J - VNA - Vectorial Network Analiser

Analizor spectral de frecvente in domeniul (1...40)MHz

09.09.2021

Acest aparat este un analizor de spectru de radiofrecventa de tip Reflexie / Transmisie, care poate analiza un circuit de radiofrecventa si afiseaza parametrii pe un ecran de PC, pe un dispozitiv Android, sau simplu pe un display alfa-numeric propriu cu 4x20 caractere.

Fig.1: Vedere de ansamblu

Ideea acestui tip de aparat este inspirata din proiectele lui F4GOH si a lui RA4NAL proiecte care au stat la baza realizarii acestuia.

Elementul de comanda este un modul Arduino Pro Mini care piloteaza intreg aparatul.

Fig.2: Schema de principiu

Aparatul permite utilizarea in 3 moduri de lucru care se selecteaza la pornire si care permit citirea a diferiti parametrii masurati:

  • Modul J-VNA PC - conectat la un PC cu Windows prin intermediul programului "IG-miniVNA". In acest mod se vizualizeaza grafic pe ecran SWR, |Z|, RL, Phase, R.s. , |XS| in mod Antenna. Deasemenea permite modul Generator de frecventa, modul Transmisie, Cable Lenght si Cable Loss.
    • Fig.3: Modul de lucru J-VNA PC
  • Modul BTH-VNA Android - mod in care se conecteaza prin intermediul unui modul Bletooth la un dispozitiv Android prin intermediul aplicatiei "BlueVNA" creata de radioamatorul roman Dan Toma YO3GGX, o aplicatie exceptionala care permite analiza unui circuit radio in totalitatea parametrilor sai. Se poate analiza in acest mod , pe langa tot ce se poate analiza in modul PC si: frecventa de rezonanta serie-paralel a unui Quartz, Banda de trecere a unui filtru cu Quartz sau clasic, citirea valorilor componentelor R,L,C vizualizarea parametrilor in Smithchart si multe altele. Cum spune si autorul: "Probabil cea mai buna aplicatie de acest gen existenta pe piata de profil". Si nu in ultimul rand, sa nu uitam faptul ca este gratuita; �i multumesc autorului pentru aceasta si un mare LIKE de la mine!
    • Fig.4: Modul de lucru BTH-VNA Android
  • Modul Antena ANALISER - mod simplu de lucru ca un analizor de antena de sine-statator. Afisarea se face pe ecranul propriu alfa-numeric cu 4x20 de caractere. Explorarea benzilor de fracventa se face cu ajutorul butonului encoder. Se pot citi toti parametri unui circuit radio fara vizualizare grafica. Deasemenea se poate vedea afisata si tensiunea bateriei inerne de alimentare a aparatului care provine de la un telefon mobil dezafectat.
    • Fig.5: Modul de lucru Antena ANALISER

    O mentiune importanta trebuie facuta: inainte de a trece la masuratori cu acest aparat este imperios necesara efectuarea urmatoarelor operatii:

  • Calibrare pe modul Reflexie
  • Calibrare pe modul Transmisie
  • Calibrare in mod Generator
    • Aceste calibrari sunt disponibile in fiecare mod de lucru, J-VNA, BTH-VNA Android si Antena ANALISER si trebuie facute o singura data la punerea in functiune, dupa care valorile se pastreaza si nu necesita sa fie repetate de fiecare data cand se utilizeaza aparatul. Dupa efectuarea corecta a acestor calibrari, veti fi surprinsi de precizia de masurare a acestui aparat! Eu am ramas fara cuvinte.

    Constructia aparatului

    Inainte de a utiliza modulul Arduino Pro Mini trebuie efectuata o modificare la circuitul de tensiune Vref care nu este disponibil pe terminalele acestuia. Astfel se face un Strap cu o lita ca in imaginea alaturata, de la terminalul "20" al lui Atmega 328 pana la terminalul RAW. Deasemenea trebuie dezlipita dioda care face legatura dintre pinul RAW si stabilizatorul de tensiune SMD de pe placa, ca sa ramana pinul RAW liber.

    Eu am utilizat un modul generator DDS cu circuitul AD9850 pilotat de un oscilator de 125MHz. Pentru asta am facut modificari in softul Arduino pentru adaptare. Din acest motiv am limitat frecventa maxima de lucru la 40MHz. Daca se utilizeaza un circuit AD9851 cu un ocilator adecvat si factor de multiplicare de 6x se poate ajunge la o frecventa maxima de lucru de 150MHz, dar numai cu modificari in soft.

    Deasemenea softul original era dedicat pentru lucrul cu programul Windows scris in JAVA al lui DL2SBA. Mie nu mi-a placut acest program si astfel am facut modificarile de cuviinta ca sa pot comanda prin USB programul IG-miniVNA al lui F4CLB si F5ODA. Un program cu facilitati foarte bune si usor de lucrat cu el.

    Aparatul l-am incasetat intr-o caseta speciala cu panou inclinat de la firma Takachi din Japonia. Alimentarea intregului aparat se face de la o baterie recuperata de telefon mobil, de 3,7V pe care am ridicat-o la 5V cu un modul booster Up-converter. In modul de lucru J-VNA se alimenteaza din tensiunea de USB a calculatorului la care este conectat, iar in modurile de lucru BTH-VNA Android si Antena ANALISER se alimenteaza din bateria interna. Incarcarea acestei baterii se face de la un incarcator normal de telefon mobil printr-un adaptor de incarcare si o mufa micru-USB separata.

    Fig.7: J-VNA vedere interior

    Placa de baza a aparatului contine amplificatorul logaritmic dual AD8302 si traseele de cuplare cu transformatorul de tip "Tandem". Aceste circuite sunt executate cu componente smd.

    J-VNA placa de baza verso
    J-VNA placa de baza fata
    Fig.9: J-VNA cablurile de conectare cu circuitul testat

    Un filmulet cu functionarea acestui aparat se poate vedea aici:

    <

    Alte filmulete cu diferite teste efectuate se pot vedea in meniul Movie Demo de la inceputul paginii.