2021年10月17日日曜日

無線用アンテナの特性測定(Nano VNA)

 

 今回のネタは↑コレ(NanoVNA)です。

僕レベルの趣味の無線であれば、高価な測定器は知識も無く使いこなせませんし、必要性も無いかと思い、流行の中華製測定器(簡易ネットワークアナライザー)を入手しました。

説明書が無い(日本語のものが無いのではなく、全く付属しない)ので、ネットの情報と手探りで、使っているアンテナの状態を測定したり、移動運用時のアンテナの調整に利用したいと思っています。

少し使用した印象では、VSWR、インピーダンスの測定(範囲測定が可能でグラフが表示されます。) はそれなりに出来ているようです。 

1.5GHzまで、一応、測定できているみたいです。(1GHz以上での信頼性は微妙ですが。)

使い方(設定方法)を判った事から追記していきたいと思います 。

NA(ネットワーク アナライザー)は、交流(特に高周波域)の回路(ネットワーク)特性を計測するための測定器で、振幅特性のみを測定する測定器をSNA(スカラ ネットワーク アナライザー)、位相も同時に測定できる測定器をVNA(ベクタ ネットワーク アナライザー)と言うそうです。

取りあえず見たいのは、バンド内でのSWRの様子ですので、Nano VNAを使用して特定の周波数範囲のSWRを表示させる事にしました。

NanoVNAは電源投入と同時に即、計測(スイープ)が始まるというちょっと変わった仕様なので、初めて使うと「?」となりますが、各種設定は計測中でも自由に変更できるので、そのまま気にせずメニューを開いて、まずは計測範囲の下限周波数(START)と上限周波数(STOP)を設定します。この計測器は校正(キャリブレーション)を行う前に、計測範囲の設定をするのが作法のようです。

計測範囲の設定が完了したら、次にCH0(測定側)のSMA端子に計測に必要なケーブルや変換コネクタを接続します。校正は使用するケーブルや変換コネクタを接続した状態で(測定基準点を設定)行うのが良いとのことです。 校正を行なった時にCH0側に接続されているケーブルや変換コネクタの先端が測定基準点になります。

準備が出来たら校正(キャリブレーション)を行います、この作業は必須で、新たな設定で計測を行う場合には必ず必要になります。設定、校正の状態はNanoVNA内に5つまで保存することが出来ます。

校正の細かい手順は( https://www.jh4vaj.com/archives/13010 ) に詳しく紹介されています。

校正が完了したら、各種表示設定を行い設定を保存します。保存領域は0番~4番の5つがあり、電源投入時には0番が自動的にロードされるようです。

実際の測定結果画面
7.0MHz~7.2MHzを測定しています。 

7MHz+21MHz帯用のモービルホイップの計測結果ですが、短縮率の高いアンテナでSWR(黄色)のグラフがかなり急峻で同調範囲が狭いことが判ります。(SWR値自体はボトムで1.1前後なのでOK) 

また、共振周波数も7.028MHz付近で、電話で使用するには低過ぎることが見て取れます。このアンテナはCWでの使用に合わせて上手く調整されている様です。

電話で使用するには、もっと共振周波数を高く調整したいところですが、それにはエレメントの切断が必要になりそうです。

これはお借りしているアンテナの為、不可逆的な調整は出来ないので、上部エレメントの固定を緩めて出来るだけ短くした後の計測結果が↓です。

同調点が7.042MHzまで上がりました。

 出来ればSWRのピークを画面右側に来るように共振周波数を上げたいところですが、下手にエレメントを切断すると21MHz帯(現状は上手く調整できている)にも影響が出る可能性が大きいのでやめておきます。

画面内の水色のグラフはインピーダンスで、ほぼ50Ωで安定しています。緑色のチャートはスミスチャートです。 

SWRの測定値が低ければよく飛ぶという訳ではありませんが、無線機のファイナル段への負担が少ないのと、アンテナの共振周波数点は使用する周波数帯に合っていた方が 送受信ともに有利だと思いますので、手軽にアンテナ調整が出来るNanoVNAは使ってみる価値はあるように思います。

 

< 追 記 >

アンテナ所有者の快諾が得られたので、アンテナの上部エレメントを約1.5cmカットして調整しました。

調整後の計測結果です。 

7.0MHz~7.2MHz

21.15MHz~21.45MHz

良い感じに電話で使用する周波数帯にSWRのピークが来ました。

アンテナの状態を手軽に確認できるNano VNA、個人的にはお勧め出来る機材だと思います。 


今回計測&調整したアンテナ COMET HA415。
各エレメント先端の玉が大きめでレトロなデザインです。

By JQ3BDK 

0 件のコメント:

Ratings by outbrain