Vector Analyzer Antenna Analyzer

Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Vector Analyzer Antenna Analyzer

Inlägg av 4kTRB »

Vilken av de här Nano-varianterna är så pass bra att de är riktigt användbara?
Exempelvis....https://www.ebay.com/itm/255192343390?_ ... 0903.m5276

Eller om jag har fokus på antenner, en Anritsu Sitemaster S114c http://www.anritsusitemasterconnection.com/S114c.php ?
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 905
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Vector Analyzer Antenna Analyzer

Inlägg av mankan »

Vad har du för krav? Frekvensområde? Dynaik? Osv...
Jag är nöjd med min NanoVNA 2 ombyggd till en + med 4"-skärm.
Kort sagt är de mycket användbara.
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Vector Analyzer Antenna Analyzer

Inlägg av 4kTRB »

Sitemaster S114c:s spec, passar mig som radioamatör.
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 905
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Vector Analyzer Antenna Analyzer

Inlägg av mankan »

Gissar att du får en NanoVNA 2 + en TinySA för en bråkdel av vad Anritsun kostar
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Vector Analyzer Antenna Analyzer

Inlägg av 4kTRB »

Med liknande prestanda?
Användarvisningsbild
mankan
EF Sponsor
Inlägg: 905
Blev medlem: 18 juli 2015, 11:23:22
Ort: Linköping

Re: Vector Analyzer Antenna Analyzer

Inlägg av mankan »

E Kafeman
Inlägg: 3238
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Vector Analyzer Antenna Analyzer

Inlägg av E Kafeman »

Anritsu VNA är jag ingen större fantast av. De har lite ostandard på det mesta. S114C är kanske billigare än en Fieldfox om man absolut behöver något bärbart men duger knappast för bänkarbete. Jo den duger givetvis i brist på annat men finns möjlighet så är en väl begagnad HP/Agilent att föredra.
Max 1600 MHz är inte heller särskilt kul om man vill svänga ihop sin egna WiFI-antenn.

De olika Nano VNA skiljer genom frekvensomfång uppåt OCH nedåt, frekvensupplösning och mätmetod.
Grundversionen klarade 300 MHz men genom att nyttja övertoner fick man hjälpliga mätningar uppåt 900 MHz fast det var tveksam nytta
Versioner som nu klarar 3GHz har fått kritik för sin dåliga frekvensupplösning.
Frekvensupplösning och stabilitet har mindre värde om man mäter på en bredbandig antenn, men är helt avgörande om man t.ex. vill mäta/trimma smalbandiga mf-filter eller designa kristallfilter.
För varje version finns också ett antal olika firmwares där man på olika sätt försöker förbättra funktioner så det blir totalt ett brett utbud av variationer.

För min del, denna VNA är helt ointressant pga bristen på VISA-interface och SCPI kommando-struktur, något som åtminstone Sitemastern har.
Eftersom jag skriver min egna mätmjukvara, ofta för lite snäva ändamål och som ska passa flera olika VNA med minimal förändring i mjukvara är icke standard instrument otänkbart.
Fast NanoVNA kommer kanske inte användas i mätlab på detta viset utan är mer en hobby-pryl.

Det hindrar inte att det går ge mätprogrammet lite mer funktioner och det finns de som gjort egna PC-interface som medger en hel del nya typer av mätningar och med ett vad jag tror, ett bättre GUI. Du kan läsa om en av dessa programvaror här: https://www.eevblog.com/forum/rf-microw ... -software/
Det finns naturligtvis möjlighet att skriva mjukvara själv, optimerat för egna behovet, men de flesta kommer nog nöja sej med att använda de firmwares och PC-mjukvaror som andra skrivit. Allt beror på egna behovet.

Snabbhet, dynamik, isolation och inbyggda dämpare mm är naturligtvis inte som i mer professionella instrument där varje av dessa prylar kan vara fysiskt större än en NanoVNA. Dessa instrument kostar å andra sidan ett par nollor mer och väger ett par nollor mer.

Jag har inte ens någon NanoVNA så det kan finnas saker jag missar. Jag har en enportare som når 6GHz och som är i samma storleksklass, en R60 från CMT: https://coppermountaintech.com/vna/r60-1-port/
Den är förhållandevis billig men kostar ändå 100 ggr mer och kan inte mäta S21. Den är iofs lite rolig för att med två sådana, en placerad i var ände av en lång kabel och kan man mäts S21 på platser där det skulle vara svårt att mäta med en konventionell VNA. Den har dock bra spec på det den kan. Utmanar mina större VNA.
Daglig-mätninig som kräver S21 hos mej sker via Agilent och HP VNA.
Då jag mest mäter på pyttesmå inbyggda antenner så räcker ofta S11 och då har R60 en stor fördel att den kan ligga på labbänken utan att ta upp hela bords-utrymmet och den är tyst, saknar fläkt. Är det något mina större nätverkare har, så är det fläktljud.

Ska man mäta vid labbänk så det billigaste om man vill mäta kvalitativt är att försöka komma över en HP8752-53. Det är utmärkta maskiner med moderna prestanda trots att det är 20-25 år sedan de slutade tillverkas. Nackdelen är att även reservdelar slutat tillverkas. Nu är dessa närmast skottsäkra i funktionen men åldring gör att vissa specar kan vara svåra att upprätthålla och kondensatorer torkar och den börjar nu bli så gammal att även åldring på keramiska kondensatorer börjar bli märkbar och kan t.ex. få PLL:er att spåra ur. Ett vanligt fel på somliga VNA som säljs billigt som trasiga. I somliga fall kan den inbyggda självkalibreringen fixa problemet.
Gamla HP är inte heller särskilt portabla om man avser att klättra i antenn-master. 20kg kan bli tungt i fickan jämfört med en NanoVNA. Nätsladd tillkommer.

Budget, behov av mätningstyp, behov av frekvensområde bör vara det som mycket begränsar valet av instrument.
Det påstås att många NanoVNA som säljs inte är så välbyggde eller ens korrekt fungerande och det finns flera "original-säljare". Till och med i försäljningsannonser på bild kan man ibland se att displayens mätkurvorna tyder på dålig funktion.

En NanoVNA kan göra mycket annat än mäta VSWR för antenner. Det är bara första, mest basic mätmoden, att mäta VSWR. Att mäta resistans ner till tusendelar av Ohm vid t.ex. ESR-mätningar, mäta och matcha sändares impedans (utan att köra in mer är 10-20 dBm i VNAn), finna och trimma jordströmmar kring din anläggning, mäta antenners effektivitet, som inte är samma som VSWR!. Ett 50 Ohms motstånd kan ha utmärrkt VSWR men usel antenn-effektivitet.
Det går även använda en VNA för en slags radar och röntgen.
Radar genom att man mäter tidsvariationer för reflektioner i t.ex. en Yagi-antenn och på motsvarande sätt kan man mäta S11 och S21 genom kroppen för att skapa en virtuell bild av innehållet.

En vanlig funktion radio-amatörer tänker sej är att trimma yttre antenners VSWR nere vid en radio-sändare. Det innebär att man vid tuning skapar en antenn även av kabeln mellan antenn och radio. Det blir en mindre effektiv antenn som plockar upp mer av lokala störningar.

Om det är en antenn som bara är några få våglängder över mark kommer marken under suga ström och påverka antennens impedans. Då kan man få en jordströmslinga denna vägen och in bakvägen till sändaren, via dess lokala jordning.

Enklast att mäta och tuna är att göra det alldeles intill antennen med antennen ansluten till radiosändaren utan omvägar över något som inte motsvarar sändarens impedans, vilket typiskt är 30-80 Ohm i impedans. En del resistivt en del reaktivt.

Om man antar 50 Ohm som systemet karaktäristiska resistans och antennen trimmas till denna så innebär det att man inte får mantelströmmar på nedledande 50 Ohms koaxkabeln, vilket gör att sändare/mottagaren slipper se jordströmmar och de övriga lokala jordströmmar som kan överlagras i strömslingans väg.

Nu kan det ju vara att antennen är en usel design som närmast förbättras av lite lokal lopp-antenns-funktioner.
Här kommer man in på antennens effektivitet, som grovt bestäms av kvoten mellan antennens förlustresistans relativt strålningsresistansen.

Även här kan man med en VNA mäta och åtgärda sådana brister.
Hög effektivitet behövs egentligen inte mätas för att man ska ha ett hum om prestandan. Hänger oförkortade halvvågs dipolen nära backen så kostar det effektivitet. Upp med den 10 våglängder upp så minskar markförlusterna. Oförkortad dipol på den höjden, vältunad och man har en effektivitet på över 90%.
Tuningen behövs då antennen har en ideal impedans på 73+j43 Ohm. Även här är detta något som en VNA lätt mäter upp och gör det enkelt att korrigera impedansen med lämpligt matchningsnät bestående av en C och en L.
Klassiskt är annars att skippa lite av antennens effektivitet genom att korta antennen till lambda 0.48 vilket gör att resistiva delen sjunker från 73 till nära 50 Ohm samtidigt som reaktansen passerar 0 Ohm. Med VNA så ser man samtidigt som man trimmar antennlängden när antennen uppnår önskad längd.
Man förlorar några procents effektivitet men åtminstone vad gäller mottagning under 30 MHz så är stördimman så svår att skillnaden sällan är noterbar.
För sändningens del kan det ha större betydelse av flera skäl. Hög effektivitet och mindre med lokal värme skapas när man sänder.
Det finns exempel då kommersiella anläggningar bränt ner hela antenn-anläggningen pga av mindre problem med effektiviteten. En koaxkabel inne i masttornet fick en buckla som gjorde att någon procent , några kW av sändareffekten värmde kabeln. Antennmasten, ett 150 meter högt betongtorn, skapade sin egna skorsten vid kabelbranden som följde inne i tornet och hettan fick tornet att rämna när järnarmeringen smälte.

Hade man haft en bra VNA hade man sett hur många meter bort utefter kabeln som bucklan fanns. För det är ju en av möjligheterna med VNA, IFFT/TDR för att kunna studera kabel och kabelskarvar och hitta kabelskador eller helt enkel mäta hur lång en kabel på kabeltrumma är utan att rulla ut trumman.
För så detaljerad mätning som möjligt är det bra med VNA som kan hantera höga frekvenser.

Våglängderna kan var långa vilket gör oförkortade antenn-dipolens storlek opraktisk.
Korta den med hälften och hälften av sänd fältstyrkan eller mottagen signalstyrka, halveras. För varje halvering, halveras signalstyrkan. Det duger som grovt överslag. Impedans-tuning behövs för olika korta antenner men den är lätt mätt och applicerade med VNA.

En väg att delvis komma runt detta med låg verkningsgrad på korta antenner är att använda antenn med högre Q-värde än för en dipol-struktur. Även här kommer en VNA in behändigt då man kan mäta antennens Q-värde. Inte säkert att mät-modden supportas i alla mjukvaror men det är mer en mjukvarubegränsning vilka mätmoder som finns.
Det svåraste är nog att man måste förstå vad man mäter för att kunna ta full fördel av mätvärden och vad man kan göra för att t.ex. ändra en antenns egenskaper i önskad riktning.

Bygger man egna passiva filter så är VNA ett närmast nödvändigt mätinstrument både för RF och MF.
Aktiva inte bara filter utan även LNA som man vill få bästa prestandan ut, för att finna impedans-arbetspunkt med lägsta brus och högst gain, ja då behövs en VNA.

Alla som bygger förstärkare har en eller annan gång lärt sej betydelsen av stabilitet så att det inte börjar ringa eller självsvänga.
Med en VAN kan man bestämma och optimera en aktiv krets för bästa stabiliteten.

Detta är bara några få av de användningsområden som finns för en VNA, som inspiration varför alla som alls är i närheten av radio-frekventa signaler behöver minst en VNA i verktygslådan.

En nanoVNA kostar som en billig multimeter, så även om den inte kan allt är den ett mycket billigt instrument att börja lära sej på, och med ögonen öppna kan det dyka upp en begagnad HP för en struntsumma. Även HP8710-20 är helt ok. Då behövs ett GPIB-USB-interface för att kunna få in signalen direkt in i datorn och kunna göra samma eller bättre mätningar än vad man kan på nya instrument med prislappar uppåt miljonbelopp.
Nackdelen med ett bra GBIB-USB-interface är att det kostar lika mycket som instrumentet, fast det interface jag köpte från Mankan fungerar helt ok.
Jag har gjort konkreta mätningar och det finns ingen mätbar skillnad i busshastighet relativt Nationals GPIB-PCI-interface.
Skriv svar