Pregătirea echipamentului – calibrarea transmisiei.

În figura alăturată se poate vedea ansamblul calculator şi analizorul miniVNA. Conectarea acestuia în portul USB, de unde se şi alimentează, precum şi conexiunea coaxială între porturile DUT (emisie) şi DET (recepţie) pentru a putea fi utilizat la măsurarea elementelor pasive de circuit.

Cu acestă conexiune se face, înainte de orice măsurătoare, calibrarea transmisiei pentru o corectă ridicarea a carcteristicilor elementelor pasive ce se vor masura. În meniul din programul Ig_miniVNA accesăm: Configurare > miniVNA > Calibrate Transmission > OK > OK.

Cu toate că în primul articol s-a scris despre dimensiunile "miniaturale" ale acestui instrument, în figura alaturată sunt prezentate dimensiunile acestuia comparativ cu un telefon portabil GSM de uz curent.

Alte informaţii detaliate despre echipament, software, scheme, precum şi alte articole elaborate de diverşi utilizatori sau reviste de specialitate se pot găsi la adresa:

http://www.miniradiosolutions.com/

precum şi la: http://www.wimo.com/cgi-bin/verteiler.pl?url=instrumentation_e.html

Datorită unei colaborări internaţionale în adevăratul "ham spirit" a fost oferit un instrument complex şi deosebit de valoros pentru determinarea parametrilor tehnici ai diferitelor componente ale unei staţii de radioamator.

Măsurarea filtrului "trece jos" tip FL30.

În structura staţiei mele există de mulţi ani un filtru trece jos industrial Palstar FL30, cu 9 poli Cebâşev, pentru 50 ohmi, 1500W şi bandă de trecere 0 la 30MHz. Nu am avut niciodată mijloacele şi nici timpul să-i ridic carcteristica de funcţionare.

Cu ajutorul analizorului miniVNA şi a configuraţiei din figura alaturată am putut ridica caracteristica cantitativă a filtrului aşa cum este ea prezentată în figura imediat următoare. În programul Ig_miniVNA a fost activată pentru afişare funcţiunea TL – Transmission Loss.

Se observă banda de trecere cu atenuare practic nulă între 1 şi 30,1MHz (M1) şi atenuare de peste 46dB de la 38,8MHz (M2).

În literatură precum şi în revistele noastre au apărut în timp numeroase realizări de filtre trece jos. Câte din ele au fost şi măsurate şi puse la punct pentru o funcţionare optimă? Acum există posbilitatea de a realiza o microproducţie validă a unor astfel de echipamente la costuri rezonabile şi cu parametrii riguros verificaţi.

Caracteristica filtrului FL30

Feritele.

Bazat pe bogata şi excelenta documentaţie despre ferite, caracteristicile şi utilizările acestora, pusă cu generozitate la dispoziţie de YO3AL "nenea Puiu", am făcut cu miniVNA câteva măsurători pentru feritele care se pretează în diminuarea curenţilor de mod comun în liniile coaxiale la antene.

Nu insistăm asupra descrierii fenomenului ci doar reamintim că anumite ferite aşezate în apropierea punctului de alimentare al antenelor funcţionează ca un şoc de RF pentru componenta dezechilibrată de curent care circulă pe partea exterioară a tresei cablului coxial şi ajunge să producă efecte nedorite în staţie: tensiuni de RF pe staţie, armonici şi radiaţia tresei, etc. ?ocul se numeşte şi balun de curent sau balun W2DU.

Conform literaturii de specialitate o impedanţă de peste 1Kohm la frecvenţa minimă de funcţionare este suficientă pentru diminuarea efectelor generate de curentul de "mod comun". Aceasta se realizează cu mai multi cilindrii sau cilindrii splitaţi de ferită aşezaţi pe cablul coaxial.

Cu ajutorul miniVNA au fost determinate impedanţele |Z| pentru trei tipuri de ferite care se pretează la montarea pe cablu coaxial. La sugestia lui YO3CY am făcut o primă măsurătoare pe cilindri recuperaţi de pe cablurile surselor de alimentare în comutaţie casate, de la unele tipuri de telefoane celulare. Gaura din centru se potriveşte perfect pentru cablul coaxial RG58U.

Montajul se face ca în figura de mai jos pe portul DUT al miniVNA cu secvenţa de adaptare pentru conectori (BNC – BNCt/UHFm – UHFt/UHFt – UHFm de panou – 2 borne - 2 banane şi un fir scurt cca 7cm de 2,5mm² flexibil pvc). Ferita se aşează pe fir.

Cu acest montaj şi miniVNA se măsoară |Z| pentru 1 ferită şi o spiră pe ecartul ales de la 1 la 50MHz.

Ferita recuperată de la sursa în comutaţie GSM

Diagrama |Z|, Rs şi |Xs| pentru ferita GSM

Ferita split pentru cablu de 5mm

Diagrama pentru ferita split de 5mm

Ferita split de 11mm

Diagrama pentru ferita split de11mm

Se constată că cea mai bună ferită pentru şoc de RF este cea de tip 3 pentru cablu de 11mm. Pentru a realiza un şoc de RF la frecvenţa cea mai josă dorită (de exemplu 7 MHz) sunt necesare cca. 35 buc ferite de tip1, 25 buc tip2 sau 20 buc tip3. Pentru frecvenţe mai mari (ex. 10MHz) numărul de ferite care realizează o impedanţă |Z| ≥ 1kohm scade la 20 buc pentru tip1, 18 buc tip2 şi 10 buc tip3.

Aşi dori să menţionez ca un exemplu al parametrilor feritelor split de fabicaţie industrială cu două

prospecte în care se vede evoluţia impedanţei |Z| funcţie de frecvenţă în tabele si pe grafice.

http://www.gme.cz/_dokumentace/dokumenty/612/612-011/dsh.612-011.1.pdf şi

http://www.hestore.hu/files/RKCF.pdf

(atenţie în acest prospect coloanele 25MHz şi 100Mhz sunt inversate)

În YO se pot procura ferite split destul de uşor de la LCCOM sau Elfast în YO3 sau prin comandă de la Adeliada din Craiova sau TME www.tme.eu/ro din Timişoara.

Rezonanţe.

Alte măsurători cu miniVNA prezentate în documentaţiile participanţilor la dezvoltarea software şi extinderea aplicaţiilor sunt făcute de către Gerd – DO1MGK al cărui material îl găsiţi la adresa:

http://www.nonstopsystems.com/radio/Antenna-loading-coil-by-N4SPP-V2.pdf cu referiri la încărcarea cu o bobină a unei antene minidipol realizată de N4SPP pe care o găsiţi la:

http://www.nonstopsystems.com/radio/antennas_home.htm unde activaţi butonul "20m loaded dipole".

Aceste aplicaţii se referă la măsurători de rezonanţă pentru bobine şi trapuri. Câteva extrase exemplificative pentru metodele de măsură utilizate însoţite de propriile mele măsurători sunt prezentate în cele ce urmează.

1.    Pentru metoda de rezonanţă paralelă se foloseşte miniVNA pe modul "Transmission". Pentru determinarea inductanţei Lx se alege un condensator de 100pF de o precizie bună (+/-5%). Rezistanţa serie Rs de 27 ohmi. În modul transmisie afişat de miniVNA se observă curbele la frecvenţa de rezonanţă, răspunsul circuitului, prin traectoria TL – Transmission Loss şi faza semnalului.

Schimbând valorile L sau C se poate face acordul trapului sau determinarea inductanţei cu binecunoscuta formulă:

L=1/C(2.π.F_rez)² sau L=25330/F²_rez.C

unde F=[MHz], C=[pF], L=[µH].

2.    Aceiaşi măsurătoare prin metoda rezonanţei serie iar miniVNA în modul reflexie activat pe Antenna mode, cu L şi S în serie fără nici o rezistanţă în circuit. Activăm căsuţele de Phase şi |Z| şi citim pe vârfurile graficelor frecvenţa circuitului. Alegem convenabil intervalul de frecvenţă de eşantionare pentru o rezoluţie cât mai bună. Calculăm valoarea inductanţei Lx. Dacă adăugăm circuitului o rezistenţă serie frecvenţa de rezonanţă rămâne aceiaşi dar se observă cum se schimbă Q şi banda de trecere.

3.    Vom prezenta în continuare o măsurătoarea similară cu cele executate cu grid-dip-metrul pentru acordul la rezonanţă al circuitelor.

Analizorul se activează în modul "Transmission" iar în portul DET se conectează o sondă "link" formată din două spire şi o bucată de coaxial flexibil.

La activarea unei măsurători "sweep" se obţine frecvenţa de rezonanţă prin curbele de Phase şi Loss (căsuţele activate). Calculul sau ajustările parametrilor decurg în consecinţă. Oricum dacă aveţi un miniVNA nu mai este necesar un grid-dip. Toate determinările au fost făcute cu programul Ig_miniVNA.

Montaj pentru rezonanţa paralelă

Diagrama măsurătorii prin rezonanţă paralelă

Schema pentru rezonanţa serie

Montajul pentru rezonanţa serie

Diagrama rezonanţei serie

Schema cu metoda grid-dip

Montajul în metoda grid-dip

Diagrama prin metoda grid-dip

Echipa interdisciplinară multinaţională pentru dezvoltarea miniVNA

Trebuie să mulţumim celor cunoscuţi sau anonimi care au contribuit la realizarea hardware şi software a unui preţios instrument cu care radioamatorii pot ameliora funcţionarea echipamentelor proprii de radiocomunicaţii.

Unele comentarii finale.

Chiar dacă unele din aplicaţiile prezentate sunt simple şi se pot realiza şi cu alte echipamente de măsură, cele din acestă expunere sunt o introducere practică în domeniul măsurătorilor prin eşantionare şi prelucrarea datelor cu echipamente de calcul.

Măsurătorile permit vizualizarea grafică a parametrilor într-o bandă de frecvenţe convenabil aleasă ceeace dă mai repede o imagine asupra unor eventuale soluţii.

Aplicaţiile prezentate sunt printre cele obişnuite dar comunitatea de radioamatori dezvoltă permenent noi aplicaţii. Tehnologiile de eşantionare şi prelucrare software oferă permanent posibilităţi de extindere.

Am mai măsurat un tuner SPC autoconstruit şi am văzut punctele de adaptare şi atenuările introduse în banda de 1,8 la 21 MHz.

Se pot măsura filtre de cuarţ şi cuarţuri, antene verticale cu trapuri inclusiv reglajul acestora, antene directive multiband cu trapuri, regajul tunerelor, Z-match, ş.a.

Cu ajutorul lansării de cicluri de eşantionarea multiple (sweep continuu) se pot realiza reglaje dinamice ale componentelor până când diagramele de răspuns afişate pe ecran (filtru, trap, circuit, antenă) corespund nevoilor de funcţionare corectă.

Probabil că nevoile şi imaginaţia radioamatorilor vor găsi în continuare noi aplicaţii pentru acest echipament.

Cristian Colonati YO4UQ

Articol aparut la 14-2-2010

13282