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VNAW DG8SAQ : prise en main et 1ères impressionsf1chf.free.fr/F5DQK/5_Mesures_measurements... · - Indispensable si l’on vise une utilisation AVEC abaque de Smith, mais totalement

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  • VNWA DG8SAQ : prise en main et 1res impressions

    1VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    QSJ environ 570

  • IntroductionAvec les progrs informatiques actuels, la miniaturisation des " black-box", la connectique USB associe, lide de crer lquivalent dun scalaire ou dun petit VNA constitue vraiment une excellente ide.

    Tout le monde a en tte le "Mini-VNA", dont la frquence maximale est beaucoup plus limitePar contre le dernier modle Mini-VNA Tiny serait donn jusqu 3 GHz ( essayer !)

    Aprs tlchargement puis installation du logiciel ADOC, ses paramtrages, son talonnage bref, sa relle prise en main, les rsultats obtenus sont-ils maintenant la hauteur de ceux obtenus avec du matriel professionnel (Wiltron, Marconi 6500, Agilent HP-8753a, HP-8756a ou HP-8757a maintenant faciles trouver doccasion, etc. . .) ? ?

    2VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    Abstract

    Now with tremedous progresses in computer development and miniaturisation, the idea of buiding this VNA in a tiny box was a really very good idea.But does it really replace all possibilities of a proffesional one ?After a lot of time with soft installation and previous calibration (done a little hard), some measurement examples and then, some idea improvements are given

  • 1- Vues intrieures2- Installation / ajustements par rapport la carte son / validation de sa fonctionnalit3- 1re prise en main et mesures sans talonnage4- Calibration5- Mesures diverses6- Conclusion et remerciements

    Plan

    Site visiter (docs diverses + tlchargement logiciels) : www.sdr-kits.net/vnwasoftware/?20

    RADCOM : VNMA review par G4DDKhttp://f6kcz.free.fr/Technique/VNWA/VNWA.htmhttp://www.pa4tim.nl/wp-content/uploads/2010/11/vnwa-Chapitre-1-Introduction.pdf en Franais

    3VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    http://www.pa4tim.nl/wp-content/uploads/2010/11/vnwa-Chapitre-1-Introduction.pdf en Franais

    Au fait : VNWA quesaquo car pour le moment, je nai toujours pas trouv ? !W comme Netzwerk, ou comme Windows (ou encore ?)

  • 1- Vues intrieures

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  • Vue interne suprieureVoir Getting Started Manual page 45

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    Apparemment, aucun blindage entre output et input permettrait alors de gagner en dynamique !

  • Vue interne infrieure

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    Un nettoyage plus srieux de chaque face naurait vraiment pas constitu un luxe !

  • Vue interne du couvercle suprieur

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    Ce blindage supplmentaire rajout sur chaque longueur du couvercle suprieur permet dassurer :- un meilleur contact de masse avec le reste de la box- une meilleure isolation afin de gagner sur la dynamique de mesure de lensemble !

  • 2- Installation logicielle / oprationnalit

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  • Installation du logiciel ADOCIntitul "VNMA installer" tlcharger obligatoirement sur le site www.sdr.net (il ny a plus de petites conomies ! ):Configuration utilise ici : Dell Optiplex 320, sous Windows Seven 64-Bits

    - Initialement un trs compliqu mot de passe est exig (genre A4408:TXO-AYX-JWN-NUC: avec deux fois lutilisation des deux points , ?), sinon ne fonctionne pas !Demble on devine cette pnible culture du secret pratique par DG8SAQ, surement un ancien dune firme allemande bien connue pour cela dans le domaine RF ! !- Suivre ensuite la doc papier ou le PDF dinstallation, et celle-ci seffectue sans problmes majeurs (pages 3 11)- Licne VMWA apparait alors sur lcran

    Premiers ajustements- Reconnaissance de la liaison USB

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    - Reconnaissance de la liaison USB- Nouvelle demande du code initialement rentr (fausse-manipe de ma part ? ?)

    - Ajustements Audio (quelque peu pnibles mais impratifs, voir pages 11 15)- En particulier lajustement de la frquence dchantillonnage 48kHz (et non 44.1kHz par dfaut sur mon PC)- Fichier daide en tapant Help ou Alt T (page 35) malgr le rajout du fichier viewhelp.exe sollicitant le site Microsoft, impossible de lobtenir alors jai dabord pass outre en "faisant sans" ! ! !- Je me suis ensuite rabattu sur le PDF de 350 pages en langue allemande ! - Aprs ces oprations termines avec succs, la LED rouge larrire sallume et valide alors sa fonctionnalit

    Suggestion : ramener cette LED en face avant, et de couleur VERTE

  • 3- Premire prise en main

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  • 1re prise en mainDeux graphes, un Cartsien (S21) et une abaque de Smith (S11) superposs et bien trop transparentsOrdonne du S21 : 10dB/ mais aucune indication dchelle Abscisse : frquence haute limite 60 MHz

    11VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    Essai rapide sur un attnuateur 20dB puis 40dB SMA : fonctionnement qualitatif OK- S21 : il reste systmatiquement infrieur de 2 dB la valeur relle- S11 quelque peu fantaisiste (mais non inquitant car non calibr)

  • 4- Calibration

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  • Calibration initiale suggre 6 pointssuivre la procdure indique ds page 39 :- Indispensable si lon vise une utilisation AVEC abaque de Smith, mais totalement superflue sur un scalaire en version professionnelle car :

    une cal sur C-C puis C-O puis charge 50 Ohm nest indispensable que sur un VNAun scalaire pro na recours qu 2 cals successives sur un circuit ouvert femelle car il se fiche totalement de linformation

    de phaseEn fin de cal, surtout ne pas oublier de rebalayer en continu avec le trop discret bouton " Continuous (mais pourquoi faire ?)

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    ATTENTION : lextension de la bande de frquence initiale limite usine 60 MHz max est totalement impossible sans taper initialement "File" puis "Exit"(vraiment des plus pnibles car non intuitif, sinon la commande frequency Range reste occulte) aucun appareil professionnel ne ragit de la sorte ! ! !Effectuer " Frequency Range", puis " Linear sweep" laccs au tableau Start / stop devient enfin autoris !Ne pas oublier de refaire "Exit" avant daccder la touche "Calibrate"

    Et bien sur, tout changement de bande (mme un zoom lintrieur) doit obligatoirement saccompagner dune nouvelle cal initiale (bien sur, galement logique sur tout appareil pro, sauf le HP 8713)

  • Dynamique du VNA 1/2- Ou racont dune faon plus banale, quelle est lisolation obtenue en circuit ouvert (absence totale de tout branchement sur les 2 fiches SMA) ?- Ou encore de combien repisse lentre RF sur la sortie ?

    1re approche, mais en labsence de curseurs avec une abscisse dlibrment exprime en frquences rondes

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    Dynamique de juste 70dB, mais seulement jusqu 350 MHz trs loin des 90dB clams jusqu 500 MHz par lauteur !

  • 2me approche afin de mieux en apprcier ses limites, la bande de frquence a t ajuste de 400 1400 MHzMalgr labsence de curseurs, on apprcie enfin la bonne frquence dintrt Au final la dynamique est limite :- 60dB de 400 550MHz - 50dB au-dessus- 40dB et mme moins autour de 1300 MHz !

    Et la courbe bleue (herbe) fluctue normment et ce, sur presque 10dB

    -La seule faon den augmenter la dynamique serait au constructeur, daugmenter la puissance dinjection, actuellement bride -17dBm- Au prix denviron 500 exig pour cet appareil cela donne vraiment rflchir !

    Dynamique du VNA 2/2

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  • 5- Mesures diverses

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  • Mesures sur circulateur 144 MHzElment passif aucun problme de mesureJouer quelque peu du Smoothing, mais sans en abuser : "Average" "Smooth Trace x"

    F5DQK

    17VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

  • Mesures sur 2me circulateur 432 MHzComparaison S11 en Cartsien (analyse scalaire) puis sur Abaque de Smith (VNA)

    SCALAIREVECTORIEL

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  • Mesures sur circulateur 432 MHzMesures de S21 et S11 concordantes avec celles effectues au Scalaire HP8757a

    F5DQK

    19VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

  • Mesures sur LNA Gold 23cm SSB ElectronicAprs plus dune heure de ttonnements successifs, jai enfin russi sortir ces 2 courbes chelles spares et optimises, mais quelle galre pas sur de pouvoir ritrer facilement cette manipe frquence diffrente sur un autre LNA !Et une fois la cal effectue, impossible de jouer sur la puissance dinjection en vue dapprcier la compression ou non !

    F5DQK

    20VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    LNA 23cm SSB-Electronic

  • Mesures sur LNA 144 MHz F1OPA gain 20dB Fort de la manipe prcdente, jai alors voulu tudier le comportement dun LNA 144 MHz de gain 20dB manipe totalement impossible overload Gain indiqu : 7.8dB au lieu de 20dB

    F5DQK

    Mesure du gain " dans les choux" ! La diminution de la puissance dinjection "Define Tx Level" ne fait pas disparaitre le terme OverloadJouer sur lattnuation "Set levels" enlve lindication overload, mais ne change galement rien

    le terme Overload disparait ds la programmation dune attnuation de 4dB, mais la valeur de gain de 7.8dB reste toujours fausse

    21VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    LNA 144MHz F1OPA

    Gain 20dB

  • Comparaison mesures sur LNA large bande AD6IWAvec abscisse pratiquement identique ! ! !

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  • Utilisation en gnrateur de frquence

    Rglage sur 3 frquences successives, savoir 500, 800 et 1000 MHz et Pout_max

    Signal de sortie non filtr (cest crit dans les specs), avec normment de birdies

    Or si lon baisse la puissance de sortie du VNWA, lamplitude des birdies reste strictement identique ! !- Difficilement utilisable ds F> = 500 MHz !- Pied de porteuse principale assez "crade"

    Ce phnomne parait plutt li au gnrateur RF interne du VNWA quau PC. En effet aprs tout changement de frquence, les birdies ne restent jamais la mme place

    23VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    jamais la mme place

  • 6- Conclusion

    EN BREF :- Maniement peu convivial (not really userfriendly)- Prise en main extrmement chronophage

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    - Prise en main extrmement chronophage- VNA et Scalaire :

    parfait pour composants passifs uniquement, et jusqu 1.5 GHz !composants actifs : uniquement en bande 23cm

    - Gnrateur RF : uniquement F

  • Conclusion 1/2

    - Excellente ide dintgration, mais ce paramtre en constitue le seul avantage ! ! - Cble USB souple, assez long et protg RF (deux demi-ferrites accoles)- Parfait pour osculter des antennes, mais un analyseur MFJ-269 fait pratiquement aussi bien jusquen UHF pour bien moins cher- Parfait pour sinitier au fonctionnement dun VNA ou effectuer des mesures fiables de filtre, mais seulement jusqu 250 MHz

    Arguments pour :

    Arguments contre :- Appareil conu dabord par un informaticien chevronn ayant surtout cette pnible "culture du secret", avant dtre vritable spcialiste mesures RF (actuellement trop souvent le cas, surement un ancien dune firme RF bien connue en Allemagne) ! !- Relativement ardu prendre en main par un novice sans aide extrieure : 2H00 ne mont pas suffit en faire le tour !- Installation et talonnage initial quelque peu fastidieux automatiser davantage, tout le monde nest pas informaticien !- Menus vraiment anticonviviaux - en tous cas pnibles a utiliser, et beaucoup dentre eux savrent totalement inutiles- Boutons "Sweeping" et "Continuous" bien trop discrets :

    - prvoir une criture plus grosse - un changement automatique de couleur serait vraiment le bienvenu !

    - Pourquoi lorsque lon veut changer la frquence en abscisse ou effectuer une nouvelle cal, doit-on absolument faire "Exit" ? ?

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    - Pourquoi lorsque lon veut changer la frquence en abscisse ou effectuer une nouvelle cal, doit-on absolument faire "Exit" ? ?- Limitation 1300 MHz totalement idiote impossible dapprcier les flancs dun filtre 23cm si la frquence ne monte pas au moins 1500 MHz- Prvu essentiellement pour du composant passif sur composant actif (LNA 23cm) , mesures de S21 certes possible, mais trs difficile en vue dobtenir les bonnes chelles - - et overload sur LNA 20dB en bande 144 MHz !- Par dfaut, pourquoi 2 graphes superposs totalement diffrents (S21 Cartsien et S11 abaque de Smith) ? ?- Aprs avoir enfin trouv la mesure des 2 courbes en mme coordonnes cartsiennes, la mesure de S11 est vraiment trop fluctuante jouer imprativement du lissage !- Canevas blanc transparent des graphes : rglage usine beaucoup trop discret donc, pourquoi pas directement en noir ?- Dynamique de 90dB jusqu 1.3 GHz totalement illusoire :

    Tout juste 80dB jusqu 200MHz30dB 1.3 GHz, et zro du S21 fluctuant ? !

    - Courbes des mesures obtenues aprs calibration :Curseurs en frquence difficiles trouverDilatation dchelle en Y (5dB/ ou 2dB/ galement difficiles paramtrer

    - Trop onreux par rapport aux possibilits offertes et surtout, son manque de convivialit !

  • Conclusion 2/2

    -1 Atteindre une vraie dynamique de mesure de 90dB sur lintgralit de la bande- 2 En tendre la frquence au moins 1500 MHz- 3 Prvoir doffice lutilisation S21, non seulement en perte mais galement en gain pour la mesure dlments actifs- 4 Simplifier au maximum ses fastidieuses commandes PC actuelles atteindre une bien meilleure convivialit- LED de fonctionnalit ramener en face avant, et de couleur VERTE- 5 Lui rajouter une cal spcifique simplifie en utilisation uniquement scalaire (2 fois Open puis thu)

    En effet la mesure rapide de vrification dun LNA seffectue demble sur un analyseur Scalaire et non, sur un VNA90% des mesures hyper se dgrossissent lanalyseur scalairePrvoir galement une variation (diminution) du niveau dinjection

    - 6 Simplifier laccs aux curseurs actifs- 7 Boutons "Sweeping" et "Continuous" : prvoir un changement de couleur et une criture plus grosse- 8 Canevas blanc transparent des graphes : passer en noir en rglage usine - 9 Echelle en Y en coordonnes Cartsiennes (et surtout, en vue dune utilisation future sur des lments actifs), prvoir :

    Plusieurs chelles usine fixes 5dB/ 2dB/ et 1dB/ sur que lon verrait actuellement trop de fluctuations de mesure ! !

    Amliorations suggres :

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    Plusieurs chelles usine fixes 5dB/ 2dB/ et 1dB/ sur que lon verrait actuellement trop de fluctuations de mesure ! ! Une translation dchelle Y conviviale de 10 en 10dB

    Rfrences lire :RADCOM : VNMA review par G4DDK, malgr mon dsaccord sur certaines de ses conclusionshttp://f6kcz.free.fr/Technique/VNWA/VNWA.htmhttp://www.pa4tim.nl/wp-content/uploads/2010/11/vnwa-Chapitre-1-Introduction.pdf en Franais

    Concurrence avec entre autres :

    -Mini VNA-Tiny : 1 MHz 3.0 GHz 428 seul (sans calkit)- SNA 2550 : 400 kHz 2.5 GHz 1498- Copper Mountain Technologies S5048 : 20kHz 4.8 GHz

  • Remerciements

    Lauteur tient remercier spcialement :- Jeff F1PDX, Jacques F6AJW et Sylvain F6CIS pour leurs conseils aviss des plus utiles- Philippe F6DQZ ayant eu la gentillesse de me prter son exemplaire, et ma donc permis de dcouvrir ses possibilits

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  • Addendum : minimum minimorum savoiravant de foncer tte baisse dans son installation, son utilisation ou pire, avant quil natterrisse dfinitivement sur une tagre !

    DUT branch dans le sens normal :S11 : adaptation dentreS21 : gain (ou perte) dans le sens normal

    DUT branch en sens inverse :S2 : adaptation de sortieS21 : gain (ou perte)

    Unit exprime en gnral en dB

    Adaptation (ou return loss) : correspondance rapide dB / TOS (SWR)

    dB TOS

    30 1.07

    25 1.12

    20 1.22

    28VNWA DG8SAQ vers. 1aF5DQK novembre 2015

    un analyseur vectoriel ou VNA (Vectoriel Network Analyser) incorpore :Le module Argument en le rendant visible sur une abaque de Smithsystmatiquement un analyseur Scalaire

    - un analyseur scalaire ne tient compte que du module amplitude (ne fait aucune diffrence entre un Open et un Short)

    - Le VNWA est donc un analyseur vectoriel incorporant doffice un analyseur scalaire

    20 1.22

    14 1.5

    10 2

    Analyseur vectoriel VNA et Scalaire : bien trop de radioamateurs confondent ces deux appellations !