3G векторный анализатор S-A-A-2 NanoVNA V2

Зачем нужен этот прибор?

Я радиолюбитель и мне он нужен для настройки антенн. Радиолюбительских и не только:

• Можно измерять параметры антенны на короткие волны (до 30 МГц).
• Антенны СиБи радиостанций (27 МГц)
• Антенны УКВ радио (около 100 МГц)
• Приемные антенны Авиа диапазона (120 МГц и выше)
• Антенны 2 метрового р/л диапазона (145 МГц)
• Антенны р/л диапазона 70см и около того (430, LPD, PMR, FRS)
• Антенны р/л диапазона 23см 1296 МГц
• Антенны WiFi 2 ГГц

Кроме настройки антенн, его можно попробовать использовать при настройке фильтров.

Чем отличается от NanoVNA первой версии?

Первая версия NanoVNA построена на базе генератора Si5351A. Максимальная полоса у него — до 200 МГц, но используя гармоники, диапазон был расширен до 1,3 ГГц.


Во второй версии, микросхема Si5351A используется до 100 МГц, а выше применяется adf4350. Возможности adf4350 (137.5 MHz… 4400 MHz). Смеситель ad8342 (до 3.8 GHz). Так что 3 ГГц там вполне может быть.



Осталось только проверить.

Версии NanoVNA V2

Пока неторопливо составлялся этот обзор, на aliexpress появилось несколько версий NanoVNA V2. Они отличаются наличием железного копруса, чехольчика.



Еще есть вариант с разъемами N-Type.



Техническое развитие не стояло на месте. Вышло несколько аппаратных ревизий: V2.2, V2 Plus V2.3, V2 Plus4 V2.4. Для тех, кто не любит мелкие экраны — есть вариант с экраном 4 дюйма.

Поднобнее про ревизии можно посмотреть по ссылкам:
nanorfe.com/nanovna-v2.html
nanorfe.com/nanovna-versions.html

Недавно обновил прошивку на своем устройстве. У меня оказалась версия 2.2, считающаяся уже устаревшей.

Технические характеристики и комплектация

Характеристики
Материал: PCB + акрил
Цвет: черный
Частотный диапазон: 50 кГц-3 ГГц
Динамический диапазон системы (калиброванный): 70 дБ (до 1,5 ГГц), 60 дБ (до 3 ГГц)
S11 Уровень шума (калиброванный): -50 дБ (до 1,5 ГГц), -40 дБ (до 3 ГГц)
Скорость развертки: 100 точек/с
Дисплей: 2,8 ", 320*240
Интерфейс USB: Micro USB
Мощность: USB, максимальный ток зарядки 1A
Аккумулятор: 1 * литиевая батарея, 1950 мАч (в комплекте)
Разъем аккумулятора: JST-XH 2,54 мм
Максимальное количество точек (на устройстве): 201
Максимальное количество точек (USB): 1024
Порт 2 обратная потеря (1,5 ГГц): 20 дБ typ
Порт 2 обратная потеря (3 ГГц): 13 дБ мин
Размер посылки: 170*100*35 мм/6,7*3,9 * 1.4in
Вес посылки: 225 г/7,9 унции

Ссылки для скачивания
Программа для ПК — github.com/nanovna/NanoVNA-QT
Инструкция — github.com/nanovna/NanoVNA-QT/raw/master/ug1101.pdf
nanovna-saver — github.com/zarath/nanovna-saver/

Упаковочный лист
1 * S-A-A-2 устройство (с аккумулятором 1950 мАч)
1 * Micro USB кабель для передачи данных
2*300 мм SMA SS405 RF кабель
1 * SMA нагрузка — открытый
1 * SMA нагрузка — короткозамкнуты
1 * SMA нагрузка — 50 Ом
1 * SMA боченок-переходник с двумя SMA c обоих сторон
1 * набор аксессуаров (гайки, шайбы)

Выбор продавца и лота, покупка, распаковка

При покупке, нужно очень внимательно читать комплектацию. На тот момент было несколько лотов, которые включали в себя только прибор и ничего более. Мне же хотелось иметь какой-то минимум: аккумулятор, калибровочные нагрузки, коаксиальные шнурки, какой-то корпус. Отзывов не было. Из оставшихся продавцов, выбрал того, чей магазин был открыт раньше.



Доставка состоялась за комфортное для меня время, за счет использования ТК DPD. Упаковано в коробочку



Внутри коробочки, сам прибор в пакетике с пузырьками



В комплекте идет карта меню и ссылки на софт (не очень актуальные, рабочие ссылки см. выше)



Еще есть крепежные гайки (видимо, для стального корпуса), два коаксиальных кабеля с разъёмами, переходник и 3 нагрузки (бесконечное сопротивление, нулевое, 50 Ом) для калибровки; провод USB.





Корпус выполнен из стоек и печатных плат. То есть, боковых стенок нет. Интересно, что на обратной стороне оказались схемы и формулы. Этого нет в фотографиях лота. Корпус в целом меня устраивает. Винты торчат по-разному, поэтому на стол ровно не ложится (но это дело поправимое).

Виды с разных сторон










Джойстика нет. Для управления прибором снизу есть три кнопки: влево, выбор, вправо. Все остальное управление производится через тачскрин. Включение/выключение — выключатель слева. На экране приклеена защитная пленка, поэтому фотографии могут получиться не очень. Аккумулятор оказался заряжен, и прибор включился из коробки. Вероятно, продавец не соврал (отправка произошла только через несколько дней после оплаты, на что продавец сказал, что они проверяют перед отправкой каждый прибор). Сложно сказать, на сколько хватает этого аккумулятора, приходилось заряжать дважды. На экране нет индикации батареи. Похоже, что заряд можно определить по количеству горящих на плате светодиодов, но это не точно. Аккумулятор уже дважды сел в самый неподходящий момент поэтому зарядка должна быть всегда на готове с собой.

Да, чуть не забыл — 132 грамма



Легко помещается в карман шорт.



Рубашки у меня нет, поэтому взял рубашку сына-школьника. Там карманы поменьше, но заходит идеально

Очень сильно не хватает переходников поэтому рекомендую сразу их докупить. Я взял такие:

Чтобы подключать антенны и кабели по BNC


Чтобы подключать антенны через PL разъемы (на КВ или СиБи)


Этот разъем для того, чтобы воткнуть его в осциллограф, и соединить VNA и осциллограф комплектным тонким коаксиалом


Это переход на кабельные коннекторы. Можно будет провести измерения ТВ антенны на крыше дачи.


Переходник для того, чтобы антенну от радиостанции Baofeng подключать сразу в прибор, а не через кусок коаксиального кабеля.


Все дело в том, что на радиостанциях бывает разный тип разъемов.


Т коннекторы, для подключения к осциллографу (подать сигнал на 1 и второй вход, подключить нагрузку 50 Ом)

Антенна от Vertex VX2 на 430 МГц

Стандартная антенна для Baofeng UV5r на 144 и 430

Антенна Retevis RHD-771

Антенна Retevis RHD-771 с официального магазина на aliexpress. Диапазоны 144 и 430 (на двойке не очень, но у других людей похожие результаты)

Самодельный диполь на 144

Самодельный диполь на 144, подвешенный к люстре

Логопериодическая ТВ Дельта Н311-01А

Антенна на крыше дачи. Дельта Н311-01А. Логопериодическая. С нее снят усилитель и подключена напрямую к кабелю (волновое сопротивление антенны 75 Ом). Диапазон измерения был выбран большое, а количество точек 200. Поэтому получилось не очень информативно и точно.

Антенна от роутера DLink на 2 ГГц

И теперь момент истины. Антенна от роутера DLink на 2 ГГц. Затаил дыхание… воу!

КВ антенны коллективной радиостанции RT2M

У меня появился отличный повод посетить коллективную любительскую радиостанцию RT2M, повидать своих товарищей, выпить чайку, поговорить, измерять антенны, поработать в эфире.

Но, к сожалению, так вышло, что, через 15 минут мне пришлось срочно уезжать. Поэтому я спешно измерил только три антенны на короткие волны. Мерял только КСВ в диапазоне 1..30 МГц. Поэтому, детализация не очень высокая



Inv-V на 80и 40 метров. Минимум КСВ получился на 3600 — нормально. На 7 МГц — не очень понятно. Не ставил маркер.



Антенна xL222 на 14-28 мГц. Минимум примерно в начале диапазона — 14000 — нормально, остальное не успел померять, но видно, что не плохо.



Антенна на 10 М — GP. Минимум оказался ниже 28000, то есть где-то в СИБИ диапазоне

Эквивалент нагрузки 50 Ом

Когда-то делал эквивалент нагрузки 50 Ом для трансивера на короткие волны (до 100 ватт и до 30 МГц). Вот решил посмотреть, что покажет. Впрочем, до нужных 30 МГц он справляется и на тот момент было приемлемое решение




Есть еще один эквивалент. Я его делал для СиБи станции (до 5 ватт). Сопротивление разместил внутри

Проверка работы. Аттенюатор для проверки чувствительности приемника

Чтобы проверить чувствительность приемника, нужен генератор. Обычно чувствительность приемников имеет значение в микровольтах, поэтому сигнал генератора обычно нужно понизить с помощью аттенюаторов. Исходя из амплитуды генератора NanoVNA я решил делать аттенюатор на 60 дБ по п-схеме.

Таблица амплитуды генератора NanoVNA в пределах радиолюбительских диапазонов

NanoVNA MHz
1 — 150 mV
10 — 150 mv
50 — 140 mv
100 — 115 mV
149 — 115 mV
160 — 115 mV
250 — 115 mV
500 — 101 mV

Гугл Attenuator Calculator, Pi Attenuator Calculator. Указываем 50 Ом и 60 дБ. П-схема выбрана потому что, параметры сопротивлений получаются порядка 50 ом и килоомы. Доли ома на Т-схеме мне делать нереально.

Схема временная, ненадежная, с серьезными ограничениями по диапазону частот. Повторять НЕ рекомендуется. Особенно сразу на 60 дБ — есть мнение, что это слишком много для одного звена.



Похоже, что 60 дБ — это предел измерений для NanoVNA V2 (см прямую голубого цвета CH1 LOGMAG 10dB/-60dB)



Если сделать 40 дБ, то выглядит лучше



Проверка на осциллографе в режиме Bode показала похожий «рваный» результат



Судя по зашумленной осциллограмме сигнала с выхода, это связано с выбранным по умолчанию уровнем генератора в 0.2 вольта. После понижения на 60 дБ (а это очень много — в 1000 раз по напряжению) сигнал уже теряется в шумах. Если сигнал генератора поднять до уровня в 2 вольт, то картина меняется.



По ней можно сделать вывод, что аттенюатор не выдает рассчетных 60 дБ, что я допускаю, т.к. округлял значения сопротивлений к тем, что у меня имелись в наличии.

По NanoVNA в режиме АЧХ можно сделать вывод, что предел прибора порядка 60 дБ, что стоит учитывать при построении и настройке фильтров, дуплексеров, аттенюаторов с помощью этого прибора

Проверка работы. Проверка работы ФНЧ

Для проверки решил попробовать сделать ФНЧ для улучшения приема радиолюбительского ДВ диапазона на 137 КГц. Фильтр рассчитывал в RFSIMM99, потом долго подгонял по имеющиеся радиоэлементы. в итоге собрал следующую схему (которая как всегда, далека от идеала):



АЧХ



Получившаяся плата





Замеры по NanoVNA V2 (желтый CH0 — фаза, голубой CH1 — АЧХ)





Замеры Bode Plotter на осциллографе.





На приборе NanoVNA ось частоты — линейная, а на Bode Plot — логарифмическая, поэтому для бОльшего подобия графиков, диапазон частот на NanoVNA я выбрал меньше — 25...500 КГц, в то время, как на Bode 25...1000 КГц. Точно встать на одинаковые частоты тоже невозможно, но можно примерно оценить сходства:

Частота 1.
NanoVNA: 139.0 КГц — Фаза 101.53 — Уровень -6.89 дБ
Bode Plot: 137.3 КГц — Фаза 118.2 — Уровень -1.58 дБ

Частота 2.
NanoVNA: 281.5 КГц — Фаза -43.15 — Уровень -39.61 дБ
Bode Plot: 280.5 КГц — Фаза -41.28 — Уровень -38.61 дБ

Определенно, сходства есть. Но хочу добавить, что NanoVNA проводит измерение в реальном времени несколько раз в секунду, а Bode Plot строит график значительно дольше (с теми настройками, что на изображении — больше двух минут). Кроме того, для работы Bode нужно использовать три провода: 1) выход от генератора до исследуемой схемы — чтобы подать сигнал генератора 2) со входа исследуемой схемы на вход1 осциллографа — чтобы получить исходный сигнал 3) в выхода исследуемой схемы на вход2 осциллографа — чтобы получить итоговый сигнал.

Схема из инструкции


В случае с NanoVNA третий провод не требуется


Диапазон частот в Bode Plotter в моем случае ограничен максимальной частотой встроенного генератора, то есть 25 МГц. Прибор NanoVNA тут, конечно, выигрывает, работая во всем диапазоне до 3 ГГц.

Подключил ФНЧ к SDR приемнику, правда, на телескопическую антенну. Результат заметен.

Без ФНЧ


С подключенным ФНЧ.

Какой сигнал генерирует прибор?

Анализатор можно попробовать использовать в качестве генератора. Но частотомер, встроенный в осциллограф, показывает частоту почти в 2 раза ниже, чем исследуемая. Как выяснилось, это связано с тем, что генерация идет как бы пачками. Видимо, отдельно по каждой точке генерируется сигнал, а потом идет анализ. 100 точек в секунду — 100 пачек в секунду. Однако, после обновления прошивки, в режиме CW прибор генерирует постоянную несущую.

100 КГц


1 МГц


10 МГц


100 МГц (полоса 350 МГц, 8 Gs/s)


1000 МГц (полоса 350 МГц, 8 Gs/s)
^{* Осциллограммы сделаны на осциллографе Rigol MSO 5072. Схема включения: NanoVNA -> Комплектный 50 Ом кабель от NanoVNA -> SMA-BNC -> BNC T на вход осциллографа -> BNC-SMA -> SMA 50 Ом. Синусоида наблюдается до 1,5 ГГц, выше уже нет возможности.}