hamradioshop.ro
Articole > Echipamente si constructii radio Litere mici Litere medii Litere mari     Comentati acest articol    Tipariti

Alte măsurători făcute cu analizorul "miniVNA"

Cristian Colonati YO4UQ

În primul articol despre miniVNA am prezentat funcţiunile sale legate de măsurarea parametrilor antenelor. Ca o urmare firească a articolului anterior, care a avut în vedere şi cele câteva elemente de instalare şi punere în funcţiune a analizorului miniVNA, vom încerca în continuare să prezentăm şi alte utilizări ale acestui echipament de măsură.

Vor fi prezentate în acestă expunere:

  • măsurarea carcteristicii unui filtru trece jos

  • măsurarea parametrilor feritelor cilindrice şi split folosite în reducerea curenţilor de mod comun

  • măsurători de rezonanţă pentru elemente de circuit (L,C) şi trapuri

     


    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.


    Montajul filtrului 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.

    Celelalte două măsurători au fost făcute pe două ferite cilindrice splitate de fabricaţie industrială procurate din comerţ (noi le mai spunem şi "clamp"), prima pentru cablu de 5mm şi a doua pentru cablu de 11mm (RG8, RG213). Cele trei montaje şi cele trei curbe rezultate pentru fiecare ferită în urma măsurătorilor (de jos în sus) sunt |Xs|, Rs şi |Z|. Din diagrame se pot aprecia valorile lui Z la diverse frecvenţe sau se pot citi ca determinări de precizie, din eşantioanare, dacă măsurătoarea s-a salvat ca fişier .CSV. Fişierul salvat se citeşte cu programul Zplots. Prin apreciere, din diagrame, am întocmit un tabel pentru parametrul |Z| funcţie de frecvenţă pentru fiecare tip de ferită.


    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.Frez)2 sau L=25330/F2rez.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

    11353

    Inapoi la inceputul articolului
  • Comentarii (4)  

  • Postat de Sorin - YO7CKQ la 2010-02-15 15:28:14 (ora Romaniei)
  • Un material interesant, pe care l-am parcurs cu placere, si care prezinta dintr-o perspectiva practica posibilitatilile analizorului. Printre link-uri, am gasit multe lucruri utile pentru mine. Multumim pentru material !!!

    Referitor la partea despre masurarea socurilor de mod comun: De ani si ani, eu folosesc la statia personala dar si in deplasari, socuri de mod comun realizate pe cablurile de interconectare tip RG223U ( un fel de RG58 inbunatatit ). M-am folosit de torurile clipsabile recuperate de pe echipamente informatice vechi, de fabricatie necunoscuta. In practica am descoperit un comportament destul de diferit, lucru care m-a facut sa banuiesc o calitate foarte diferita a acestor toruri. Unele in mod evident, nu realizau destula inductanta asa ca eu obisnuiesc sa bag cit se poate de multe spire prin miez.

    Beneficiind de anul trecut un analizor si in acest an de un LC-metru, model 9HVP, am facut masuratori amanuntite asupra Al de la diferite miezuri. Unele au un Al mult prea redus ca sa asigure suficienta inductanta pentru o singura spira ( de fapt 0.5 spire ) cit reprezinta cablul ce strabate miezul, nefiind eficiente pentru un soc de mod comun. Tinind cont ca impedata "de propagare" pentru modul comun, pentru un conductor plasat asupra solului, este de 300-500 ohmi rezulta ca trebuie plasate mai multe miezuri sau realizate cit de multe spire permite miezul. Si cit de importanta este alegerea miezului pentru a realiza o impedanta sensibil mai mare ca cea "de propagare". Constat ca si in tabelul din material este prezentata o situatie similara si concluzia se desprinde cu claritate, fiind foarte utila pentru practica.

    Pe linkul urmator gasiti un material foarte interesant, scris de W1HIS, despre acest subiect:

    http://www.yccc.org/Articles/W1HIS/CommonModeChokesW1HIS2006Apr06.pdf.

    73s Sorin

  • Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2010-02-15 17:12:32 (ora Romaniei)
  • Cu riscul de a ma repeta: minunat articol. Extrem de folositor. Se poate scrie un handbook intreg cu aplicatiile unei asemenea interfete. Cred ca ar fi binevenita si o dezvoltare a articolului si in directia socurilor de RF/balunuri de curent din ce in ce mai folositi. Apropo, cum se confrunta miniVNA cu analiza unor device-uri care nu au Zin sau Zout de 50/75Ohms (exemplu: un filtru cu cristale de cuart)? 73 de Morel, YO3/4X1AD

  • Postat de Florentin - YO9CHO (yo9cho) la 2010-02-20 22:22:39 (ora Romaniei)
  • Foarte bune si utile cele doua articole de pana acum, despre VNA.
    Practic acest mic aparat rezolva foarte multe probleme intalnite de amator.
    Pentru cei interesati de masurarea balun-urilor cu ajutorul unui miniVNA, am gasit un link ce poate fi util radioamatorilor si in acelasi timp poate apare un nou articol, asa cum si Dl.Morel propune, cu experimentarile Dlui.Colonati.

    http://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_baluns.htm
    Succes!73!

  • Postat de Sergiu - YO2LRK la 2010-02-21 22:10:53 (ora Romaniei)
  • Interesant articol. Felicitari Cristi pentru redactare si experimente. Asteptam in continuare un nou articol. Ar fi interesanta si o comparatie a miniVNA cu NWT500 realizat de DL1ALT.
    Spor la mesterit!
    73!

    Scrieti un mic comentariu la acest articol!  

    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Alte măsurători făcute cu analizorul "miniVNA""
    Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse.
    Comentariu *
     
    Trebuie sa va autentificati pentru a putea adauga un comentariu.


    Opiniile exprimate în articole pe acest site aparţin autorilor şi nu reflectă neapărat punctul de vedere al redacţiei.

    Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
    Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Despre Radioamator.ro | Contact