ARDUINO

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ARDUINO UNO und Gesellen gemeinsam entdecken

ARDUINO UNO und Gesellen gemeinsam entdecken

ARDUINO UNO ist ein kleines Microcontroller Board.  14 digitale Eingang-/Ausgang PINs,

6 analoge Eingang-/Ausgangs PINs  

6 PINs können als PWM-Ausgänge (Puls-Weiten-Modulation) genutzt werden.   

Sehr einfach am PC anzuschließen und mit einfacher, C-ähnlicher Programmiersprache, zu bedienen.   

 … Googelt mal nach ARDUINO Amateurfunk-Projekten …

Was brauchen wir?

Einen ARDUINO UNO, den mit gestecktem ATMEL Prozessor im DIL-Gehäuse, so 10  bis 20 EURO.

Ein Netzteil 12 Volt DC, 2 A … reicht erst einmal.

-Ein Steckbrett für Versuchsaufbauten.

-Widerstände, LEDs, Transistoren und viel mehr sind steckbar für Versuche, so 3 bis 5 EURO.

-Ein Bündel Steckkabel für die Verdrahtung brauchen wir auch, 3 EURO der so.

-Diverse Taster und Trim Potentiometer mit Knopf 10K für Arduino Steckboard.

Also mit 30 EURO ist man dabei …

¼ Watt Widerstände aus der Bastelkiste plus LEDs und ein paar NPN Transistoren. Potis und so hat man ja rumliegen, oder?

Als Sammelbestellung für die Teilnehmer am Kurs ausführen?

Was brauchen wir noch?

Interesse bei Dieter dk4qt(at)darc.de                

So Ende Februar könnt es losgehen. Vorher üben wir mit der Video Konferenz Software.

73 de dieter dk4qt

NanoVNA

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NanoVNA der mini Vektor Netzwerkanalysator OV N01 Anwendungskurs Teil1 von 11

***** Das gesamte Dokument steht unten zum download bereit.

 MiniNanoVNA ist schon richtig, da zum Lesen der Meßwerte das Display ziemlich mickerig ist. Aber dafür ist die Leistung des Gerätes für unsere Amateuranwendungen  mächtig und vielseitig. Für zirka 50 EURO unschlagbar im Vergleich zu sonstigen angebotenen Analysern. Natürlich ist die Meßwertdarstellung in Verbindung mit einem PC oder Laptop deutlich besser. Messwerte und Bildschirminhalte kann man speichern. 

OV-N01 füllen. Der Erfahrungsaustausch soll auf 2m, 144.575 MHz, stattfinden. 

Es wird kein wissenschaftlicher Vortrag. Wir konzentrieren uns auf die praktische Nutzung des NanoVNA. Wer sich im I-Net informiert findet ausreichende und gute Anleitungen zur Einführung und Nutzung des NanoVNA. Liebevoll gemachte, interessante YouTube Videos und Handbücher. Warum dann noch eine Anleitung auf der OV Homepage? Wir wollen eine einfache Nutzung auf Basis der Grundkenntnisse aus lang vergangenen Kenntnissen Vorbemerkungen: Wir wollen die kontaktlose Zeit mit kleinen Projekten gemeinsamer Aktivität im der Lizenzprüfung erstellen, ohne in den Tiefen der Hochfrequenztheorie herumzustöbern und ohne mathematische Höchstleistungen anzuregen. 

Eine kleine Einführung sei aber erlaubt um uns diesen Grundlagen wieder zu nähern. Wir wollen ja wissen was uns die Meßergebnisse sagen und welche Schlüsse wir daraus ziehen können.

 

Vektor-Netzwerkanalysator? Wir kennen skalare physikalische Größen. Diese sind nur durch einen Betrag (Zahl) und der Einheit gekennzeichnet, Temperatur, Druck, Dichte. Beispiel Widerstand

       Ob wir den ohmschen Widerstand mit Wechselstrom oder Gleichstrom speisen ist egal. U und I sind in Phase. Es ergibt sich nur der reelle Betrag 50 Ohm.Vektorielle physikalische Größen, sind durch Angabe des Betrages, ihrer Einheit und zusätzlich durch eine Richtung charakterisiert. Dies kennen wir! In der Skizze sehen wir die uns bekannten Änderung des Phasenwinkels bei induktiver oder kapazitiver Belastung durch Blindwiderstände. Blauer oder grüner Pfeil im Zeigerdiagramm. Je nach Größe der Induktivität oder Kapazität ändert sich der Phasenwinkel. Also das Vor- oder Nacheilen des Stromes bei Spule oder Kondensator. In unserer Funkpraxis sehen wir dies täglich durch die Veränderung der Stehwelle wenn wir uns von der Resonanzfrequenz der Antenne entfernen. Diese SWR-Kurve hat sicher jeder von uns mit Hilfe eines Stehwellenmessgerätes aufgezeichnet und anhand der Ergebnisse die Drahtlängen beschnippelt um das beste SWR in Bandmitte zu bekommen. Haben wir dabei ein SWR unter 1.2 erreicht, sind wir glücklich und gehen davon aus, dass wir ~50 Ohm = ~Z 50 Ohm Impedanz der Antenne erreicht haben. Erreichen wir aber nur Werte um SWR 1.5 bis 2.0, dann sind wir nicht glücklich und funken trotzdem. Bei SWR ~2.0 haben wir ja nur 10 Watt Verlust bei 100 Watt Sendeleistung. Was soll’s. Dass die Speisekabellänge manchmal einiges an Unfug  zum Ergebnis beiträgt wissen wir auch. 

Diese Kurve zeigt uns der NanoVNA nach der Messung über den gewählten Frequenzbereich. Zusätzlich ein oder zwei weitere Meßwertkurven die wir gewählt haben. Maximal drei Meßwerte sonst wird es unübersichtlich. Interessant hierzu ist der Impedanzverlauf Z. Die Impedanz (Z) ist der Scheinwiderstand. Dieser setzt sich zusammen aus dem ohmschen Widerstand (R) und der Reaktanz (X), dem Blindwiderstand welcher sich aus der induktiven oder kapazitiven Belastung der Antenne ergibt. Also unter-oder oberhalb der Resonanzfrequenz. Da haben wir ja idealerweise Z=R. Beachte, wir finden im kapazitiven und induktiven Bereich jeweils einen Punkt mit SWR 1.5!  ….. Warum? Klären wir später bei Messungen. 

…. Der NanoVNA zeigt uns das Meßergebnis oben, winzig klein, im Display … aber nicht nur den Meßwert auf einer Frequenz, sondern auf allen Frequenzen des eingestellten Bereiches. Haben wir den Scanbereich auf 3,0 bis 4,0 MHz eingestellt, dann bekommen wir eine schöne Kurve aller Messwerte angezeigt. Wieso Kurve? Haben wir einen sehr gut angepassten 80m Dipol gemessen, dann ist nur auf der Resonanzfrequenz ein Z vorhanden, welches real 50 Ohm entspricht. Ober- und unterhalb der Resonanzfrequenz ist der Dipol induktiv oder kapazitiv belastet. Strom und Spannung sind also nicht mehr in Phase. Es kommt also zu Abweichungen. Wir werden vektoriell! Z verändert sich und aus Rreal wird RS.  Ist das Ding ein digitales Stehwellenmeßgerät? Ja auch, aber viel, viel mehr! Wie viel mehr versuchen wir mit gemeinsamen Experimenten und einfachen Erklärungen zu erarbeiten. Wir bitten um Rückmeldung, wenn die Erklärungen unverständlich sind !!!!!!!! 144.575 MHz bietet sich da an. Netzwerkanalysatoren sind Geräte, mit denen Reflexions- und Transmissionseigenschaften (Übertragungseigenschaften) von Hochfrequenznetzwerken frequenzabhängig ermittelt werden können. Sie dienen dem Ausmessen von Antennen, Anpass-Netzwerken, Filtern, Baluns, Transformatoren, Splittern, Verstärkern, Stubs und vielem mehr. Alle  Möglichkeiten werden wir nicht ausschöpfen. 

Bezugsquellen:

Im Internet findet man viele Angebote. Man sollte 10 Euro mehr ausgeben und einen bekannten Anbieter auswählen. Mein NanoVNA ist noch eine billig Version 50 kHz bis 900 MHz. Es gibt neuere, bis 3 GHz einsetzbare Versionen.  Als Zubehör sollte im Preis eingeschlossen sein, ein Kalibrierset, zwei Meßkabel und ein USB Anschlußkabel.

Notwendiges Zubehör:

Am NanoVNA sind 2 SMA Buchsen. Also brauchen wir Adapter zum Anschluß an unsere PL-, BNC- und N-Stecker Welt. Dazu noch ein paar SMA-Verbinder. Ist sowas wie PL-Doppel-weibchen. Sucht mal im Netz nach SMA Adaptern. Es muß nicht alles vergoldet sein! Die Meßprofis bemeckern die Qualität der mitgelieferten 2 Stck. SMA Kabel und empfehlen qualitativ höher wertige für saubere Meßergebnisse. Empfohlen werden SMA-Kabel von Huber-Suhner bis 18 GHz einsetzbar, 50 EURO/Stück … sauteuer … Ich empfehle Amphenol RF 135101-01-12.00 Kabel, 30 cm (12 Zoll), bis 3 GHz einsetzbar. Gekauft bei Digi-Key für 12,50 EURO/Stück. Sammelbestellung ist zu empfehlen. Oder, ihr könnt mich alle ma und es werden erst einmal die mitgelieferten Kabel benutzt.
Bei CONRAD oder REICHELT u.a. gibt es SMA Adapter in großer Auswahl. Da brauchen wir einige! Es muß nicht alles Gold sein! Aber eine Entscheidung ist nötig!!!
Wir müssen den NanoVNA ja kalibrieren und dann können wir messen …
Kalibrieren wird mit dem Kalibrierset, OPEN, LOAD, SHORT, Through (Durchgang) … Through ist nix anderes als beide Kabelstücke an die Buchsen anschließen und dann die Kabel mit einem Dopplelweibchen (SMA-Female-Female-Adapter) verbinden.

Kalibrieren direkt an den Buchsen des NanoVNA’s ? Dann müssen wir die Meßobjekte immer dort direkt anschließen. Natürlich mit Adaptern! Z.B. ein Koaxkabel mit N- oder PL-Stecker … ohhhh jeeee, ziemlich wackelig und die mickerigen SMA Buchsen werden ganz schön belastet. Oder man schließt die mitgelieferten SMA-Kabel direkt an, empfohlen, und kalibriert am Ende der Kabel. Mit dem Kabeln ist der Anschluß von Meßobjekten viel flexibler. Man muß sich entscheiden, denn die Auswahl der Adapter ist davon abhängig. Schließt man am NanoVNA direkt an, dann müssen die Adapter SMA Stecker haben. Am Ende der SMA Kabel benötigen wir Adapter mit SMA Buchsen.
Statt einzeln zu kaufen ist das 20 Stück Set von ….
YILIANDUO 20 Type Set HF Koax Adapter Kits SMA Buchse auf SMA/BNC/N-Typ/F/UHF Buchse Gerade vergoldeter o. vernickelter Erweiterungs-Adapter mit Case Box
https://www.amazon.de/YILIANDUO-Adapter-Vergoldeter-Vernickelter-Erweiterungs-Boxed/dp/B07FTCNTCL
Bei CONRAD:
Zusätzlich 2 x Steckverbinder SMA Female zu SMA Female, wie PL-Doppelweibchen
und 1 x SMA 50 Ohm Abschlußwiderstand sollten wir zusätzlich haben
Im I-Net findet man viele schöne YouTube Videos zur Einführung in die Bedienung des NanoVNA und grundsätzliche Messungen.
Wir machen dies hier alles auf Papier. Kann man drucken und abheften. Somit sind Kalibrierung, Einstellung und Beispiele von Meßaufgaben sofort zur Hand. Man kann sich ja nicht alles merken …  

So …. Alles an Bord? Können wir loslegen? Meldet Euch bitte ….

Auspacken und am PC/Laptop an eine USB-Buchse anschließen um den Akku des NanoVNA zu laden. Die blaue LED  blinkt bis Akku voll! Ohne Strom nix los!

Die Zeit nutzen wir um uns schlau zu machen. Dazu laden wir uns das NanoVNA Handbuch herunter: Handbuch zum NanoVNA - https://cho45.github.io/NanoVNA-manual/Natürlich steht da viel zu viel verwirrendes Zeug drin, welches wir nicht alles brauchen. Aber trotzdem mal lesen. Die HF-Theoretiker unter uns werden da schon heimisch. …. Ich habe so meine Mühe damit.

Für die Steuerung der Messungen mittels PC/Laptop brauchen wir eine Software. Kostenlos hier herunterladen. https://github.com/mihtjel/nanovna-saver/releasesDies reicht für den Anfang und wir können den 1. Schritt angehen.

Noch ohne PC/Laptop … jetzt alles von Hand auf dem Touchscreen des NanoVNA.

 

Kalibrierung:NanoVNA in der Hand

 

Ohne vorherige Kalibrierung wird niemals nix gemessen … merkt Euch dies! Anschluß der Kabel, Adapter oder Kalibrierelemente an die SMA-Buchsen. Für den Anschluß gibt es die Vorgabe des Drehmomentes von 0,45Nm. Sonst erhält man Meßabweichungen von bis zu 0,4 dB bei der Reflexionsmessung, wird behauptet. Drehmomentschlüssel für SMA kostet so um die 23 Euro! Habe ich nicht, ich drehe sorgsam mit der Hand fest … nicht gewaltsam. Zum Beispiel messen wir 10 dB Return Loss = 10% Reflected Power. Nur 90 von 100 Watt gehen zur Antenne. Addieren wir 0,45 dB Ungenauigkeit, dann sind es halt ~ 89 Watt. Dies ist genau genug!

 Das Menü erscheint nach drücken des MF-Schalters, oder wenn man auf den Bildschirm tippt. Zum Tippen empfehle ich einen gummierten Stift. Die Inhalte des Menüs wechseln wenn eine Funktion gewählt wird!  Dies haben wir dann alles auf Papier und gehen Schritt für Schritt weiter.

Wir suchen und identifizieren die Kalibrierstecker, Open, LOAD und SHORT … manchmal sind diese schlecht markiert.. irgendwie O, L, S in das Gehäuse kratzen. Ein zweiter LOAD ist hilfreich.

Grundsätzliches zur Kalibrierung:

Der NanoVNA hat 101 Kalibrierschritte von 50 kHz bis 900 MHz. 900 MHz geteilt durch 101 ergibt ein Raster von ~ 9 MHz. Etwas grob! Reicht aber für erste Messungen aus. Der Kalibrierbereich kann aber für unseren zu messenden Frequenzbereich eingestellt werden, wenn nötig. Es gibt 4 Speicher-Bänke für Kalibrierdaten. CH0 ist Bank Null. Da arbeiten wir erst einmal mit.

Auf dem Display sichtbar:

Unten Start 50.000 kHz …. Stop 900.000 MHz

Links am Rand C0, D,R,S …. Wir sind auf Canal 0 (Null)

 

 

… es geht gleich weiter … mit Teil 2 … der Kalibrierung

NanoVNA der mini Vektor Netzwerkanalysator OV N01 Anwendungskurs Teil 2 von 11

Kalibrierung (50 kHz bis 900 MHz) für Platz C0

***** Das gesamte Dokument steht unten zum download bereit.

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 101,8 tippe 1,8 in den Taschenrechner und dann tippe auf die Funktion 10x  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)

 

 

 

NanoVNA der mini Vektor Netzwerkanalysator, OV N01 Anwendungskurs Teil 3 von 11

***** Das gesamte Dokument steht unten zum download bereit. ******

 

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 10x 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 Re des Realteiles über den gewählten Frequenzbereich.

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

Uns interessiert die Impedanz (Scheinwiderstand) ZOhm,unser Fußpunktwiderstand der Antenne. Dieser setzt sich zusammen aus einem Anteil Widerstand Re (ohmsche Realteil) und den Wechselstromwiderständen von Induktivität  XL = ω*L  und Kapazität  XC = 1 / ω*C. Ein Dipol ist prinzipiell ein Parallelschwingkreis. Da ist alles vorhanden Re und XL / XC  jeweils mit abweichenden Phasenwinkeln. Das Vor- und Nacheilen der Stromanteile, verursacht durch die Phasenwinkel von XC und XL, führt uns in die Welt des Imaginärteiles von Z.  Wir wissen ja, dass XC und XL Wechselstromwiderstände sind und diese auch als Ohm angegeben werden. Also können wir Serien oder Parallelschaltungen von Re, XC und XL (alles Ohm){RLC} berechnen. Könnten wir, wenn da nicht diese unverständliche Schreibweise der Formeln wäre! Die komplexen imaginären Widerstandanteile bezeichnet man als +jXL (induktiv) und –jXC (kapazitiv). Einfach dargestellt bei einer Serienschaltung von RLC …       ZRLC = Re + jXL - jXC   … 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 XL / XC  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 * 10X = ~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

 

 

 

 

 

NanoVNA mini Netzwerkanalysator, OV N01 Anwendungskurs, Teil 4 von 11

 

***** Das gesamte Dokument steht unten zum download bereit. ******

 

 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 ???