НАПРАВЕТЕ САМИ КВАЛИТЕТЕН И ЕВТИН РФ-АНАЛИЗАТОР
I Z33T home page I страници на македонски јазик I
Направете сами Квалитетен, евтин и прецизен РФ-анализатор, односно „Scalar Network Analyzer“ со користење на „Airspy“ SDR – приемник
Миле Кокотов, 2016 година.
Како да направете евтин, многу прецизен и квалитетен Анализатор на Антени за фреквенција од 0.1 до 1800 MHz?
Измерете го коефициентот на стојни бранови на Вашата антена (SWR), прилагодувањето во dB (Return Loss), ширината на фреквенцискиот опсег и уште многу други работи со инструмент кој ќе Ве чини стотина пати помалку од комерцијалните и екстремно скапи инструменти (RF Network Analyzer).
На пример, овој инструмент кој сами ќе си го направете е далеку подобар и попрецизен инструмент од овие, полупрофесионални рачни уреди:
Освен тоа, во времето кога SDR-приемникот нема да го користете како Network Analyzer, ќе ви служи како одличен квалитетен приемник со кој ќе уживате во приемот на DX-радио станици во фреквенциското подрачје од 10 kHz па се до 1800 MHz!
За овој проект имам објавено видео на YouTube кое можете да го погледнете на следниов линк: https://www.youtube.com/watch?v=EDbS-zlLPxw
Во видеото објаснувам како со помош на овој многу корисен инструмент се анализирани неколку антени, комерцијални и сопствено изработени.
Еве неколку прашања на кои ќе можете да си дадете одговор лесно и едноставно, ако го изработите овој РФ-Анализатор (Network Analyzer):
- Дали Вашата антена резонира на вистинската фреквенција?
- Дали антената што ја направивте е пократка или предолга?
- Колкава е ширината на работниот фреквенциски опсег на антената?
- Колку моќ навистина ќе израчи антената?
- Колку моќ ќе се врати кон предавателот поради неприлагодување?
- Која е амплитудно-фреквенциската карактеристика на антенскиот предзасилувач?
- Колку загуби ќе внесува филтерот кој сте го купиле или направиле за да не пречете на комшиите?
- како правилно да го нагодите банд-пас филтерот или дуплексерот на репетиторот?
На овие и на многу други прашања ќе можете да најдете одговор со помош на овој евтин инструмент, неопходен за секој вистински радиоаматер, но и на радиотехничари, инженери или радиотехнички лаборатории.
Истовремено, СДР приемникот кој е „срцето“ на овој инструмент, и понатаму ќе си го користете за квалитетен прием на DX-станици во подрачјето од 10 kHz do 1800 MHz.
За оваа цел можат да се употребат SDR-приемници кои истовремено на екранот можат да прикажат поголем фреквенциски опсег (frequency span). За кратки бранови, доволо е ако на екранот можат да прикажат десетина MHz. За повиски вреквенции потребно е да биде прикажан соодветно поширок фреквенциски опсег. Одличен избор претставува SDR-приемникот „Airspy“ кој чини помалку од 199 долари.
Освен Airspy SDR, ќе ви треба еден широкопојасен РФ-генератор на шум и SWR-мост.
Генератор на шум чини околу 20 долари и можете да го набавете преку интернет.
SWR-мостот (SWR-bridge) исто така чини околу 20 долари ако го нарачате преку интернет.
И, тоа е се!
Но да тргнеме по ред, и да се запознаеме со неопходната теорија:
Импедансата на некој радио уред (предавател или приемник) треба да биде еднаква на импедансата на антената за да може вкупната моќ од предавателот да биде испорачана во антената.
Мерењето на повратното слабеење, односно стоечките бранови (SWR) ни покажува колку системот е усогласен.
Доколку импедансата на антената и предавателот не се исти, дел од скапоцената РФ-енергија ќе се рефлектира наназад кон предавателот. Таа нема да биде израчена од антената и ќе заврши во предавателот. Оваа вратена РФ-енергија кон предавателот не само што ќе го изобличи сигналот, туку исто така, бидејќи ќе биде израчена помала РФ енергија, ќе ја намали ефикасноста на предавателот и ќе се намали досегот, одсносно подрачјето во кое може да се прими сигналот.
Прилагодувањето на системот може да биде прикажува преку две мерни методи, и тоа:
Двете методи го прикажуваат прилагодувањето на различни начини.
Повратното слабеење го прикажува нивото на рефлектирана моќ во однос на референтната моќ, изразено во децибели (dB), со логаритамска зависност, односно логаритамска скала.
Мерењето на стоечките бранови го прикажува прилагодувањето со линеарна зависност, односно линеарна скала.
Во професионалните телекомуникации, прилагодувањето почесто се изразува преку повратното слабеење, отколку преку стоечките бранови (SWR) бидејќи на логаритамската скала полесно и попрегледно се споредуваат мали и големи вредности.
Повратно слабеење поголемо од 20 dB се смета за могу ефикасно, бидејќи само 1% од моќноста ќе биде вратена наназад кон предавателот, а 99% од моќноста ќе биде проследена во антената. Во овој случај коефициентот на стојни бранови е 1:1,2
За радиоаматерски потреби, прифатливо е повратно слабеење до околу 14 dB. Што е адекватно на SWR od 1:1,5. Тоа значи дека 4% од моќноста на предавателот ќе биде вратена наназад а 96% ќе биде проследена во антената.
0 dB повратно слабеење претставува отворен или краткоспоен конектор на антената, што значи дека целата моќ ќе биде вратена назад кон предавателот и ништо нема да биде проследено понатаму во антената
Повеќе од 45 dB повратно слабеење може да се смета како идеално прилагодување, при што, целата моќ на предавателот ќе биде проследена во антената.
Прилагодувањето, односно големината на SWR-от може да се мери на повеќе начини. Префесионалците најчесто употребуваат мрежен анализатор (Network Analyzer) или анализатор на фреквенции (Frequency Analyzer) заедно со таканаречен sweep-генератор и directional coupler.
Ќе Ви покажам многу евтин и многу добар метод за анализа на антенската карактеристика со помош на овој РФ-анализатор. Toa значи определување на повратното слабеење во зависност од фреквенцијата и ширината на фреквенцисиот опсег во кој може да се употребува антената, на ист начин како многу поскапите професионални уреди како што е „Network Analyzer“ кои чинат илјадници евра. Директно на екранот од компјутерскиот монитор (или лап-топ) ќе можете да ја гледате кривата на карактеристиката на антената.
Доколку го имате Airspy SDR кој е одличен SDR приемник што може да прима секакви радио сигнали во фреквенцискиот опсег од 24 до 1800 MHz, Вие всушност веќе го имате главниот дел од овој „Scalar Network Analyzer“ за кој Ви зборувам. Ако го немате, можете да си го набавите по цена помала од 199 долари. Повеќе за овој прекрасен SDR приемник можете да прочитате на официјалната веб страна: http://airspy.com/
Освен што ќе го користете како професионален Network Analyzer, ќе имате SDR-приемник кој може да се споредува со најквалитетните комуникациски приемници на пазарот, и тоа за прием од 24 до 1800 MHz!
Покрај Airspy SDR, за да можете да го употребите како Network Analyzer, ќе Ви треба еден „РФ-генератор на шум“ кој чини околу 20 долари и „SWR-мост“ или „Directional Coupler“ кој чини исто толку.
РФ-генераторот на шум што го набавив преку e-bay е дизајниран од кинескиот радиоаматер BG7TBL. Тоа е одличен и евтин генератор на шум кој е употреблив се до околу 3 GHz.
BG7TBL Noise Source (Noise generator)
Третиот елемент што го сочинува овој инструмент, односно РФ-анализатор, е SWR-мост (SWR-bridge). Јас го користам SWR-мостот кој исто така е дизајниран од кинескиот радиоаматер BG7TBL кој одлично работи во фреквенцискиот опсег од 0.5 до 600 MHz. И овој SWR-мост можете да го набавете преку интернет (e-bay).
Наместо SWR-мост, можете да употребите Directional coupler (кај нас се нарекува „насочен отклонител“, а некои го нарекуваат „насочен отцепник“).
Кога бирате каков насочен отклонител да набавите, треба да внимавате на следниве карактеристики:
1. Работното фреквенциско подрачје, односно за кои фреквенции е предвиден насочениот отклонител.
2. Вредноста на насоченост (directivity) на насочениот отклонител.
потребно е да изберете таков насочен отклонител кој ќе има што е можно поголема насоченост (directivity). Вредноста за насоченост на отклонителот е лимитирачки фактор за мерењето на повратното слабеење и SWR-от со овој РФ-анализатор.
Ако на пример, насоченоста на насочениот отклонител е 20 dB на некоја фреквенција, тоа значи дека најголемото повратно слабеење што ќе можеме да го измериме со нашиот РФ-анализатор на таа фреквенција ќе биде 20 dB , односно најмалиот SWR што ќе можеме да го измериме со нашиот РФ-анализатор ќе биде 1:1.22.
Ако насоченоста на насочениот отклонител е 30 dB на некоја фреквенција, тоа значи дека најголемото повратно слабеење што ќе можеме да го измериме со нашиот РФ-анализатор на таа фреквенција ќе биде 30 dB , односно најмалиот SWR што ќе можеме да го измериме со нашиот РФ-анализатор ќе биде 1:1.065 итн.
3. Oтклонувачкото слабеење (Coupling loss) на насочениот отклонител.
Колку поголемо насочувачко слабеење има еден насочен отклонител, толку поголемо РФ-ниво треба да даде генераторот на шум за да го надомести слабеењето во насочениот отклонител, со цел нивото на шум на екранот од РФ-анализаторот кога е вклучен генераторот на шум, да биде барем 30 до 40 dB повисоко од минималното ниво, кога генераторот на шум е ислкучен.
4. Повратното слабеење (return loss) што го има насочениот отклонител на секоја од своите приклучни порти (конектори) треба да биде што поголемо.
Ова е линк од моето видео на YouTube во кое ќе можете да видете детали за изработка на овој одличен РФ-анализатор, како и примери со мерење на неколку комерцијални антени и антени од сопствена изработка: https://www.youtube.com/watch?v=EDbS-zlLPxw
Еве неколку коментари за овој одличен инструмент што го објавив на интернет:
David Inston Brilliant! Thanks for posting
1July 19 at 1:25pm
David Inston Hello Mile. I will try this on a multi-band HF antenna (Cushcraft R5) using Spyverter and Airspy R2. Is the noise source you used ok for HF?
1July 19 at 1:39pm
Mile Kokotov Testing Multi-band HF antenna, you will see multiple "holes" on spectrum as the antenna has multiple resonance... For HF scalar network analysis you don`t even need Spectrum Spy. You can use only SDR# because 10 MHz span is enough for HF.
July 19 at 1:49pm
David Inston I have spectrum spy anyway, so I will use it. Do you have a link to the parts you purchased on ebay?
July 19 at 2:05pm
Mile Kokotov Here is link for Noise Source:
http://www.ebay.com/itm/331591953824?rmvSB=true...See More
SMA noise source/Simple spectrum external tracking source DC 12V
ebay.com
July 19 at 2:50pm
Mile Kokotov Link for SMA 50 ohms Dummy Load : http://www.ebay.com/.../1x-SMA-Male-Plug.../252451662387...
1x SMA Male Plug RF Coaxial Termination Dummy Load 0.5watt…
ebay.com
July 19 at 2:56pm
William Dunn There is also an updated noise source from BG7TBL here http://www.ebay.com/itm/251953200778
DC 12V Noise Source Simple Spectrum External Generator…
ebay.com
July 19 at 9:17pm
Mile Kokotov Yes David, with Spyverter it is possible to make HF analysis. Using Spectrum Spy sowtware, you have to look from 120 MHz to 150 MHz for frequency from DC to 30 MHz (Spyverter has 120 MHz Local oscillator)
July 19 at 1:43pm
William Dunn While I was sitting around waiting on some parts I made a conversion chart with a note column for return loss\VSWR and uploaded it to the files section. It's a cross reference between the converter freq shown in Spectrum Spy and the actual frequency. (Upconverter_HF_conversion_FB.pdf) It might help when looking at HF frequencies.
July 24 at 2:32am
William Dunn Great video, I've been thinking about acquiring some sort of antenna analyzer to check my receiving antennas and this is a great solution.
July 19 at 4:37pm
Mile Kokotov "Simplicity is the key to brilliance" It is good to know that Airspy SDR can be very useful for other things besides using as excellent wideband receiver :-)
July 19 at 4:49pm
William Dunn I saw the link above for the Noise source and dummy load but where did you get the swr bridge?
July 19 at 5:07pm
David Inston I looked hard for the BG7TBL swr bridge but couldn't find it. Maybe it's no longer available? There are alternatives on ebay. Any comments Mile Kokotov?
July 19 at 5:55pm
David Inston I've already ordered the noise source, 14.59 from ebay.. pounds that is.
July 19 at 6:22pm
Mile Kokotov Instead of SWR Bridge it is even better to use some quality Directional Coupler from Mini-circuits for example...
July 19 at 8:36pm
David Inston Thanks for the info William Dunn I've now ordered the one that Mile used.
July 21 at 8:29am
Mile Kokotov just order from here: http://www.ebay.com/itm/131505535293...
6dB 40dB Attenuator & SWR Electronic Bridge 1M-500M Standing Wave Bridge
ebay.com
July 20 at 8:37pm
David Inston I also found it on Ebay uk. Also included is an attenuator board, all for $27. Thanks again Mile Kokotov
July 20 at 8:48pm
Mile Kokotov David Inston I post the link in the previous comment together with links for Noise Source and 50 ohm SMA Dummy Load. Here is again link for BG7TBL SWR Bridge: http://www.ebay.com/itm/131505535293...
July 19 at 8:49pm
William Dunn Mile Kokotov Thanks, I ordered a mini-circuits ZEDC-15-2B which is 1 to 1000 Mhz. http://www.ebay.com/itm/131879547662
Mini Circuits ZEDC-15-2B Directional Coupler 1-1000Mhz,…
ebay.com
July 19 at 9:12pm
Mile Kokotov When You choosing which Directional coupler to buy for antenna analyzer, have to look for better directivity Coupler.
Directivity must be as high as possible.
The Directivity limits the range of the Return loss or SWR analyzer.
If the Directivity of the directional coupler is 20 dB on some frequency, it means that minimum Return loss the analyzer can achive on that frequency is 20 dB, or minimum SWR can be measured is 1:1,22
If the Directivity of the directional coupler is 30 dB on some frequency, it means that minimum Return loss the analyzer can achive on that frequency is 30 dB, or minimum SWR can be measured is 1:1,065 and so on...
The second important thing when you choosing Directional Coupler is Coupling loss. The more coupling loss - the more power from noise generator needs to compensate coupling loss...
And, of coarse, very important thing is frequency range in which Directional coupler has those characteristics...
July 19 at 9:48pm
David Inston Many thanks Mile Kokotov
William Dunn Mile Kokotov Question, I received the parts and tried it on a ADS-B spider antenna I built. Obviously need to get this working better but with the 1.090 ghz antenna I was working with today I found out that I needed to lengthen the antenna by 2 1\2 cm and raised the radials to get a better return loss\swr. Great little project. Thx again Mile Kokotov.
William Dunn Oh, and this was the result, broke the 250 mile barrier for ADS-B using this antenna. I can only see well to the NE\SE as I'm down in a bottom on a river about 30' above sea level.
Mile Kokotov Nice job
William Dunn Mile Kokotov Lower freqs work a lot better. This is the antenna that came with the airspy.
Mile Kokotov Excellent ! Return loss of the antenna in this example is better than 25 dB on about 153 MHz which means that SWR is lower than 1:1.1 on that frequency. No signs of multiple dips like in your previous measurements with different antenna. So everything is OK with your setup! :-)
August 6 at 3:52pm
Mile Kokotov Now you have excellent Scalar Network Analyzer for almost no extra money spend, because you already have had Airspy SDR which you can still using as a excellent SDR-receiver!
August 6 at 3:59pm
Mile Kokotov No need to mention that with Airspy and noise source you can measure and characterize (amplitude vs frequency characteristics) many RF stuffs like: RF filters, diplexers, amplifiers, coaxial cables...
It is really great cheap tool for radio enthusiasts or engineers :-)
August 6 at 4:12pm
William Dunn It really is a great tool. I have several swr meters but they are no good for tuning receive only antennas. Thanks again Mile Kokotov as I just could not justify the price for a good antenna analyser.
August 6 at 4:19pm
Erki Ubina Hey. I have qfh antenna for 137,5mhz and see dip in 128 mhz. Does this mean that i have antenna measures wrong or it is only impedance mismatch (balun, connections etc.. ) problem or both?
August 18 at 12:15pm
Mile Kokotov What is the dip on exactly 137.5 MHz? (how many dB ?
August 18 at 12:20pm
Mile Kokotov May be it is wideband antenna with wide dip?
August 18 at 12:21pm
Mile Kokotov Or the antenna is very close to some metal object and change the resonant frequency to down? May be is someone close to antenna?
August 18 at 12:22pm
Erki Ubina antenna is not near any metal object, i am about 2 meters from antenna. the dip is not on 137,5 but in 128 mhz. antenna is calculated for 137,5mhz
August 18 at 12:25pm
Mile Kokotov I understand that the deepest dip is on 128 MHz, but what is the return loss on 137.5 MHz? with other words, what is the SWR on 137.5 MHz?
August 18 at 12:33pm
Erki Ubina dip is ending up flat about 132 mhz. And about 137,5 mhz its stands flat. no additional dip there and 137,5 not inisde dip.
August 18 at 12:56pm
Mile Kokotov Hmm... It means that the dimensions of your antenna is too long, and it resonates on 128 MHz. Due to longer dimensions, it will be no problem to shorten the elements in order to bring it resonate on desired 137.5 MHz...
August 18 at 1:33pm
Erki Ubina ok. thx, will try out to shorten elements and test again
August 18 at 1:50pm
Mile Kokotov Don`t forget to inform us about results! J
August 18 at 1:51pm
Erki Ubina I got my antenna dimensions from https://www.jcoppens.com/ant/qfh/calc.en.php . using 1mm diameter wire with bending radius 1,5mm... so this calculator is incorrect?
Quadrifilar helicoidal antenna - Javascript on-line calculator
jcoppens.com
August 18 at 1:52pm
Mile Kokotov I can`t say that calculator is incorrect!. Only you knows what you have done!
August 18 at 1:54pm
Erki Ubina :-)
August 18 at 2:00pm
Erki Ubina At last i got it run on 137mhz with 1.3 diameter wire. I needed to shorten both loops (horisontal width remained same) and also shorten antenna height for that. Now i got around 15db dip in 138 mhz. (measured with rtl-sdr and mini circuits coupler). Calculated measures for this thin wire was too large. Later wil try to receive meteor in urban area, can't go outside town today...
August 20 at 1:26pm
Mile Kokotov Great! I am curious about receiving improvement now...
Erki Ubina receiving improves.. at least at my balcony before i only barely seen signal, now on similar pass i can get 15db signal with sdrplay... and picture from meteor 2. Now waiting to go out to some higher clear area near city :)
Mile Kokotov Excellent improvement! I am proud that this "poor man`s Scalar Network Analyzer" helps so much :-)
August 20 at 9:58pm
Ова е линк од видео на YpuTube, објавен од Roland, HB9VQQ. Тој направи ваков РФ-анализатор за кратки бранови според моите сугестии, користејќи SDRplay plus SDRuno софтвер, наместо Airspѕ SDR плус SpectrumSpy софтвер. Во ова видео тој ја тестира својата „Diamond CP-6R“ антена: https://www.youtube.com/watch?v=fQYtvP8RfNk
Nice and clear resonance but not very wideband as the antenna was claimed :-)
Mile Kokotov
Perfect ! Congratulations Roland. Now you have excellent HF antenna Analyzer better than much more expensive analyzers on the market ! I am very happy that you have made great setup. Do you using the SWR bridge and Noise generator I suggest (one from BG7TBK)? 73, MIle Kokotov, Z33T
Joy Rider
Tnx Mile, your video inspired me to try to setup a similar test with SDRPlay. I am a bit disappointed with my new Antenna the Diamond CP-6R. At least I can now prove and characterize any Antenna in order to judge whether it is good or not :-) And yes I am using the same Noise Generator and SWR Bridge from BG7TBK (ebay) as in your video ! 73 de HB9VQQ
I Z33T home page I страници на македонски јазик I
