test miniVNA v AR

POÈÍTAÈE
a INTERNET
Rubriku pøipravuje ing. Alek Myslík, INSPIRACE, [email protected]
miniVNA
ANALYZÁTOR ANTÉN A FILTRÙ
Získání nìjakých vìrohodných údajù o používaných anténách, souosých kabelech a dalších podobných
obvodech v amatérských podmínkách bylo vždy pomìrnì svízelné. Mìøicí pøístroje, které jejich parametry
spolehlivì mìøí a nejen indikují, nikdy svojí cenou nepøicházely pro radioamatéry v úvahu. Jediným
dostupným mìøicím pøístrojem tak obvykle zùstává tzv. PSV metr, mìøiè pomìru stojatých vln (PSV).
Pøístrojek popisovaný v následujícím èlánku toho ve spolupráci s poèítaèem umí mnohem více a zdá se,
že i dost pøesnì.
Pøístroj miniVNA je navržen pro mìøení impedance antén a mìøení filtrù
v rozsahu 0,1 až 180 MHz. Pøipojuje se
k bìžnému osobnímu poèítaèi pøes port
USB (z tohoto portu je i napájen napìtím 5 V). Poèítaè pak slouží k jeho nastavování a k mìøení a zobrazování namìøených hodnot a jejich grafickému
zpracování. Jediné další vývody (konektory BNC) slouží k pøipojení antény,
popø. souosého kabelu èi filtru.
Obslužný software je k dispozici pro
operaèní systémy Windows, DOS, Linux a dokonce i pro Windows CE (Windows Mobile) pro kapesní poèítaèe. Na
spolupracující poèítaè nejsou kladeny
žádné zvláštní nároky, vyhoví procesor
již od 500 MHz.
Hlavní charakteristiky
Cenovì dostupný analyzátor antén a vf filtrù
miniVNA od italské firmy Mini Radio Solutions je zabudován v malé krabièce o rozmìrech 90 x 55 x 30 mm
Praktická elektronika A Radio - 10/2007
l Mìøí tzv. PSV (SWR), induktanci
RL, komplexní impedanci Z±jx, fázi odraženého (popø. výstupního) signálu,
délku napájecího kabelu, pøenosové
charakteristiky filtrù, hodnoty odporu,
indukènosti a kapacity.
l Po pøipojení antény pøístroj automaticky najde minima SWR (tj. kmitoèty, kde je anténa nejlépe pøizpùsobena).
33
Vnìjší a vnitøní pohled na analyzátor antén a filtrù miniVNA od mini Radio Solutions
l Rozsah mìøicího kmitoètu od 0,1
MHz do 180 MHz.
l Kmitoètový syntezátor (DDS generator) s výstupem 0 dBm.
l Rychlé skenování mìøeného obvodu (500 mìøených bodù za 0,6 s).
l Velký dynamický rozsah pro mìøení odražených vln (40 dB).
l Velký dynamický rozsah pro mìøení pøenosu filtrù (55 dB).
l Možnost aktualizace firmwaru.
l Mùže pracovat z baterie 3,6 V (baterie z mobilních telefonù).
l Všechna mìøení lze nahrávat.
l Jsou k dispozici i standardní vývody sériového portu RS232.
Princip èinnosti hardwaru
Jádrem pøístroje je obvod kmitoètové syntézy (DDS) AD9951, který funguje jako rozmítaný generátor napájející tzv. smìrovou odboènici (directional
coupler). Dva svázané výstupy jsou porovnávány ve fázi a amplitudì. V režimu
mìøení odražených vln se ze ztrát odrazem a fáze a koeficientu odrazu vypo-
Kmitoètový syntezátor pøístroje miniVNA je osazen obvodem DDS AD9951
èítává impedance antény. Pøi mìøení
pøenosu je výstup generátoru rozboèen
na dva signály, z nichž jeden pøichází
do mìøeného filtru (obvodu) a druhý
slouží jako referenèní pro porovnání
s výstupem filtru.
V pøístroji je dále jednoèipový mikropoèítaè Atmega8L, fungující jako rozhraní mezi obvodem kmitoètového syntezátoru (DDS) a USB konvertorem.
Vstupní a výstupní obvody analyzátoru antén miniVNA
34
Detailní obrázek vývodù pro pøípadný sériový port RS232. Potøebné 3 vývody (TX, RX
a GND) jsou na oznaèených kolíèkách, pøepínaè pøepíná mezi režimy USB a RS232
Praktická elektronika A Radio - 10/2007
Jednoèipový mikropoèítaè ATMega8L (vpravo) zajišuje komunikaci mezi mìøicími obvody a pøipojeným poèítaèem, obvod MAX3221 (vlevo
dole) upravuje sériové výstupy RS232 a obvod FT232BM pøevádí sériový signál RS232 na USB
CPU pøijímá pøes USB (popø. RS232)
pøíkaz k rozmítání signálu a posílá zpìt
do poèítaèe namìøené hodnoty ze dvou
A/D konvertorù (které snímají hodnoty
amplitudy a fáze mìøeného signálu) pro
každý vzorek mìøení (tj. pro každý kmitoèet daný nastavenými odstupy v celém mìøeném rozsahu).
Pøes USB se posílají sériové signály
standardní pro bìžný pøenos sériového
portu. V poèítaèi se proto za tím úèelem
vytvoøí virtuální sériový port na USB
portu.
Pro pøípad použití kapesního poèítaèe (PDA), ke kterému nelze pøipojit
USB zaøízení ale zato má vstup pro sériovou linku, jsou potøebné vývody (RX,
TX, GND) na pøedepsaných napìových úrovních k dispozici uvnitø krabièky
pøístroje (viz obrázek na vedlejší stránce). Pro jeho použití je pak zapotøebí
pøepnout zabudovaný pøepínaè z polohy USB do polohy RS232.
Pokud je mìøená anténa od poèítaèe pøíliš vzdálena, lze použít nìkterý
z bezdrátových adaptérù pro pøenos
signálù sériového portu – na trhu jsou
k dispozici typy využívající pøenos pøes
WLAN (bezdrátová poèítaèová sí)
nebo technologie Bluetooth.
tény k pøístroji lze v oknì programu odeèítat hodnoty ztrát odrazem, reálné
i imaginární složky impedance, koeficient a fázi odrazu ad.
Mìøení pøenosu (transmission m.)
Používá se pro mìøení filtrù, krystalù, útlumových èlánkù ap. Mìøený obvod se pøipojí mezi oba konektory BNC
– z konektoru DUT se na obvod pøivádí
signál z kmitoètového syntezátoru se
zvoleným kmitoètem a na vstupu DET
se mìøí odezva filtru (obvodu). Dynamický rozsah je asi 50 dB (ve dvou rozsazích do 30 a do 60 dB).
Pøi mìøení elektrické délky kabelu
se kabel pøipojí mezi oba konektory,
v oknì grafického prùbìhu pøenosu se
nastaví znaèky na dva sousední „peaky“
(maximální hodnoty) a pod grafem se
pak zobrazí elektrická délka kabelu a jeho zkracovací koeficient.
Typy mìøení
Pøístroj používá v zásadì dva typy
mìøení – mìøení odraženého signálu
a mìøení pøenosu.
Mìøení odrazu (reflection mode)
Používá se pro mìøení antén (zvolí
se tlaèítkem Antenna). Po pøipojení an-
Mìøení impedance a SWR antény, pøipojené do konektoru DUT (na obrázku je pøíklad
výsledkù mìøení antény LOOP pro radioamatérské pásmo 14 MHz)
Praktická elektronika A Radio - 10/2007
35
Nastavení kmitoètù
Jak bylo uvedeno, obvody kmitoètového syntezátoru (DDS) pøístroje miniVNA fungují pøi mìøeních jako rozmítaný generátor v nastaveném rozsahu
kmitoètù. Krajní kmitoèty (mezi nimiž je
kmitoèet rozmítán) se dají nastavit buï
pøímo èíselnì, nebo se z pøipravené tabulky vybere požadované radioamatérské pásmo.
Nastavení rozmezí meøicích kmitoètù
Výbìr mìøicích kmitoètù z tabulky
radioamatérských pásem
Ukázky výstupù mìøení (vlevo)
Na horním obrázku vidíte mìøení
pøenosové charakteristiky filtru, pøipojeného mezi vstupy DUT a DET (konkrétnì jsou zde výsledky mìøení pásmového filtru pro radioamatérské pásmo
144 až 146 MHz – nastavený rozsah
mìøicích kmitoètù je 132 až 161 MHz).
Na dalším obrázku je mìøení elektrické délky souosého kabelu (záložka
Cable Lenght). V grafu se nastaví znaèky M1 a M2 na dva sousední vrcholy
zobrazených køivek, v okénkách uprostøed dole jsou zobrazeny zmìøená elektrická délka (2,74 m) a zkracovací koeficient (0,66).
Software
www.miniradiosolutions.com
Nejnovìjší verzi obslužného softwaru si lze stáhnout z webu výrobce
www.miniradiosolutions.com v souboru
miniVNAXXX.zip (kde XXX je èíslo aktuální verze).
Dále je zapotøebí program pro vytvoøení virtuálního sériového portu na
USB portu poèítaèe. Lze ho stáhnout
napø. z webu výrobce použitého (a nejrozšíøenìjšího) èipu pro USB porty
(FTDI232BM) na internetové adrese
www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm (pro
operaèní systém použitého poèítaèe).
Podrobná instalace softwaru je popsána v návodu k pøístroji.
Pøístroj miniVNA vyrábí malá italská
firma mini Radio Solutions (viz web vlevo). Pro radioamatéry zajišuje jeho
prodej nìmecká firma WiMo, na našem
trhu si lze miniVNA objednat na webu
www.fccps.cz za 7800 Kè vè. DPH.
36
Praktická elektronika A Radio - 10/2007