Kalibrierung (50 kHz bis 900 MHz) für Platz C0

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Die SMA – Kabel auf die beiden RF - Ports (CH0 und CH1) dauerhaft aufschrauben.

NanoVNA starten – ist ja jetzt aufgeladen – also den kleinen Schiebeschalter nach rechts schieben und schon erwacht das Display.

Viel zu viele verwirrende Kurven. Diese reduzieren wir auf das Notwendigste.

1: Start Meßbereich   2: End Meßbereich

3: Marker, farbig       4: Statusanzeige

5: Aktuelle Meßung    6: Meßfrequenz

7: Smith Chart                        8: Batteriestatus 

Das Hauptmenü starten (= einmal über den Schirm wischen), oder den MF-Schalter leicht drücken. Das Menü erscheint rechts.

a)      Oben sollte „DISPLAY“ stehen. NEIN ? Dann unten auf „BACK“  oder „CONFIG“ tippen bis oben „DISPLAY“ steht. Dort drauf tippen und „TRACE“(Spur) steht oben. Auf „TRACE“ tippen  und „TRACE 0“(Spur 0), wählen. Nach erneutem Wischen geht es wieder zu „BACK“. Dann tippen wir auf „FORMAT“ und hinterher auf „LOGMAG“. Eine gelbes Kurven-Gezappel erscheint.

b)     Gleiches Spiel nun für (Spur 1) TRACE 1: BACK / DISPLAY / TRACE / TRACE 1 wählen. Dann „BACK“ und (ggf. noch über FORMAT auf LOGMAG einstellen). So sollte der Bildschirm nun aussehen. CH 0 = gelbe Kurve = S₁₁ CH 1 = blaue Kurve = S₁₁. Nur gelbe und blaue Kurven sollten zu sehen sei. Wenn mehr, dann unter „FORMAT“ alle anderen, wie „SMITH“, „PHASE“ wegdrücken.

c)     Wir wollen die Start – Stopp-Einstellung 50 kHz....900 MHz. Grundeinstellung ….

d)     Die Kalibrierung beginnt mit einem RESET, der alle alten Kalibrierungen löscht: Im Hauptmenü (...das mit „DISPLAY“ beginnt), suchen wir nach CAL. Darin drücken wir auf „RESET“. Im CAL-Menü findet sich auch CALIBRATE „CAL“. Damit öffnet sich eine Liste, die mit „OPEN“ los geht. Wir schrauben mit der SMA - Kupplung (Female / Female) dem SMA - OPEN-Stecker auf das Ende des Kabels von Channel CH0. Ein Klick auf OPEN löst die Kalibrierung aus und schon geht es mit dem SHORT weiter. Also das „OPEN“  ab- und den „SHORT“ auf die Kupplung aufschrauben. Bitte auf das grün markierte Feld „SHORT“ tippen. Dann „SHORT“ entfernen und durch den „LOAD“ ersetzen. Erneut wird durch einen Tipp auf „LOAD“ kalibrieren.

e)     Jetzt auf beide Kabelenden, beide Eingänge CH0 und CH1 mit 50 Ω abzuschließen. Also brauchen wir für Channel CH1 noch einen weiteren Female – Female – SMA - Adapter sowie einen weiteren Abschlusswiderstand. Nur so holt man auch das letzte Quäntchen Genauigkeit heraus.

Es folgt die Kalibrierung der ISOLATION beider Kanäle. Dazu bleiben CH0 und CH1 unverändert mit 50 Ω abgeschlossen. „ISOLATION“ drücken.

Die letzte Aktion ist THROUGH.

a)     Dazu werden die Abschlusswiderstände entfernt und beide Kabelenden über den Female – Female – Adapter verbunden. Ein Klick auf „THROUGH“ schließt die Kalibrierungsprozedur ab.

b)     Schnell noch auf „DONE“ drücken und mit „SAVE 0“ im Speicherplatz C0 ablegen. Jetzt können wir mit der Messung beginnen. Am linken Bildrand soll jetzt untereinander C0 / D / R / S / T / X stehen. Ab ‚D‘ sind dies die durch eine Kalibrierung ermittelten „Error Terms“ = Fehlerbedingungen. Sollte komplett sein und signalisiert uns „Alles OK“. Kümmern wir uns nicht weiter drum!

C0 (= default calibration data)          Standard Kalibrierungsdaten

D  (= Directivity)                                Richtwirkung

R  (= Reflection Tracking)                 Reflexionsverfolgung

S  (= Source Match)                           Quellenübereinstimmung

T  (= Transmission Tracking)             Sendungsverfolgung (DHL ?)

X  (= Isolation)                                               Isolation

Was ist denn nun S₁₁ und S₂₁ ???  … und LOGMAG???   … und S-Streuparameter???

S-Parameter S₁₁ :  Es handelt sich um eine Reflexionsmessung … Aha, Stehwellenmessgerät! … „Aua“ … na ja, lassen wir mal gelten …

Wie vorher angedeutet … Der NanoVNA sendet ein ihm in Betrag (Magnitude) und Frequenz bekanntes Signal in das Testobjekt (DUT = device under test). Das kann eine Antenne sein, ein Filter, eine Leitung und oder sowas. Im Falle einer Fehlanpassung, auf 50 Ohm bezogen, wird ein Teil des Betrages zum NanoVNA reflektiert; außerdem die Phasenverschiebung zwischen gesendeter und reflektierter Welle gemessen. Es handelt sich also um eine Reflexionsmessung (S-Parameter S₁₁ ). Der NanoVNA scannt dabei den gesamten gewählten Frequenzbereich und stellt die Messung optisch dar. Auf der Linie (Kurve) sitzt ein kleines Dreieck. Ein Marker! Diesen können wir mit leichten Rechts- oder Linksdruck auf den MF-Schalter verschieben. Oben rechts im Display sehen wir die Frequenz und zugehörigen Meßwerte zur Markerposition.

Besitzt das Messobjekt (DUT) nur einen einzigen Anschluss (Beispiel: Antenne), so spricht man von einem 1-Tor (1-Port). An einem 1-Tor ist ausschließlich eine Reflexionsmessung möglich! Sie stellt die klassische Anpassungsmessung dar.

LOGMAG - Bei S₁₁-Messungen ist dies der Rückflussverlust und wird in dB gemessen. Bei passiven Netzwerken ist dies immer ein negativer Wert. Antenne ist ein passives Netzwerk.

….

Machen wir gerade mal einen Versuch .!.! Unsere erste Messung, los los ….

Schnell was zum Messen bauen … ein Dipol für 2m … ja, der passt ins Shack, oder habt ihr eine HB9CV da rumliegen? 2m Dipol = 2 x 53 cm 1,5mm² Schaltdraht und ~5m RG58 oder was da so rumliegt. Koaxkabel mit Adapter anschließen an das Kabel von CH0 mit der SMA-Buchse ….. jetzt messen.

Aber!

Wir wollen ja die 2 MHz des 2m Bandes nicht in dem Bereich 50 kHz bis 900 MHz suchen. Deshalb stellen wir den Meßbereich des NanoVNA auf 143 MHz bis 147 MHz ein. Rechts auf den kleinen Bildschirm tippen, es erscheint das Menü und oben sollte Display stehen. In der Mitte steht STIMULUS. Drauf tippen! Wir finden Menüpunkt CENTER und tippen drauf.

Upps, da erscheint ein numerisches Keypad! Da tippen wir 145 und ‚M‘ für MHz ein. Upps, Keypad weg! Also wieder rechts auf das Display tippen und dann SPAN = Spannweite wählen. Jetzt 2 ‚M‘ (2 MHz) eintippen. Was soll dies?
Na ja, wir haben jetzt den Meßbereich 145 MHz gewählt plus/minus 2 MHz von der Mitte aus. Also messen wir von 143 MHz bis 147 MHz. Da sollten wir unseren 2m Dipol finden.
Mit CENTER und SPAN können wir für jeden Bereich die Mittenfrequenz plus Meßbereich festlegen.

Jetzt wollen wir noch festlegen was wir denn messen wollen.

LOGMAG (return loss - Rückflußdämpfung) bietet sich an, hier     gucken .. .de.flukenetworks.com/knowledge-base/dtx-cableanalyzer/return-loss-measurement-and-testing

Und natürlich wollen wir das SWR sehen. Ja, können wir in einer Meßung machen … dann los ..

Tipp rechts auf die Anzeige, dort BACK oder so tippen bis DISPLAY oben steht. DISPLAY tippen und dann TRACE tippen. Wir wählen TRACE0, wir dann gelb unterlegt. Alle anderen TRACE tippen bis diese nicht mehr farbig sind. Unten BACK tippen, dann FORMAT tippen und LOGMAG wählen. Dann BACK, TRACE und TRACE1 tippen. Wird blau unterlegt … dann BACK, FORMAT und dort SWR tippen. Ja, das war’s. Auf dem kleinen Bildschirm seht ihr oben in gelb … CH0 LOGMAG – 18 dB (z.B) und rechts CH1 SWR 1.?   … oder so etwas. Links am Rand auf den Linien sitzen so kleine Dreiecke. Dies sind Marker die mit leichtem Rechts- oder Linksdruck auf dem MF-Schalter bewegt werden können. Ihr seht dann auch oben rechts die genaue Frequenz der Meßung. Ehhh, schick was ?!

Was sagt und das LOGMAG = Rückflußdämpfung? Logarithmus des Absolutwerts des Leistungs-Messwerts: in dB (log₁₀) … Huch?           “Return Loss“, S₁₁ auch als S-Parameter bezeichnet. Bei passiven Elementen wie Antenne, Filter usw. immer negative (dB). S₁₁ zeigt wieviel Leistung von der Antenne reflektiert wird, als Reflexionskoeffizient γ(Gamma) bezeichnet.

Beispiel:        Logmag S₁₁ = -18 dB         … alles Log₁₀

 _{^{y(Rl) = 18dB --> Y = 10 * log(10) 18db/10 = 10 1,8 = ~63 ...}} 

Taschenrechner: bei log(10) einfach den Exponeten 18/10 = 1,8 …

Wird dann zu 10^1,8 tippe 1,8 in den Taschenrechner und dann tippe auf die Funktion 10^x  Ergebnis = 63~

Bei 100 Watt vorwärts 100W/63 = 1,59 Watt Return Loss (Verlust) …. oder man guckt einfach in die Tabelle, so wie ich es mache, hi.

Tabelle „Return Los“ auf der nächsten Seite ……    

Ende Teil 2 …. Es geht aber weiter mit Teil 3 …. In ein paar Tagen …

 _{Anm. Leider ist die Formatierung beim Kopieren in einigen Teilen des Dokumentes verlorengegangen, sri  beim download aber alles ok  (Uwe DF9YW)}

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In diesem Bild sehen wir den Weg für alle Einstellungen zu den gewünschten Messungen. Im Teil 2 haben wir dies alles Stück für Stück textlich beschrieben. Die Kästchen hier zeigen das jeweilige Menü welches wir rechts am Rand des NanoVNA sehen und die Reihenfolge der zu wählenden weiteren Schritte. Guck mal CAL und hangele Dich durch. Ist doch einfach!   Dies nur einmal zur Übersicht erwähnt. Kann man ausdrucken und zur Arbeit mit dem NanoVNA daneben legen. Nach ein paar Übungen erspart es einem das Herumblättern im Script. Ich kann mir bei Einstellungen zu verschiedenen Messungen auch nicht alle Schritte merken.

Im Teil 2 haben wir ja eine erste Messung (2m Dipol o.ä.) durchgeführt. Wir haben LOGMAG – S₁₁ und SWR gemessen.Dies ist eine der häufigsten Messung die durchgeführt wird.

Zur Vertiefung wollen wir diese Messung etwas auf die Spitze treiben. Wir messen einmal unsere vorhandenen Antennen. Egal ob dies auf KW, VHF oder UHF ist. Bei Mehrbandantennen können wir einzelne Bänder, oder alle Bänder anzeigen lassen. Egal ob Yagi oder Ground-plane. Auch ein mit Tuner abgestimmtes Band können wir messen. Nicht erschrecken … mit Tuner abgestimmte Antennen erscheinen sehr schmalbandig … nach dem Wechsel der QRG wird ja neu abgestimmt. Hier geht es um Übungen um in der Anwendung des NanoVNA firm zu werden. Ich hoffe wir können die Ergebnisse dieser Messungen dann einmal auf 145.575 MHz diskutieren. Wer jetzt schon einen NanoVNA hat kann sofort mitmachen, die YL/OM’s die dieses Wunderding erst unter dem Weihnachtsbaum haben, steigen später ein.

Wie bereits erwähnt, … der NanoVNA hat 101 Abstimmschritte. Bei der Grundkalibrierung haben wir diese von 50 kHz bis 900 MHz durchgeführt. Jetzt wollen wir die Kalibrierung für den von uns gewünschten Messbereich durchführen. Zum Beispiel für eines unserer KW-Bänder. Nehmen wir das 15m Band mit großzügig, sagen wir 20 MHz bis 22,5 MHz. Wir wollen ja auch sehen wie es an den Bandgrenzen aussieht. Also immer den Messbereich etwas größer wählen. In diesem Fall sind es 2,5 MHz. Teilen wir dies durch die 101 Kalibrier-Schritte, dann haben wir alle 24,75kHz einen Messpunkt.             …. Los geht’s …

Vorschlag von Werner DF8XO:

Es wäre also sinnvoll, die Kalibrierung jeweils für  einem schmalen Frequenzbereich durchzuführen. Da der VNA nur über 4 Speicherplätze für die Kalibrierung verfügt, können die verwendeten Frequenzbänder entsprechend aufgeteilt werden und somit die Messgenauigkeit erhöht werden.

Vorschlag:

Speicher 0         1,5 Mhz  bis 9,5 MHz

Speicher 1         9,5 MHz bis 30 MHz

Speicher 2       143.500 MHz bis 146,400 MHz

Speicher 3       429,500 MHz bis 440,500 MHZ

Kalibrieren: Jetzt erst einmal speziell für ein einzelnes Band.

Einschalten, einmal auf MF-Schalter tippen oder rechts auf den NanoVNA Screen tippen. Natürlich mit einem gummierten Stift oder den Bleistift mit dem Radiergummi oben drauf.

Jetzt erst einmal unsere Bandfrequenzen, bzw. den Scanbereich unserer Messung einstellen.

Auf dem Menü sehen wir oben DISPLAY und in der Mitte STIMULUS. Bitte STIMULUS und danach CENTER tippen.  --- seht ihr auch im Strukturdiagramm --- NUM-Keypad erscheint …

Im NUM-Keypad geben wir 21.25 und ‚M‘ ein. Dann wieder rechts auf den Screen tippen um das Menü zu sehen. Dann wieder STIMULUS und dann SPAN tippen. Jetzt im NUM-Keypad1.25 und ‚M‘ eintippen. Damit haben wir 21.250 MHz +/- 1.25 MHz als Scanbereich festgelegt, also 20.0MHz und 22.5MHz …. Wir wollen ja etwas über die Bandgrenzen hinaus gucken. Fertig ist die Frequenzeinstellung für die Bandkalibrierung auf 15m.

Nach diesem Schema kann jedes gewünschte Band eingestellt werden bevor wir die Kalibrierung vornehmen und anschließend die Messungen.

…. Also DISPLAY wählen und dann CAL tippen … dann CALIBRATE tippen … jetzt nach Schema ff .. die Kalibrierung durchführen … in Teil 2 beschrieben … OPEN, SHORT, LOAD, ISOLATION und THROUGH … wenn noch kein zweiter 50 Ohm LOAD vorhanden ist, dann hören wir hier auf und machen DONE und SAVE 1. Über RECALL 1 können wir uns diese Kalibrierung für 15m wieder laden und messen.

Ja, wenn da nicht noch was wäre!!! Einstellen was wir messen und wo anzeigen wollen !!!

1.      Zurück … DISPLAY … tippen … TRACE … tippen … TRACE0 … tippen   ?????

Dies ist Spur0 (Null) oder Linie0 auf der Anzeige, TRACE0 ist gelb! Merkt es Euch einfach … Dann BACK und … FORMAT tippen. Bei FORMAT entscheiden wir was wir messen und anzeigen wollen. Ich schlage vor wir tippen auf LOGMAG, die Reflexionsverluste.

Unter FORMAT können wir die Messungen wählen, - LOGMAG – PHASE – DELAY –SMITH – SWR - -- MORE

Unter MORE können wir weiter wählen, -POLAR – LINEAR – REAL – IMAG – RESISTANCE –REACTANCE - ….. welche Messung für uns interessant sind sehen wir in späteren Beispielen.

Zurück zu DISPLAY … TRACE … tippen … TRACE1 … tippen … ist blaue Linie …  Dann BACK und … FORMAT tippen. Bei FORMAT wählen wir jetzt SWR. Ist die Antenne angeschlossen, sollten wir folgendes Bild sehen …  Na ja, habe ich natürlich von Hand gemalt. Kann das mickerige Ding nicht so klar fotografieren. Wir sehen die Dreiecke (Marker) auf 21,000 MHz. Habe ich mit dem MF-Schalter (rechts/links Druck) dahin geschoben. Oben links LOGMAG -22,6 dB Reflexionsverlust = 0,55 Watt. Oben rechts SWR 1.15! Man kann den Marker jetzt über das Band schieben und die Messwerte ablesen. Macht doch mal! Na ja, habe ich natürlich von Hand gemalt. Kann das mickerige Ding nicht so klar fotografieren. Wir sehen die Dreiecke (Marker) auf 21,000 MHz. Habe ich mit dem MF-Schalter (rechts/links Druck) dahin geschoben. Oben links LOGMAG -22,6 dB Reflexionsverlust = 0,55 Watt. Oben rechts SWR 1.15! Man kann den Marker jetzt über das Band schieben und die Messwerte ablesen. Macht doch mal! Also Top SWR auf 21,000 MHz und bei 21,450 MHz messe ich SWR 1,8. OK, Resonanz der Antenne liegt etwas zu tief. Bei 21,300 MHz ist das SWR bei 1,43 … und LOGMAG -15 dB. Da rechnen wir doch mal schnell. Die Minus 15 durch 10 geteilt = 1,5 und dann mit Rechner 1,5 eingeben und auf 10^x gedrückt. Aha .. = 31,6 !!! die 100 Watt Sendeleistung durch 31,6 geteilt ergibt 3,16 Watt Verluste … 100 Watt minus 3,16 Watt sind noch 96,84 Watt an der Antenne. … Ich ändere nix an der Antenne !!! Mache ja sowieso meist CW.

Konfus: Bekomme das CH0 LOGMAG (gelb) und das CH0 SWR (blau) nicht angezeigt. Da steht CH1 ..!!..

Ruhig Blut! DISPLAY tippen … CHANNEL tippen … CH0 tippen … BACK tippen … TRACE0 tippen … BACK tippen … FORMAT tippen … LOGMAG oder SWR tippen …

Vielleicht auch TRACHE0 oder TRACE1 tippen und danach FORMAT wählen … Ruhe bewahren … mich ärgert es auch manchmal aber nur kurz … dann mache ich weiter …

Wie zum Beispiel eine dritte Messung anzeigen … warum nicht.

DISPLAY … TRACE … TRAC2 tippen … Huch Anzeige SMITH-Diagramm … egal … BACK tippen … FORMAT tippen und MORE tippen … und dort RESISTANCE wählen! Eine dritte Kurve (grün) erscheint und oben wird bei 21,000 MHz z.B. 42,6 Ohm angezeigt (bei meiner Antenne). …. Na ist doch was! Was bedeutet dies? RESISTANCE ist der ohmsche Realteil des komplexen Widerstandes Z unserer Antenne. Da hätten wir gerne 50 Ohm, hätte hätteFahrradkette! Dies gelingt in den seltensten Fällen und dann nur auf der Resonanzfrequenz. Dies zeigt uns ja auch die SWR Kurve. Vorteil des NanoVNA .!. wir können diese Kurve verfolgen (MF-Schalter) und sehen die Veränderungen der SWR-Werte und auch die Veränderungen des Widerstandes R_e des Realteiles über den gewählten Frequenzbereich.

Vorsicht, ein wenig theoretischer Krims-Krams … sehr! vereinfacht auseinander klamüsert ..

Uns interessiert die Impedanz (Scheinwiderstand) Z_Ohm,unser Fußpunktwiderstand der Antenne. Dieser setzt sich zusammen aus einem Anteil Widerstand R_e (ohmsche Realteil) und den Wechselstromwiderständen von Induktivität  X_L = ω*L  und Kapazität  X_C = 1 / ω*C. Ein Dipol ist prinzipiell ein Parallelschwingkreis. Da ist alles vorhanden R_e und X_L / X_C  jeweils mit abweichenden Phasenwinkeln. Das Vor- und Nacheilen der Stromanteile, verursacht durch die Phasenwinkel von X_C und X_L, führt uns in die Welt des Imaginärteiles von Z.  Wir wissen ja, dass X_C und X_L Wechselstromwiderstände sind und diese auch als Ohm angegeben werden. Also können wir Serien oder Parallelschaltungen von R_e, X_C und X_L (alles Ohm){RLC} berechnen. Könnten wir, wenn da nicht diese unverständliche Schreibweise der Formeln wäre! Die komplexen imaginären Widerstandanteile bezeichnet man als +jX_L (induktiv) und –jX_C (kapazitiv). Einfach dargestellt bei einer Serienschaltung von RLC …       Z_RLC = R_e + jX_L - jX_C   … wenn man es kann! Hurra, wir brauchen dies nicht, denn wir haben einen NanoVNA der diese Mathematik für uns erledigt und den Wert von Z anzeigt. Dies ist doch schon einmal ein Grund so ein Ding zu kaufen! Ich rechne auch nicht gerne …

… Bei RLC in Parallelschaltung legt man sich ehh die Karten, denn dann muß man mit den Leitwerten von X_L / X_C  rechnen … dies kann der NanoVNA auch für uns machen.

Diskussion: 20m Messung 3 El-Beam

Frequenz         14.200 MHz

SWR                1.142  (14.000 MHZ  1.179 |            14.350   1.32) ? für mich OK            

Impedanz        49.8 +j6.62 Ohm        (zwischen 42.0 Ohm und 60.0 Ohm akzeptiere ich alles

Return loss      -23.5 dB (LOGMAG)   (23,5/10= ~2.3 * 10^X = ~200 … 100W/200=1.5W loss)

Schlechtes Beispiel … weil hier alles ganz prima ist. Aber ich fühle mich gut dabei.

Machen wir weitere Beispiele: 2m11 EL FLEXA Yagi

                        Und wie wir den Netzwerkanalyser als Dipmeter einsetzen …

Ein Vorschlag von Werner DF8XO … danke

                        Und Messung von Filtern, wie Tiefpassfilter 1,8 – 30 MHz, die man so herumliegen hat … auch die Durchlasskurven von Diplexern …

Dies alles im Teil No. 4

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 2 Meter 11 Element  FLEXA YAGI messen … oder GP, so eine DIAMONT oder was so in Betrieb ist. Kann auch eine Mehrband sein. Wir messen nur 2m …

Vorbereitung: Den Bereich für die 2m Messung kalibrieren. Also Meßbereich einstellen!

DISPLAY … STIMULUS … START tippen, NUMKEYPAD erscheint … 143.5 und M für MHz eintippen.

DISPLAY … STIMULUS … SPAN   tippen, NUMKEYPAD erscheint … 3  und M für MHz eintippen. 3 für 3 MHz Spanweite … dann Messen wir von 143.5 MHz bis 146.5 MHz. Ich bin zu faul immer CENTER und STOP einzutragen. SPAN ist da einfacher! So, wir erinnern uns an die 101 Kalibrierschritte. Bei 3 MHz sind dies dann alle 29,7 kHz ein Messpunkt.

Jetzt schnelle Kalibrieren:

DISPLAY … CAL … CALIBRATE … OPEN_ jetzt den OPEN Klibriernippel am Kabelende von CH0 aufschrauben. CH1 bleibt frei!!! und auf OPEN tippen. Sofort wird SHORT angezeigt_jetzt den Kurzschlußnippel aufschrauben und auf SHORT tippen. LOAD wird angezeigt. Also Nippelchen auf 50 Ohm LOAD wechseln und auf LOAD tippen. Ich hoffe ihr habt inzwischen auch einen zweiten 50 Ohm LOAD Nippel. Wenn nicht, dann einfach ISOLN und THROUGH tippen. Diesen jetzt auf das Kabelende von CH1 schrauben und ISOLN tippen. Beide 50 Ohm Nippel runter und die Kabelenden mit einem SMA-Verbinder verbinden. THROUGH tippen! Fertig jetzt DONE tippen. BACK und SAVE tippen … nehmt z.B. SAVE 3 … dann kann man später mit RECALL 3 die 2m Kalibrierung wieder aufrufen.

Jetzt mit Adapter auf PL oder sowas die Antenne am Kabelende von CH0 anschließen, CH1 bleibt frei. Wir machen ja eine EIN-TOR Messung (Reflexionsmessung).

Messung wählen:

DISPLAY … CHANNEL tippen … CH0 wählen! TRACE tippen und TRACE 0 (Linie 0) wählen. > FORMAT … LOGMAG (return loss) wählen.

BACK … TRACE … TRACE 1 wählen, Format … SWR wählen.

BACK … TRACE … TRACE 2 wählen, Format … More wählen. Bei MORE … RESISTANCE wählen.

Auf dem kleinen Bildschirm tut sich was!!! Oben sollten 3 Messwerte angezeigt werden. CH0gelb = LOGMAG, CH0 blau =SWR und grünCH0 R/100 und jeweils ein Messwert dahinter.

Verdammt … da steht doch bei SWR CH1 … wieso? Keine Ahnung passiert mir auch! Also kurz zurück … BACK, BACK … DISPLAY … CHANNEL … CH0 tippen, dann Trace … TRACE1 aus- und einschalten, Format und SWR tippen …

Sollte ? klappen …

Jetzt Bildschirmchen … Antenne ist ja dran, oder ???  

Ein Hoch auf FLEXA YAGI  alles „SUPER“! Kurve kann man jetzt über das Band verfolgen, mit Rechts- oder Linksdruck auf den MF-Schalter, den Marker verschieben. ~30 kHz pro Step.

R mit 48,8 Ohm ok ok ok …

SWR 1.03 ok ok ok

LOGMAG -36,4 dB = 0.023 Watt loss

Natürlich sehen die Kurven bei euch etwas anders aus. Aber ihr seht jetzt ob die Antenne Meßtechnisch was taugt! …. Wie schei..e Kurven? Erst gucken … alles richtig eingestellt … ja! Trotzdem unzufrieden mit der Messung? Hallo SWR ist nicht alles zum Funken. Wenn es doch bis jetzt mit der Antenne ganz gut geklappt hat, dann ist es so! Na, … nachdenken was verbessert werden kann, bevor man es wegschmeißt? Kabel? Stecker? Kontakte verrottet … ?    Gut, da halte ich mich besser raus!

Nehmen wir den Vorschlag vom Werner DF8XO auf und dippen wir ein wenig.Werny hat dies beschrieben und ich übernehme es hier:

Der VNA als Dip Meter …DF8XO

Ich baue derzeit Kurzwellen Antennen mit Sperrkreisen. Um die Sperrkreise richtig zu dimensionieren, nutze ich die Dipmeter Funktion des VNA. Um ihn als Dipmeter nutzen zu können, habe ich eine Spule mit BNC Anschluss mit einem Durchmesser von 50 mm gebaut und diese an CH0 angeschlossen.  

Lege ich die Dipmeter Spule in die Nähe des Sperrkreises, zeigt mir die SWR Kurve die Resonanzfrequenz des Sperrkreises an. Der Frequenzbereich des VNA sollte dann in der Nähe der gewünschten Resonanz Frequenz liegen.  In diesem Fall bei 18.120 MHz.  

  Im Bild seht ihr einen typischen Meisenring Sperrkreis wie auch von z.B. Kelemen eingesetzt. Kann man schön selber bauen.

Und ihr seht unten im DISPLAY den Meßbereich 17.5 MHz bis 18.5 MHz. Sicher hat Werny auch mit diesen Daten vor der Messung kalibriert. 

Ich habe da noch ein TP-Filter für KW rumliegen … 1.7 – 30 MHz

LOW PASS FILTER, E. F. JOHNSON COMPANY, WASECA, MINNESOTA U.S.A. (Flohmarkt zirka 60 Jahre alt?)

Messen wir das TP-Filter als Reflexionsmessung S11 im Durchlassbereich. Also Filter an CH0 anschließen und das Filter mit einem 50 Ohm Dummy-Load abschließen. Kann auch einfach mal mit einem 52 Ohm oder 47 Ohm Widerstand gemacht werden, wenn kein 50 Ohm DummyLoad verfügbar ist. ¼ Watt Widerstand reicht für diese Messung.  Wir stellen den Meßbereich von 1 MHz bis 100 MHz ein. Wieso 100 MHz? So ein Tiefpassfilter soll doch die Oberwellen dämpfen! Also die Vielfachen der Grundwelle. Senden wir auf 28.6 MHz, dann ist die 1. Oberwelle bei 57,2 MHz und die 2. auf 85,8 MHz … ABER das Filter soll ja schon kurz über 30 MHz dämpfen. Also muß der berühmte 3 dB (halbe Leistung) schon unter 40 MHz liegen.

Einstellen wie gehabt .. STIMULUS … Start … 1 MHz … SPAN … 100 MHz … dann CANNEL CH0 … und CALIBRATE … hatten wir ja schon!

Calibrieren wie bei der 2m YAGI … Diesmal als SAVE3 speichern!

Aber es geht natürlich noch genauer.

Wir messen das Filter jetzt einmal mit einer 2 Tor Messung. Geht nur, wenn wir die Kalibrierung von ISOLATION und THROUGH gemacht haben. Also ein zweiter 50 Ohm Abschlußwiderstand und ein SMA Verbinder zur Verbindung der beiden Koaxkabel an Board ist.

OK, setzen wir dies einmal voraus. Die Kalibrierung haben wir ja gemacht. Jetzt RECALL3 aufrufen! Spart uns eine erneute Kalibrierung.

TP-Filter anschließen, dieses mal nicht mit 50 Ohm Abschluß, sondern den Ausgang mit dem beiliegenden Koaxkabel direkt an CH1 anschließen … also eine Durchgangsmessung!

Messungen einstellen:

CH0 diesmal mit Format auf SWR stellen … jetzt brauchen wir aber für die Durchgangsmessung CH1. Also bei CANNEL jetzt CH1 TROUGH wählen … dann FORMAT … und LOGMAG wählen.

…. Die Daten könnt ihr dem Bild entnehmen … sieht doch gut aus, oder? 

Nach diesem Beispiel könnt ihr alle Filter in allen Frequenzbereichen, auch Eigenbau Ringkernfilter, messen und optimieren.

Bei 58 MHz, 1. Oberwelle (2. Harmonische) beim Senden auf 28 MHz = -80dB = 0,000001 W

von 100 W als Oberwellenleistung noch übrig.

Diplexer messen: Ist die gleiche Prozedur wie bei der Filtermessung als Durchgangsmessung. Wie gerade gemacht. Stellt auch hierbei einen weiten Frequenzbereich ein. Z.B. ein Diplexer für eine GP DIAMOND 2m/70cm für FM-Tranceiver mit separaten Antennenbuchsen für 2m und 70 cm. Ich habe sowas noch …. 

 Mit STIMULUS … stellen wir START auf 130 MHz ein und SPAN auf 470 MHz … dann bekommen wir den Bereich von 2m bis 70cm großzügig angezeigt. … nun macht mal und dann nur zur zweiten Messung die Anschlüsse Diplexer und Funke die 70cm Buchsen umschrauben. Mehr müsst ihr nicht machen um ein Bild über die Qualität des Diplexers zu bekommen.

…. Schick nicht ?

Ach so, ihr habt eine Funke mit eingebautem Diplexer und keine Duoband GP, sondern einzelne Antennen. Na dann reicht es doch die Antennen einzeln zu messen. An dem eingebauten Diplexer wollen wir jetzt mal nicht rumfummeln!

Multiband Antennen messen: Hier wieder ein schönes Beispiel von Werny DF8XO

Nach diesem Muster könnt ihr natürlich auch Multiband GP’s für 2m/70 und 23cm messen. Nur immer dran denken den Frequenzbereich zur Messung großzügig bemessen.

ACH ! Halt, 23 cm geht natürlich nur mit den Weitbereichs NanoVNA’s. Sonst nur bis 900 MHz möglich.

Messung einer Kurzwellen Antenne  FB33

Zunächst stellen wir am VNA den gewünschten Frequenzbereich für die Messung ein,
laden ihm praktischerweise aus einem Speicher

Die Antenne wird mit geeigneten Steckern an die Buchse CH0 angeschlossen.
Ich verwende ein kurzes Stück dünnes Koaxkabel mit SMA Steckern damit die Gerätebuchsen nicht  belastet werden. Bei der Kalibrierung muss ein solches Kabel  mit den entsprechenden Adaptern  mit gemessen werden.   

In diesem Fall ist ein Fritzel FB33 für den Frequenzbereich 20,15 und 10 m angeschlossen. 

Deutlich sehen wir die Resonanzpunkte. Mit dem Cursor können wir auf das Minimum fahren und sehen dort den entsprechenden Wert der Antenne. Den Cursor (kleines Dreieck) können wir mit dem kleinen Rädchen oben rechts am Gerät bewegen. 

Ende Teil 4 …. Es kommt noch mehr …  ihr habt ja erst einmal was zum Experimentieren 

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Nachtrag zur Kalibrierung:

Es gibt eine Vielzahl toller Beschreibungen zum NanoVNA im Netz und gute Beispiele … aber sehr oft wird die ständige Kalibrierung vor jeder Messung grenzenlos übertrieben (meine Meinung). Wie hier bereits mehrfach erwähnt, kann man die Kalibrierung für bestimmte Frequenzbereiche speichern. In der Praxis messen wir ja an einer Aufgabe und nicht dauernd wie hier bei den Übungen ständig auf anderen Frequenzen. Also Kalibrieren wir für unseren Testbereich (aktuellen Bastelbereich), speichern dies und können für mehrere Tage diese Werte über RECALL aufrufen. Wenn in anderen Frequenzbereichen messen, dann müssen wir für diesen Bereich kalibrieren.

Beispiel:

Nicht immer können wir unser Testobjekt direkt am NanoVNA anschließen. Auch die 30 cm mitgelieferten dünnen Koaxstücke mit SMA Anschlüssen sind zu kurz. Bei längeren Leitungen   

Hier erst einmal ein Experiment vom Rolf DL9YED:

Idee war eine Ein- bzw Ausspeiseweiche für 12V zu bauen. Dient zum umschalten eines Koax-Relais an der Antenne. Also Hochfrequenz und 12V= Schaltspannung über das Koaxkabel senden. KW-Bereich 1-30 MHz. Hierzu vorhandene Zylinder-Ferrite von alten Laptop-Netzteilen zur Entstörung verwendet.

Diese Ferrite wurden mit verschiedenen Windungszahlen bewickelt um zu sehen wie sie sich im Bereich vom 1-30 MHz verhalten.

Zur Verwendung habe ich dann einen Ferrit mit 20 Windungen (ausgeprägtes Maximum von weit über -50db bei ca. 1,6MHz) und einen Ferrit mit 15Windungen (ausgeprägtes Maximum über -50db bei 3,3MHz). Diese wurden in ein kleines Blechgehäuse mit zwei Trennwänden in Reihenschaltung mit einem Durchführungskondensators eingebaut, eine Trennwand längs zur Abtrennung des HF-Teils und die andere Trennwand zur Teilung für die Drosseln in die der Durchführungskondensator 1,5pF eingelötet wurde. 

Zur Messung mit dem NanoVNA bitte die gleiche Anordnung verwenden wie im Teil 4 für das TP-Filter als Durchgangsmessung CH0 – CH1 beschrieben. Frequenzbereich mit STIMULUS 1 -30 MHz einstellen. 

Hier die mit 15, bzw 20 Windungen o,5 oder 0,6mm Cu-Lack Draht bewickelten Ferritkerne. Also ganz simple Arbeit. Die Kurven unten mit der Software naniVNAsaver gespeichert und ausgedruckt.

Ja, diese Software zur Bedienung der Messungen mit dem NanoVNA beschreiben wir im Teil 6.

 Danke Rolf, schönes Beispiel … Homemade …

Hier eine NanoVNA Anwendung von Rudi DF8AE

Ich habe ein Interdigitalfilter, was mal irgendwann hier angekommen ist und für 432,2 MHz abgestimmt werden sollte. Da mir dies mit Hausmitteln aber nie wirklich gelungen ist, führte das arme Teil hier ein recht trostloses Dasein in meiner Amateurfunkschmuddelecke.

Das gute Stück glänzt auf den Bildern nicht so weihnachtlich nett, weils nett beleuchtet oder gar mit Photoshop bearbeitet wär sondern weils vollständig versilbert ist.

Nun brauche ich zwar zur Zeit nicht wirklich ein hochselektives Filter für den 70-cm-SSB/CW-Bereich, hab mich aber im Zusammenhang mit dem Nano-VNA an das gute Stück erinnert und den Nano-VNA drangesteckt. Ergebnis: s. Bilder. Die beiden verwendeten Programme heißen nanovna.exe (nicht abgebildet) und nanovna-saver.exe (davon stammt der Screeenshot), beide lauffähig unter Windows.

Die Messung wurde als Reflexionsmessung S11 (SWR) durchgeführt. Also ein 50 Ohm Load am Filter.

Reflexionsmessung haben wir ja schon beschrieben. Auch hier wieder den zu messenden Frequenzbereich mit Stimulus … Start … Stopp … einstellen. Wie bei der ersten Messung des Tiefpassfilters

 .

Hallo Rudi, im nächsten Schritt einmal als Durchgangsmessung ausführen …. Danke

Koaxkabel Längenmessung … warum eigentlich?

Speziell wenn wir neue Antennen installieren wollen wir ja wissen, ob die Antenne auch die gewünschte Resonanz hat und die Impedanz Z ~50 Ohm beträgt, damit wir Leistungsanpassung erreichen. TX Ausgang 50 Ohm und Antenne 50 Ohm. Alles Ohm oder nicht?

JeiN … Z das unbekannte Wesen? Nein!

Ob gekaufte Antenne oder Eigenbau ist egal. Die Theorie, oder der Hersteller, verspricht uns 50 Ohm im Resonanzpunkt der Antenne, wenn wir eine entsprechende Antenne gewählt haben. Im Resonanzpunkt … aber nur da! 100 kHz drunter oder drüber ist nix mehr mit 50 Ohm. Das kennen wir, denn unser SWR-Meter zeigt es ja an, nix mehr SWR 1. Aber zum Beispiel bei 200 kHz Abweichung und SWR 1,7 oder so ist OK OK OK! SWR 2 ist auch ok … nicht so pingelig sein!

Z = 50 Ohm wird von der Antennenhöhe und Umgebung beeinflusst, egal was wir gekauft, gebaut haben. Der Abstand zum Erdpotential wirkt auf die Antenne. Kennen wir ja! 80m Dipol in Lamda/2 (40m) Höhe hat so 70-75 Ohm. Unter 20m Höhe sind es dann um 55 Ohm! Dies kommt uns ja zugute. Wenn wir 10m Höhe erreichen sind wir glücklich und landen bei 45 Ohm oder so. Dies sollte uns glücklich machen. Frech gerechnet 55 Ω/50 Ω = SWR 1,1 und 50 Ω/45 Ω = SWR 1,1 …. Aua..

Wir wollen es aber genau wissen! Messen können wir die Impedanz nur direkt am Fuß(Speise)punkt der Antenne. Nur wie kommen wir in der aufgebauten Antennenhöhe an den Speisepunkt? Manchmal sehr schwierig, aber es gibt Hilfe ….

Der Rothammel oder andere schlaue Bücher sagen uns, bei ʎ/2 Kabellänge wird der Fußpunktwiderstand zum Kabelanfang übertragen. Natürlich muß der Verkürzungsfaktor VK des Kabels berücksichtigt werden. Dies kennen wir ja! Dies ist der Velocity-Factor laut Datenblatt der Hersteller. Dies betrifft die Laufzeit der elektrischen Welle im Kabel, welche zum Vakuum verschieden ist. Je nach Kabelaufbau (Material Dielektrikum) haben die Koaxkabeltypen unterschiedliche Verkürzungsfaktoren … wichtig zu beachten.

Jetzt Praxis:

Um den Fußpunkt zur Messung aus der Antennenhöhe nach unten zu bringen müssen wir die Länge des Meßkabels abschätzen. Sehen wir uns die ʎ/2 Längen für unsere KW Bänder einmal an.

ʎ/2 oder ein Vielfaches der Länge überträgt den Fußpunktwiderstand zur Messstelle. Uns fällt auf, dass die Länge 27,887m für 80/40/20/15 und 10m ideal ist. 17 und 12m erschlagen wir mit 27,565m … nur für 30m müssen wir doch 25,57cm mit PL-Verbinder verlängern. Ein oder zwei cm machen den Kohl da auch nicht fett. Und für 160m haben wir ehh keinen Platz.

Also das berühmte 27,887 m Meßkabel ist ideal für die Messung von Mehrbandantennen.

Achtung:Gilt nur für Kabel mit VK 0,66 ! Als Meßkabel reicht RG58 vollkommen aus … !

Wann braucht man so ein Kabel? Hauptsächlich beim Neubau einer Antenne. Dann ist es ja sinnvoll die Antenne zu prüfen.  Passt was nicht wie gewünscht und geplant, dann kann noch ändern werden. Wenn die Antenne schon lange oben und mit einem Kabel angeschlossen ist, kommt man ja nicht mehr dran.

Kabellänge messen:

Wie macht dies der NanoVNA? Es ist eine Laufzeitmessung durch das Kabel mittels Impulsantwort aus einer Messung. Nur stellen wir hierzu andere Messgrößen ein.

Aber, auch wenn es spannend ist … es ist erst einmal Pause hier !!

Ich habe meinen NanoVNA k-putt’emacht!!

Grobe Unachtsamkeit meinerseits! Das kleine Ding ist eigentlich robust genug.

Jetzt Lieferzeit, so 1. Bis 15. Februar kommt Nachschub ….

Bis denne DK4QT