Bir Vector Network Analyzer Anten Çalışmalarına Getiriyor

Her anten tasarımcısı ve ciddi amatör radyo operatörü sonunda radyo frekansının sadece bir Yagi'nin boyutunu gösteren basit bir SWR metreden farklı olduğunu fark eder, bir VNA hem büyüklükte hem de faz bilgilerini alır, karmaşık bir engellenme, geri dönüş kaybı ve tek bir süpürücükürücükürücükürücükürücükürücükürücükürücükürücükürede, bu yeteneğin tam olarak yüksek çözünürlükte olması gerekir.

VNA, bir veriye dayalı bir göreve tekrarlanan mekanik süreçten Yagi ayarını dönüştürmek.Sessiz bir maç köklerinin şarj edici element uzunluğuna, yanlış ağlatıcı veya parasitik darbe ile ilgili olarak, NanoVNA gibi kompakt USB cihazları dahil olmak üzere, bu makale, nihai ayarlamaları yorumlayarak, böylece hedefli frekans yanıtlarını güvenle elde edebilirsiniz.

Yagi Anten Davranışının Temel İlkeleri

VNA'yı bağlamadan önce, ölçüm sonuçlarını belirleyen işletim ilkelerine tekrarlamanıza yardımcı olur. A Yagi anteni, bir veya daha yansıtıcı bir elementten oluşur ve birden fazla yönetmen. Bu parasitik elementler arasında karşılıklı darbe, bir dipolün ücretsiz-uzay değerine kadar mükemmel bir maça geçiş yapar. Properly, Yagis 20 ila 50 ohms arasında bir besleme noktası sunar.

Resonant noktası etrafında antenin bant genişliği, en kısa sürede, element çapında etkileniyor ve yönetmen uzunlukların özel kasetleri. Narrow bantlama yüksek çözünürlüklülarda ortak bir meydan okuma, işletim frekansının kesin merkezi haline getiriyor. A VNA sadece minimum geri dönüş kaybının frekansına sahip değil, aynı zamanda maçın bu frekansın ne kadar hızlı hareket ettiğini ortaya koyuyor - tüm grubun bizi mümkün kılan olduğunu onaylıyor. Örneğin, 6element Yagi'yi sadece 2 metreye sahip olabilir.

Metal uzunluğu ve rezonans frekansı arasındaki ilişkiyi anlamak önemlidir. A Yagi'nin tahrik elemanı genellikle birincil rezonansı belirler, ancak yansımacı ve yönetmenler, yankılanan noktaya doğru veya uzunluğa bağlı olarak geri dönerler. A VNA bu etkileşimleri gösterebilir, tek bir yönetmenin Smith grafiğinde engelleyici bir iz bırakmasını sağlar.

Yagi Test için Doğru VNA'yı Seçin

Alet seçiminiz, doğru bir şekilde anten ayarlanması için yeterli dinamik aralığına bağlıdır.Bu portatif analizciler genellikle 50 kHz ila 1.5 GHz veya ötesinde, bir decibel'in birkaç onuncusu içinde düşük maliyetli USB VNA'ya geri dönmek için.UV, L-band veya LiteVNA için, daha geniş frekans aralığı ve daha iyi doğrudan bir bağlantı için yeterli olacaktır.Bu portatif analizler genellikle Keysight Fields'ın üzerinde 50 kHz'yi 1.5 GHz veya ötesinde, bir dizi veya değiştirilebilir.

70 cm'nin altındaki en Yagi projeleri için, yerleşik bir batarya ile taşınabilir bir VNA, eşleşen ağ işlerini simüle etmek istiyorsanız, fiyat noktasının ne olursa olsun, cihazı basit bir grafiksel kullanıcı arayüzünü destekleyen ve en azından 0.1 dB çözümü sunar.

Ayrıca ihtiyacınız olan liman sayısını düşünün. For most Yagi seti, tek birport S11 ölçüm yeterlidir. Ancak, iki bağlantı toplama testlerini ölçmek veya gerçekleştirmek için plansanız (örneğin, bir balun için), Keysight P937xA serisi ideal.For this article, we focus on one-port yansıma ölçümlerine odaklanırız.

Ön test hazırlığı ve Site Kurulum

Başarılı bir ölçüm kampanyası, analizci üzerinde güç olmadan başlar. Yüksek kaliteli test kablolarını, bilinen iyi bir kalibrasyon kitini ve VNA'nın geri kalanının yorumlanmasından sonra, antenin gerçek cevabının yorumlanmasından sonra, test merkezinde iki yönlü kablolar kullanın.

Yagi'nin en az bir üst üste yer ve binalardan uzak, araçlar ve diğer metal nesneler. Bir iş yerinde bir anten, mast üzerinde konuşulduğunda, bu yüzden mümkünse, ekrandaki boşlukları test ederseniz, iyi bir uygulama değil, kablodaki boşlukları test edin.VNA'nın ekrandaki önlemleri uzun kablonun sonunda gösterir.Eğer 50F'nin üzerinde kalibre ederseniz, kablonun üzerinde durmalısınız.

Test gününde havaya özel dikkat edin. Rüzgar, Yagi'nin anten sonundaki mikrofonik gürültüyü tanıtmak için neden olabilir.En iyi sonuçlar, kablo dielektrik özelliklerini büyük ölçüde etkilemez sıcaklıklarla sakin günlerce gelir.Eğer bir kule üzerinde test ederse, bir uzaktan VNA veya uzun referans kablosu kullanın.

Kalibrasyon: Doğru Sonuçların Vakfı

VNA doğruluk, test kurulumunun sistematik hataları için matematiksel olarak telafi edilen bir süreçtir.Bir Yagi'de bir Açık-Short-Load (OSL) kalibrasyonu standarttır. Prosedürü üç bilinen standart kullanır - basit bir devre, kısa bir devre ve hassas 50-ohm yük - antenin bağlantıya bağlandığı referans uçakta.

  1. [FONT:0) VNA'da Güç ve frekans aralığı[Dönetici: 1) Yagi'nin amaçlanan grubun en az% 10'unu kapsayacak şekilde ayarlayın. S11 ölçüm izi seçin ve geri dönüş kaybı için lineer veya log büyüklüğü format seçin.
  2. [FONT:0) İlk önce kısa standartta (Dönetici:0)Attach, ucuz kalibrasyon kitleri bile altın kaplama kısa. Basın kalibreleri içerir ve kısa sürede VNA depolar ve bir temel oluşturmak için kısa cevabı alır.
  3. [FONT:0) Açık standart ile kısayı yeniden konumlandırın.[DÜT:1] Bu, sadece merkezi bir pin ile bir bağlantıdır, yüksek bir engel sağlar.
  4. [FONT=0) 50-ohm yüküne (Dönetici: 0) bağlanın ve ölçütle.Bu, kitinizin yükü 50 ohms'tan biraz uzaktaysa, modern VNA'lar gerçek polinom katlarını ekstra hassasiyet için depolayabilir.
  5. [FONT:0) Kalibrasyon durumunu Kaydet.[*] Birçok VNA’lar farklı frekans uçları için neden ve nedensellaştırma setlerini hatırlamanıza izin verir.

Kalibrasyondan sonra, yükün bağlantısını bırakarak ve S11 izlerini gözlemleyin. Aynı standartları kullanarak ölçüm kablosunun geri dönüşünü göstermelidir ve test boyunca kabloyu terk ederseniz, kontenjanı tekrarlayın.[Döneticileri 500 MHz’den fazla talep eden frekanslar için, aynı standartları kullanarak test eden ölçüm kablosunun en kısa sürede mükemmel bir astarı göstermelidir.

Yaygın bir hata, tüm ölçümler için tek bir kalibrasyon yeterli varsaymaktır. Frekans aralığında herhangi bir değişiklik, sübrasyon sayısını veya çevresel sıcaklık kalibrasyonu geçersiz kılar. Bazı VNA'lar stabilite göstergelerini sunar; eğer iz kalibrasyondan sonra hareket ederse, recalibrate.

İlk Sweep'i Gerçekleştirmek

Kalibrasyonla, yükü keserek ve eş eksenli kabloyu doğrudan Yagi'nin yem noktası bağlantısına bağlar.Eğer anten bir balun kullandığında, balun ölçümün öncesinde olduğundan emin olun, faz değişimi ve eklerken, analizciyi tutan veya en az yarım dalga uzunluğundaki patlamayı durduracaktır.

VNA'yı iyi frekans detayını yakalamak için yeterince süpürmek için - ortadaki 500 ila 2000 puan tipik.Sürücükyü takip etmek ve geri dönüş kaybı izlerini izlemek için.Resonant frekansının belirgin bir şekilde ortaya çıkmasının açık bir şekilde düşmesi gerekir; Yagis, inşaat hataları nedeniyle beklenen grubun dışına yeniden başlayabilir.

[FONT:0)Not:[Dönetici: 0,2] Yagi bir kumar maçı kullanıyorsa, gözlemlediğiniz resonant nokta, saf olarak direnen bir engelin frekansı olmayabilir.

En çok başvuru için mükemmel olan 20 dB'nin geri dönüşü, 25 dB veya daha iyi bir VSWR'ye karşılık gelir. 20 dB'nin altında, gürültü rakamınız biraz da küçülmeye başlar.

Smith Chart'ı Impedance Insight için Okumak

Geri dönüş kaybı arsa size maçın en iyi ne olduğunu söylerken, Smith grafiği tipik olarak yatay direniş ekseninde düşecektir.S11'i bir Smith grafiğinde görüntülemek için VNA'yı işaret eder.Piyasanın merkezi tam olarak 50 + j0 ohms'u temsil eder.

Resonance'taki izler merkezin sol tarafında oturursa (daha yüksek bir direnişe işaret ediyor), bir eşleme ağı yanlış ayarlandığında, resonance'ın karakteristik dürtüsel bir bileşeni ortaya çıkarır; bir indüktif değişim (+X) elementin elektriksel olarak çok uzun olduğunu gösterirken, bir kapasitör (X) çok kısa sürede görüntülenir.

Eleştirel bir yetenek, Smith grafik izlerinin frekans değişiklikleri olarak merkezi nasıl genişletdiğini izlemektir. sıkı, dairesel eksenleri temiz bir şekilde tek mod rezonansa, sağlıklı Yagi'nin tipik bir şekilde inceler.[Dönemli) Klübün içindeki döngüler, bok metalik bileşenlerden veya balun problemlerinden kaynaklanan geri dönüşümlü olarak bu kalıpları yorumlara izin verebilir.

Smith grafiğini basit bir eşleştirme ağı tasarlamak için de kullanabilirsiniz. 30 + j10 şarsünün bir engelini görürseniz, 50 ohms'a getirmek için bir dizi kapasitör veya shunt stub hesaplayabilirsiniz. VNA bu iteratif süreci hızlı ve kesin hale getirir.

Frekans Değiştirilmesi için Driven Elementi

Çoğu transceiver ve yemleme sistemleri 50-ohm karakteristik bir dürtü için tasarlanmıştır, bu yüzden ayarlanmasının amacı, uygun bant genişliğini korumak için istenen işletim frekansında tam olarak yapılır.For a frequency that is too high, drive elements is electricly too short. LengthING it by a few milimetres will change the reson down. Onular elements, this can be done by slideive showerive şapkalar or end section.For correct-long elements, trimming later is too short. For correct-longing to add the samed than back material, so common Techniques to design in small amountsing.

Her mekanik değişiklikten sonra, yeni bir süpürücü frekansı daha düşükken, geri dönüş kaybı 50 ohm'a daha yakın hareket ederse, en düşük getiri kaybının hedef frekansında sığması gerekir, kumar maçını ayarlamak veya ilk yönetmenin dikkatini çekmek gerekir.

kumar maçı Yagis için, kumar çubuğu uzunluğu ve kapasitör (eğer şimdiki) aynı anda. Her ayarlamadan sonra Sweep. A Smith grafiği, tepkinin tamamen bitmediğini gösterecektir.

Parasitik Elements for Supply and Front-to-Back

Yönelmiş element resonant frekansı ayarlarken, yansıtıcı ve yönetmenler etki kazanır, ön geri dönüş oranı ve geçiş bandında dalgalanır. S11 ölçümler yalnızca kazanamaz veya model oluşturabilir, ancak bir yönetmen uzunluğu büyük ölçüde maçı etkilerse, karşılıklı darbeyi güçlüdür.Her bir değişiklikten sonra ve her elementin en fazla etkiye sahip olduğunu belirlemek için VNA izler.

İki kanal VNA'ya erişiminiz varsa, Yagi ve referans anteni arasında kesintiyi ölçebilirsiniz, ancak bu, hangi elementin hangi elementin özelliklerini tespit etmek için bir dış kurulumdur. VNA, geçiş bandında ikinci bir dip veya asimetrik ve belgelenmiş bir yazılım gösterirse, bu da tekrarlamanın çok yakın olduğunu tahmin edebilirsiniz.

Bazen, yansımayı tasarımdan biraz daha uzun süre ayarlama ön geri dönüş oranını geliştirir. Operasyon frekansındaki geri kaybı izleyin; kabul edilebilir kalırsa, ayarlama faydalı olur. VNA size öznel sinyal raporlarına güvenmek yerine nice bir geri bildirim verir.

VSWR Band genişliği ve yorumlanması

Resonant frekansına merkeziyet ettikten sonra, VSWR'nin kanallarını hedef alan bağlantı ağının daha geniş bir yanıtla veya yanlış eşleştirmeyi bölmeye izin veren grup merkezine doğru bir geçiş yapmanız gerekir. Markers, VSWR'nin 2:1 VSWR'nin her iki tarafında 2.0'a yükseldiğini okumanıza izin verir.

VNA'nın çok sayıda iz bırakma yeteneği – aynı anda tüm bir dizi ayarsız, yanıtın altında bir VSWR'nin besleme noktası olması veya bir saç parçasının birden fazla iz bırakma yeteneği – S11 ve VSWR gibi – bu doğrulamayı hızlandıracak.Eğer anteniniz kısaysa, anteninizin yanıtını düzelten bir dizi kapasiteli olarak düşünün.

VSWR bant genişliğini yorumlarken dikkatli olun. Smith grafiğindeki 2:1 VSWR çemberi basit bir referanstır; eğer bu dairenin içinde o çemberin içinde kalırsa, VSWR 2:1'in altında.

Ortak ölçümle başa çıkmak Pitfalls

Deneyimli anten inşaatçılar bile, belirli pratik koşullar antenin yem noktasından ayrıldığında yanlış yorumlayabilirler. Eşin kalkanı dahil olmak üzere yakın metal nesneler, ölçüm kablonun elektriksel olarak kısa olup olmadığını da yardımcı olabilir.

İkinci bir tuzak, frekans aralığı veya yükleme adaptörlerini değiştirmeden sonra kalibrasyonunu güncellemez.Herhangi bir değişiklik de doğrulama hataları sağlar; kötü bir kalibrasyondan şüphelenseniz, 50-ohm yükyü yeniden yükleyin ve izlerini mükemmel bir geri dönüş kaybının bir kısmını onaylayın.VNA'nın ısınır.

Başka bir ince konu: Yagi düzgün bir şekilde bağlanmamış bir metal patlamasına monte edilirse, boom parasitik bir element olarak hareket edebilir.Önemli elementler sadece tasarım çağrıları için bağlantılıysa.Birçok Yagis beklenmedik elementler ortaya çıkabilir; VNA süpürücü bir resonances from yüzen element yarılar ortaya çıkarabilir.

Ölçümlerinizi Belgeleme

Profesyonel anten testleri, kalibrasyon ayarlarını, tarihi, çevresel koşulları ve her süpürücü için antenin mekanik durumunu kayıt altına almanızı sağlar. Çoğu VNAs, ekran görüntüleri veya Touchstone S1P dosyaları kurtarmanıza izin verir. Sistematik bir kayıt, küçük ayarların etkilerini zamanla karşılaştırır. ”-İlk yönetmen 3 mm” yazmanın yerine, bu dosyaların değiştirilmesini ve gelecekteki dosyaların değiştirilmesini onayladığı dosya isimleriyle takip edebilir.

Bir ölçüm oluşturmak Log Şablonu

Tarih için sütunlarla basit bir yay sayfası inşa etmeyi düşünün, frekans aralığı, kalibrasyon durumu, anten yüksekliği, sıcaklık ve mekanik değişiklikler üzerine notlar. Bu log, geçici olarak geçici olarak bir problemlerin çözümüne yardımcı olduğunda veya bir arkadaşınızın sonuçlarını tekrarlamasına yardımcı olduğunda, sütunlar içerir.

Gelişmiş Teknikler: Faz ve Grup Gecikme

Yagi performansını sınırına zorlamanız gerektiğinde, VNA, bir ölçeklendirme ile mümkün olmayan faz ölçümlerini otomatik olarak başlatır ve S11'in geniş bant dalgaformları için uygunluğunu değerlendirmesine yardımcı olur. Gruptaki düz bir faz cevabı, dijital modlar için daha iyi lineerlik ile ilişkilendirir.

Başka bir gelişmiş kullanım, tek başına bir eşleştirme ağının çıktısında kesintiye uğramak veya eşleştirme bölümü yapmak için ölçülür.Bu detay seviyesi genellikle özel bir kumar maçında veya T-birazın yanıtlanmasında gereklidir.

Faz ölçümleri ayrıca elektriksel uzunlukları kontrol etmek için de yararlıdır. Bir kablo hatasından şüpheleniyorsanız, VNA bir faz anomalisini gösterebilir. Yagis için, bir yığındaki birden çok tahrik elementleri arasındaki faz farkı ölçebilirsiniz, maksimum kazanç için fazda beslenebilir.

Geliştirilmiş Analiz için bütünleme Software for improved Analysis

Birçok portatif VNAs, enstrümanın görüntülenmesini sağlayan arkadaş uygulamaları ile bağlantı kurar. Örneğin, NanoVNA-Saver daha büyük bir ekran ayak izi, sürekli veri girişi sağlar ve özel işaretlerle birden fazla süpürme yeteneğinizi doğrudan ZPL formatlarına aktarabilirsiniz.

Çok dar bant Yagis için, yazılım tabanlı Smith grafiği, hedef 50-ohm noktasındaki bölgeye yaklaşmanızı sağlar, VNA uygulamaları hakkında makaleler içeren kısa sürede özellikle kullanışlıdır.

Bazı yazılımlar süpürücüyü otomatikleştirebilir ve rapor üretebilir. Alan gün takımları için, bu operatör zamanını azaltır ve birden çok testçiye karşı tutarlılığı sağlar. VNA üreticisi API'yi veya en azından SCPI komutlarını destekleyen araçlar arayın.

6.Bölüm Testleri için Portre vs. Benchtop VNAs for Field Test

Kilo, batarya hayatı ve güneş ışığında ekran görünürlüğü, bir kule veya rüzgarlı tepe üzerinde test edildiğinde önemlidir. USB tabanlı analizciler görünürlük sorununu çözer ve anteni bir merdivenden ayarlarken oturum açmanıza izin verirler. ancak, USB kablo kısa süre içinde veya aktif bir USB uzatma ünitesi daha büyük bir istikrar ve güç sunar, ancak uzaktan sitelere seyahat etmek için yeterli bir jeneratör gerektirir ve uzak sitelere engellenirler. Evaluate your tipik test senaryosu: If you install Yagis at home, a tezgahta VNA with a small reference.

Mobil VNA yeteneklerinin ayrıntılı bir karşılaştırması için, [[0)NanoRFE'nin spesifik sayfası[Dönetici: 1) Dinamik aralık ve frekans limitleri anten testleri için yararlı.

Ayrıca çevresel derecelendirmeyi düşünün. Birçok taşınabilir VNA'lar su geçirmez olmayan plastik vakalar vardır; ani yağmur bir test günü mahvedebilir. Bazı sağlam eller IP65 koruması sunar. Sık sık sık ıslak koşullarda çalışırsanız, mühürlenen bir şapel ile bir tane seçin.

VNA Data ile On-Air Performansı

VNA ölçümü, test altında antenin statik, tek yönlü bir anlık görüntüsüdür. Radyasyon verimliliğini, desen çıplaklarını yakalamak veya kazanmak. Ancak, keskin bir geri dönüş kaybıyla ve temiz Smith grafik izi neredeyse her zaman ters bir bağlantı gibi bir inşaat hatasına işaret eder.Bir alan gücü sayacı veya bilinen bir sinyal kullanarak.

Ayrıca, VNA'yı, planlanan işletim yüksekliğine uygun olarak ölçmek için kullanın. 2 metre test standında bir Yagi, 20 metreye kadar yükseldikçe, zemin darbesi nedeniyle 50 kHz'yi daha düşük bir şekilde değiştirebilir. VNA, bu etkiyi hemen tırmanmaya istekliysen görünür hale getirir.

Correlation, VNA'nın simülasyonu üzerine izlerini tekrarlarken daha kolay hale gelir. Birçok model programı tahmin edilen S11 dosyasını ihraç edebilir; VNA yazılımlarınıza aktarabilirsiniz ve ölçülen izlerini karşılaştırabilirsiniz. Diskrepancies model hataları veya inşaat kusurları gösterir.

Bakım Sweeps ve Uzun Süreli Yeniden kullanılabilirlik

Buz, rüzgar ve UV maruziyetine katlanan antenler, element deformasyonlarını ve korozyonu ortaklarda deneyimleyebilir. Aynı kalibrasyon ayarlarında yapılan bir periyodik VNA süpürücük, erken uyarı sistemi olarak hizmet edebilir.Resonant frekansının yüksek olması beklenen elementlerin yüksek olması, muhtemelen gevşek söndürücü veya oksidasyon artışına daha geniş ve daha az derin bir dönüş kaybının balun veya eşansı bağlantıya girmesine yol açabilir.

Son ayardan sonra temel çizgisi depolayarak, bir sonraki ölçümlerle hızlıca karşılaştırabilirsiniz. Bazı VNAs, aşırı hava sezonunda saklanan bir iz işlevi sunuyor ve sapmalar kolay bir şekilde bir bakışta ortaya çıkıyor.Bu bakım süpürücüleri yılda en az iki kez, ideal olarak daha önce ve sonrasında.

Birkaç ay boyunca kademeli bir değişim fark ederseniz, anten donanımını inceler. Genellikle, bağlantı yüzeylerinin sıkılaştırılması performansı geri getirir. VNA, havadaki bir sinyal bozulmasından önce bir problemin var olduğunu gösteren objektif kanıtlar sağlar.

Bütün Birlikte Oluşturun: Bir Adım-by-Adım Checklist

Bir sonraki Yagi test seansını kolaylaştırmak için, bu kondüktör kontrol listesini takip edin:

  • Gather VNA, kalibrasyon kit, kaliteli kablolar, adaptörler ve bir balun /choke.
  • Pozisyon Yagi, açık bir alanda en az bir dalga üstü.
  • VNA'da güç, ısınmasına izin verir ve OSL standartlarını yem nokta referans uçağında kullanarak kalibre edin.
  • 50-ohm yükü ile kalibrasyonu doğrulayın; geri dönüş kaybı vegt; 40 dB.
  • Yagi'ye bağlı olarak, süpürücük bir dipin geri dönüş izine doğru olduğunu tespit edin.
  • Smith grafiğine geçiş; resonance'taki direnç ve reaktif bileşenler.
  • İndüklenen element uzunluğu, kumar maçı pozisyonu veya yönetmen ihtiyaç duyduğu gibi yayılma.
  • Recalibrate sadece kablo yolunu veya adaptörlerini değiştirirseniz.
  • İstenirse son süpürücük kutusu kayıt edin ve anten detayları ile etiketleyin.
  • Hedef bandında bant genişliği ve VSWR'yi onaylayın; mümkünse hızlı bir şekilde kontrol edin.

Kalibrasyon teorisi hakkında daha fazla okuma için, TheD:0)Anritsu VNA kalibrasyon genel bakış[[Dön 1: 1) Sistematik hatalar ve nasıl düzeltme katları çalışması sağlar.

Sonuç: Güçlü Signals'e Çeviri

VNA'yı Yagi anteni test etmek, bir kağıt tasarımı ve yüksek performanslı bir dizi arasındaki boşluğu köprüler.Bir bütçeli NanoVNA veya laboratuvar sınıfı enstrümanını kullanarak, temel ilkeleri aynı kalır: kalibreli ve dinamik ayarlamaların etkilerini dikkatlice yorumlayın ve anteni bir şekilde dönüştürür.

VNA'nın kar kar kargalarını her zaman yeni bir anten ya da mevcut bir tane sorun çıkarmanızı sağlar.Ölmüş durumdayken, grup gecikmesi ve iki sınır ölçümleri, Yagi'nin davranışının daha derin öngörülerini ortaya çıkaracaksınız. Sonuç, vericinin gücünü daha da radiates bir istasyondur, havayı güvenilir bir şekilde duyuyorsunuz - herhangi bir anten üreticisinin takdir edeceğine dair ipuçları.