
   -    RL je spätný útlm, čo je alternatívne meranie ku meraniu PSV                                     - pri meraní tej istej antény s použitím skalárneho analyzátora NWT500 + PSV môstik zmeriame len hodnoty PSV a |Z| a zmerané hodnoty sú úplne rovnaké ako pri meraní s miniVNA

Zložitejšie merania alebo analýzy môžeme robiť v programe Zplots od AC6LA. Namerané hodnoty analyzovanej antény pomocou MiniVNA si uložíme vo formáte .csv a potom si ich načítame do programu Zplots.

Záver
            Analyzátor miniVNA 3p2 je dobré zariadenie, len ho treba skalibrovať a naučiť sa s ním merať. Meria presne do PSV=6, teda v rozsahu impedancií 10-300 Ω na frekvenciách 1,8 - 30 MHz..