2m Antenn och SAA-2N

[4kTRB]

Håller på att lära mig hur min nya SAA-2N VNA fungerar och började med att trimma
min vikta 2m dipol. Ska sedan placera en 3-elements Yagi på bygget och får anledning
att testa och bekanta mig ännu mer med SAA-2N.

Det är trevligt med N-kontakterna som finns på den här varianten. Har testal lite basic
NanoVNA Saver 0,6.2 uppkopplad också. Jag visste från tidigare att antennen har en dipp
runt 110MHz plus en runt 190MHz. Viktigt verkar vara att ha en bra och inte
allt för lång koaxkabel mellan antenn och VNA. Ska inhandla något bättre än den 2 meter RG58
som jag använde i det här testet. Var tvungen att ha adapter N till BNC och det påverkar lite det också-
Ska nog montera N-kontakt på antennen, de är betydligt bättre än BNC.

SWR går ned riktigt bra för 2m-bandet, eventuellt lite lågt mellan 110MHz och 145MHz.
Vore kul att få till någon typ av bandpassfilter eventuellt.

VD_001.jpg

VD_002.jpg

[hcb]

> Viktigt verkar vara att ha en bra och inte
allt för lång koaxkabel mellan antenn och VNA.

Du kalibrerar väl rätt så du mäter i det korrekta referensplanet?

[E Kafeman]

>Viktigt verkar vara att ha en bra och inte allt för lång koaxkabel mellan antenn och VNA.

Beror på vad du är ute efter att mäta men trimmar du antenn så kalibrerar du bort mesta mätfelet vid uppstart då eventuella kablar bör vara med i SOL-kalibreringen och för att för rätt tidsfördröjning för att kunna utläsa ur t.ex. Smith-diagrammet vad som ska trimmas, dvs om det man vill komma till rätta med är resistiv, induktiv eller kapacitiv impedans.
Övergångskontakter är sällan problem på så låga frekvenser men BNC är alltid kass utomhus då fukt kan krypa in genom kontakten. Dessutom kan man sabotera kontakten genom att använda BNC för 75 Ohm. En gång i tiden bestämde USA MIL att man att skulle man börja färga 75-Ohm varianten röd invändigt för att undvika att de stoppades in i 50-Ohms uttag. En del tillverkare anammade detta ett tag ända tills man insåg att MIL ändå inte köpte in några 75-Ohmare och US Navy hade en specialvariant på BNC för säkrare kontaktering för att slutligen helt övergå till TNC.
Jag rekommenderar N och SMA därför att det är vad som förekommer på på kvalificerade radio-apparater och mätinstrument såsom VNA och spektrumanalysator. Man slipper håla på med övergångar. Enda stället där BNC fortfarande existerar är på oscilloskop.
För kvalificerad mätning är SMA bra då det är lättare att dra med rätt moment, som ger rätt kontakttryck och repeterbarhet vid mätningar fast under 1GHz är det sällan något svårt problem om kontakterna är rena och friska i kontaktytor.

Beroende på kabellängder och frekvens, när kablar är kortare än några våglängder eller antenn som är mindre än en våglängd över mark, som ofta är fallet vid kortvåg, då påverkas antennmätresultatet av ifall du har radions kabel inkopplad i den andra VNA-porten. Radion kan vara avstängd för att inte risker att sända in effekt i din VNA.
Det är radions jordslinga som återkopplar till antennens jord som påverkar resultatet. Det skapar ibland huvudbry bland HAM-folk som vill bygga en tuningskrets med hjälp av avlästa värden från en VNA och sedan inte får det till att stämma.
Är man ambitös att få ut absolut max ur sändare och mottagare så är det inte så viktigt att antennen mäter 50 Ohm med låg VSWR utan att konjugatmatchningen är god.
Om du enbart mäter in på radion när den står i mottagarläge så är det ingen risk för din VNA men mäter du i sändmod kan din VNA paja utan anpassad dämpningsats.
Om du mäter radion så ser du att den, även om den är specad 50 Ohm, så är den sällan exakt det och det kan skilja en hel del i sänd resp mottagarmod.
För mesta möjliga signal in till mottagaren ska dess impedans konjugatmatcha antennens impedans. Det ger maximal effektöverföring.
Förutom max effektöverföring kan man använda VNA för att finna bästa impedans för optimal SNR. Detta då en aktiv förstärkares lägsta brus sker vid en impedans som skiljer något från ren konjugatmatch. På samma sätt skiljer det i sändmod då impedans för optimal utstrålad effekt sällan är den impedans som ger högst effektivitet, dvs hur många watt radion drar relativt hur många watt som avges vilket även påverkas av ifall man kan styra gainet till slutsteget eller driver slutsteget till överstyrning.

Blev lite långt utlägg, men kolla på Smith-digrammet vad som händer om du kalibrerar VNA och kabel eller bara kalibrerar VNA och om du använt BNC utomhus under längre tid så finns troligen fukt i kabel-dielektrat. Det ger kabledämpning vilket iofs ofta ger skenbart lägre VSWR om man mäter genom en sådan kabel.

En fördel är att du nu relativt enkelt kan kolla dämpningen på en kabel genom att ansluta båda dess ändar till VNA för S21-mätning och där kan du sedan avläsa dämpning som "Transmission Loss". När man kollar kabel på det viset, även om den bara används till låga frekvenser, mät gärna upp till ett par GHz då eventuella brister blir tydligare och prova t.ex. att vicka lite på eventuella BNC-kontakter för att kolla att de ansluter med låga förluster.

Även om man använder enbart SMA eller N--kontakter kan man fördärva dessa genom att t.ex låta mitt-stiftet rotera när man sätter samman kablar. Det saboterar lätt kalibreringkit och som sedan ger mätfel på allt man mäter.
Nu brukar kalibreringskit som följer med denna typen av VNA inte vara mer än nätt och jämt dugliga standardkontakter men har man köpt ett kit för 30.000 kr eller mer så vill man att det ska vara ett tag.
Mer info om sådant här: https://www.microwaves101.com/encyclope ... ration-kit

På de flesta av de VNA jag har är det NMD eller N-kontakt. Det är bra för jag använder inte dessa och har därför en ordentligt fastskruvad SMA-adapter på instrumentet.
Kontakter, även om man inte misshandlar grejorna så slits dom av att man ansluter olika mätkablar. Då är det billigt att bara behöva byta en adapter på nätverkaren någon gång ibland för att få bra kontaktering. Att byta en chassi-kontakt som är specifikt designad för en VNA är ofta dyrt. Även på oscilloskopet sitter det övergång BNC SMA.
På det viset behöver jag inte ha massa olika kablar med övergångar utan det är mest kablar med SMA-kontakt.
Till nätverkaren har jag en fast monterad 1 m lång koaxkabel av bättre kvalitet. Den är bättre främst med avseende på fasstabilitet, dvs om jag böjer kabeln något så påverkas inte mätresultatet. Kabelförlusterna som sådana spelar mindre roll då de ändå kalibreras bort.
De kablar jag använder och som är i sammanhanget lågpris är t.ex. dessa: https://www.hasco-inc.com/cable-assembl ... 30-inches/
De är absolut inte något som krävs för den VNA du har men köp en bra kabel-stump, 0.5 - 1m ,som duger för din VNA's hela frekvensområde och som har böjavlastnbingar vid kontakterna så den håller för långvarig användning. Det finns få saker som kan ställa till mätningar så mycket som när en koaxialkabel börjar bli sliten i skärmningen i kontaktändarna. Dugligt bra kabel: https://www.aliexpress.com/i/3256802194 ... 4itemAdapt
Lägg på extra lager krympslang vid kontakterna för bättre böjtålighet.

En varning dock för usla övergångar. Jag har köpt en hög sådana både dyra och billiga. Billiga på AliX. Det mesta har haft förväntad kvalitet. Vid ett tillfälle så behövde jag en helt ny övergång från N till BNC. Skulle sitta i ett kundprojekt där jag inte vill leverera begagnade saker.
Letade snabb inköpskälla och lite överraskad men Kjell sålde sådana så det tog bara en liten stund att hämta. Tyvärr sämsta möjliga skräpet som man kunde dra åt hur hårt som helst men som efter någon dag sedan ändå fick stora genomgångsförluster när dess kromoxid byggt upp isolering igen. Köp inte koaxial-övergångar på Kjell.

[4kTRB]

Ja där antennen ansluts ungefär.
Måste ha en BNC hane till N hona för att kunna ansluta de tre kalibreringslasterna.
Ska tydligen gå kompensera för det också men tror inte det påverkar så mycket vid 145MHz

VNA (N-hona) ---- N-BNC ---- BNC<--------------- 2m RG58 ------------------> BNC ---- BNC-N .... N-N ---- Kalibreringslast

Ska tillverka en

N <--------------- X m RG58 ------------------> N

och byta anslutningen på antennen från chassie BNC till chassie N så det inte blir så mycket adaptrar.

[4kTRB]

Några meter med Aircell 5 https://butik.limmared.nu/sv/aircell/85 ... axial.html
som inte är allt för kostsam för att ha hyggliga data och passar bra till de vanliga kontakterna jag använder.

[4kTRB]

Jag har 2 styck vikta dipoler en äldre och en nyare.
Var tvungen att restaurera den äldre då den var lite väl vädersliten.
Och så trimma in den med min nya VNA SAA-2N.
Anslöt en 10m R58 med BNC och PL-UHF (används till min Yuasa-2m-tranciever).
Några adaptrar behövdes för kalibreringen och diverse modifikationer av trimskruvarna innan resultatet blev som i bilderna.
Frågan är nu om detta är godtagbart förutom just resonansfrekvensen som ju helt klart är riktigt bra ?

VNA_VD_2_000.jpg

VNA_VD_2_001.jpg

[4kTRB]

Inte den här men ett annat märke jag inhandlat.....

[E Kafeman]

Det går inte utläsa om det är effektiv antenn ur VSWR-kurvor.
Man kan se att impedansen matchar radions impedans, om den nu är mätt till 50 Ohm, Är den det?

Som belysande exempel, VSWR ser utmärkt ut på ett 50 Ohms motstånd men ett sådant motstånd är ineffektiv som antenn, så VSWR säjer strikt inget om det är en fungerande antenn.
Ifall det är sändare kopplad till antenn, VSWR talar om ifall effekt reflekteras tillbaka till sändaren från antennen eller om effekten eldas upp i den andra riktningen, dvs i antenn-riktningen.

Tydligt beskrivet tidsplan och dess Smithdiagram ger bättre info.

Vad är "vikt dipol"? Är det en dubbelviken historia med balun eller viken på andra sätt? Finns det ferriter i den eventuella balunen som döljer den reflekterande effekt ferriter förbrukar som värme?
Är eventuell ferriter eller balun med i mätningen?
Inget fel med ferriter men man måste veta om de absorberar reflekterande effekt i den mätning du gör, hur antennen och dess matning är utformad, närhet till jordplan..
Det gäller samma sak vid mottagning fast effektnivåerna i mottagarriktning är normalt betydligt lägre än sändriktning.
Det finns givetvis undantag där mottagen effekt är större än sändeffekt.

Det går mäta antennens effektivitet med VNA och S11-mätning men kräver lite pyssel.
Hög effektivitet är inget värd om strålningsdiagrammet inte koncentrerar effekten i förbindelseriktning så det är intressant att mäta bägge.
Enklare strålningsmätning som även ger jämförande uppfattning om hur effektiv antennen är kan göras i t.ex. horisontalplanet och mäta S21 med din VNA mellan antennen och en känd referensantenn. Mätningen ska helst göras i fjärrfältet men 10 meters inbördes antenn-avstånd kan duga för att kunna göra någorlunda mätningar på 2-meters bandet.

Tror säkert att din antenn är helt ok osv. Om din VNA kan mäta q-värdet är det en indirekt indikator på hur optimalt antennen är tunad. Jämför att mäta q-värdet för ett 50Ohmns motstånd. Du har ett motstånd i ditt kalibreringskit om inte annat.

Ett högt q-värde innebär även att antennen är bra på att undertrycka sådant som kan sätta ned din mottagares känslighet utanför intressanta frekvensområdet. Antennen hjälper till att agera bandpassfilter.

[4kTRB]

Ett bra sätt borde väl att försöka öppna en repeater med väldigt låg uteffekt.
Kan ha minimum 25W ut. Kan ha en dämpare på också det klart att få låg uteffekt och försöka öppna en repeater 10 mil bort.

[E Kafeman]

Då får du med hela kedjan i Friis transmissions ekvation. Det blir svårt att bena ut antennens andel i det hela om man nu vill kunna mäta ett faktiskt värde för antennen, vilket du kan med din VNA.
Möjligen kan man göra jämförande mätningar mellan olika driftsfall för at utröna systemräckvidden men då behöver du ingen VNA.

[4kTRB]

Borde väl gå att ha en komersiell antenn att jämföra med?
Låg uteffekt och lyckas det bra med den ena men inte den andra så vet man.
Det som praktiskt fungerar bäst är den antenn man vill ha i riggen.

[E Kafeman]

Tja visst går det jämföra med en kommersiell antenn men en kommersiell antenn med dugliga referensdata kostar åtskilliga tusenlappar och du kan få bättre resultat genom att tillverka egna referenser och själv mäta upp dessa när du nu har en VNA till hjälp. Det var väl tanken att du skulle lära dej använda den till lite mer avancerade saker än mäta VSWR.
Nu vet jag inte hur mycket du kan om dB, dBm och dBi, logaritmiska mätskalor med olika användningsområden och man kan mäta på en mängd olika sätt men ett enkelt sätt att skapa referensantenner är att använda Friis transmissons-ekv.
Tillverka två exakt lika 2m dipoler med stabila data.
Dipolen kan designas lite olika för bra stabilitet och undvikandet av extra dippar såsom du har på din nuvarande antenn.
Ett förslag är att du skaffar elektriker plaströr samt T-stycke eller en bit plexiglas på Biltema, elektrikerrör och bygger ett stort T enligt nedan bild, dvs 3 armar som alla är en kvarts våglängd långa.

dipole.png

Använd med fördel koaxkabel även till antennens armar.

Sätt upp dessa bägge antenner på 10 meters avstånd och så högt som möjligt och med bredsidorna mot varandra och mät S21 med din SOLT-kalibrerade VNA, så att du kan avläsa överföringsförlusten i dB.
Uppmätt värde består av förlusten genom "rymden" samt förlusten i de bägge antennerna. Övriga förluster har du kompenserat bort vid kalibreringen.
Använd Friis ekv. och räkna ut teoretiska överföringsförlusten för antenner med 0 dBi med 10 meters avstånd. 10 meter är lite kort för att kunna mäta i formellt fjärrfält och det finns risk för att markreflexer påverkar mätresultatet något, det blir inte "fri och oändlig rymd" för radiovågerna att utbreda sej i, men det blir tillräckligt bra.

Resulterande skillnaden från uppmätt värde delas linjärt med två då det är två lika antenner. Värdet som nu blir kvar är antennens riktgain (dBi) samt dess effektivitet. Bra då vi nu har en antenn med känt riktgain.
Eftersom vi vet att en ideal dipol har ett riktgain på 2.15 dBi kan vi räkna bort detta. Kvar blir ett negativt dB-värde som anger antennens effektivitet i denna riktning.
Effektivitet mäts som till en regel i procent. 100% är 0 dB, 25% är -6dB.
Om antennen är väl intrimmad från början och man kunde mäta i relativt fri "rymd" så är effektiviteten över 80% över minst 10% av frekvensområdet och det är inga nämnvärda sekundära resonanser mellan 50 till 500 MHz.

Nu har du en antenn med känd effektivitet och känt riktgain för dess bredsida och för en given polarisation som du sedan kan använda som referens för att mäta okända antenner.

[4kTRB]

Testade idag att öppna en repeater 6 mil bort och den öppnade på 5W uteffekt vilket jag aldrig lyckats med innan.
Testade sedan en annan också 6 mil bort och fick öka till 10W, den har jag tidigare bara lyckats öppna
om jag befunnit mig högre upp i terrängen. Så ja det ser lovande ut med den nya intrimningen.

[4kTRB]

Sedan har jag funderat på hur en vikt dipol
kan bli olika ineffektiv ?
Kan väl inte skilja så mycket mellan olika vikta dipoler?
Jag menar en vikt dipolär väl en vikt dipol ?

[E Kafeman]

Trots att jag frågat dej vad du menar med vikt dipole, vet jag inte vilken typ av antenn som avses.
Det ät väldigt olika typer av antenn som kan vikas på olika sätt.
Om man säjer dubbelvikt dipol avses ofta en typ av antenn som ser ut som dipolen i gammaldags TV-aantenner.
En sådan antenn kräver någon form av balun för att li 50 Ohmm.
Du skriver inte dubbbelvikt utan enbart vikt, så förmodar att det innebär någon form av vikning av armarna. fast det är fortfarande en mängd möjliga variationer på det temat så det är okänt vilka vinklar du har på metallstrukturen som du anslutet en antennkabel till.

Jag har frågat uttryckligen om det ingår en baluin i din antenn, men det blev aldrig något svar.
Vikt dipol i andra sammanhang brukar vara att man viker på olika sätt för att spara utrymmee eller medvetet vill ge antennen flerbandsegenskaper.
Hur antennen är viken kan avsevärt påverka hur bra en antenn strålar och hur den strålar i t.ex. horisontalplanet.
Tolka värdet av att mäta VSWR för okänd antenn är noll. Kan vara en jättebra antenn som strålar i just de riktningar du vill eller kan det vara ett 50 Ohms motstånd.
VSWR kan påverkas av en mängd andra faktorer som om det finns en balun som en del av antennen och eventuell förekomst av ferriter, så det har jag tydligt frågat dej efter. Inget begripligt svar ännu.

>Kan väl inte skilja så mycket mellan olika vikta dipoler?

Vet man inget alls om dess funktion form eller ens hur den matas, vad vill du att man ska uttala sej om?
Alla bilar med vikta bilskärmar är exakt lika effektiva så länge man inte vet något mer om bilarnas eventuella skillnader.

Rent formellt om man har en antenn som matas med en sändare så är ett mått på dess effektivitet det som kallas TRP, total radiated power. Det är all från antennen avgiven energi vid förväntad frekvens.
Även om hypotetiskt 100% av antennens tillförda effekt skulle stråla ut så kan den vara ineffektiv i önskad förbindelseriktning.
En antenn där nära all strålning går rätt upp i luften ovan antennen är bortkastad utstrålning om önskade förbindelsen är i horisontalplanet.
Därför så är strålningsdiagrammet och relativt behovet av strålningsriktning två faktorer som avgör hur pass bra den faktiska förbindelsen blir.
I ditt fall så är tydligen önskemålet att nå långt rundstrålande i horisontal-planet och då blir antennhöjden en begränsande faktor vid 145 MHz på grund av jordens kurvatur och dipolen bör därför vara av design som ger max riktgain i horisontalplanet och så blind som möjligt för t.ex. störande rymdbrus som faller in från högre vinklar.
Det är ofta ett önskemål att antennen ska bidra till att undertrycka oönskade lokala radiostationer, i ditt fall kanske lokal FM-radio, men där är det något skumt med din antenn om man skulle spekulera över resulterande VSWR. Skulle man gissa beror det på denna okända vikning så att anrennen bidrar obetydligt till sådan bandpass-funktion för FM-bandet och skulle inte förvåna om UHF-TV också läcker in rätt fritt om sådan sändare finns i närheten.
Det är kan vara så att det inte finns några störande radio-källor i din närhet och att de i vart fall hanteras tillräckligt bra av radions selektivitetsfilter så då är det kanske inga problem för dej, men designen ur antennperspektiv är inte optimal om man inte faktiskt vill kunna ta emot radiosignaler över flera frekvenband och offra lita av antennens selektivitet.

Ingen antenna är 100% effektiv, det finns alltid resistiva förluster i antennelementen och reaktiva förluster kan transformeras på en mängd sätt till resistiva förluster eller absorberas som resistiva förluster i ferriter vars uppgift är att just att dölja dessa förluster vid radion. Ferriterna absorberar reflektioner från antennen och avger detta som värme men ger förbättrat avläst VSWR.
Fungerar på samma sätt vid mottagning även om effekterna då är lägre så är relativa förlusterna desamma. Detta är redan skrivet om i denna tråden av mej.

Så här kan en kommersiell dipols effektivitet se ut över ett bredare frekvensband:

TG.46.8113 Apex IV Wideband 5G_4G Dipole Antenna.png

Beroende på antenn-design och närfält samt hur den matas så blir effektiviteten för kommersiella antenner sällan över 80 procent för ett bredare frekvensområde. Ovan olika kurvor är variationer pga av hur antennen vinklats relativt ett jordplan.
Även om man bara är intresserad av ett specifikt frekvensområde är det ofta informativt att mäta över större frekvensområde och i detta fallet är det en antenn avsedd för LTE där basstationer kan förekomma över brett frekvensområde. I Sverige från 700 till 2600 MHz samt 5-6GHz.