A ktualizováno v listopadu 2019
Měření ztráty anténního tuneru - L článek
Cíl úlohy Cílem úlohy je stanovit ztrátu v dB na anténním tuneru. Poznámky: 1. Měřený tuner je tvořen L čánkem. Indukčnost tvoří Roler. Kapacitu otočný deskový kondenzátor s velkými mezerami. 2. Měření v této úloze provedeme na kmitočtu 28 MHz. Impedance reálné antény se pohybuje kolem Z = 200 Ohmů. 3. Roler musí nastavit pro správné naladění indukčnost asi 0.66 mikroH (viz Smithův diagram na konci). Zdá se, že v místě naladění je povrch vodiče roleru nekvalitní a očekává se měřitelná ztráta v místě kontaktu. Použité přístroje: 1. Vektorový analyzátor (v příkladech použit nano VNA). Použitý konektor: CH0 (TX) a CH1(RX) Použité adaptéry: SMA krátký propojovací kabel SMA / PL259 na připojení tuneru, tuner, SMA se svorkami na připojení vstupu CH1, rezistor 150 Ohmů na doplnění impedance Zobrazované typy grafů: charakteristiky S11 a S21 Měřené veličiny: průběh útlumu tuneru v závislosti na kmitočtu, průběh koeficientu odrazu RL (nebo VSWR) v závislosti na kmitočtu Software - design: Smith V4.1 Software - měření: https://github.com/mihtjel/nanovna-saver/releases
Základní zásady při práci a základní nastavení 1. Měřený obvod je připojen podle schématu vpravo. 2. Tuner je připojen ke generátoru VNA na CH0 3. První měření děláme na impedanci Z = 200 + j0, viz postup a naměřené hodnoty. 4. Rezistor R není v zapojení s anténou. Slouží k doplnění impedance vstupu RX (CH1) na hodnotu měřené impedance, kterou tuner přizpůsobuje. Ztráta na rezistoru R není ztrátou tuneru a musí být od výsledků odečtena! 5. Jaká hodnota se pro různé impedance odpočítává, je zřejmá z tabulky níže. 6. Pokud tuner slouží k přizpůsobování antén s vyššími impedancemi, volíme rovněž měření na vyšších impedancích. |
Tabulka - počítání ztrát na rezistoru R1
Postup měření 1. Tuner připojíme k VNA podle schématu nahoře. 2. Osadíme hodnotu R1 podle impedance, na kterou pořadujeme, aby tuner transformoval. 3. Nastavíme Sweep settings tak, aby měření probíhalo spojitě. Nastavíme frekvence (Start a Stop) poblíž měřené frekvence, počet segmentů = 1. Je to důležité, potřebujeme tuner rychle naladit, nikoliv u toho tvrdnout, než to VNA změří. 4. Vyladíme tunerem nejlepší přizpůsobení. 5. Provedeme finální měření (více segmentů, potřebný rozsah kmitočtů):
Naměřené výsledky
Co z výsledků vyčteme? 1. Na kmitočtu 28 MHz jsem vyladil s přesností VSWR = 1.172. Je to dáno tím, že kladička jezdí v pásmu malých indukčností s "přískoky" a nelze hovořit o hladkém spojitém ladění. 2. Koeficient odrazu RL je přes -20 dB, což považujeme u podobných zařízení za malý (zanedbatelný) odraz. 3. Ve Smith. diagramu vidíme, že naladění tuneru (přizpůsobení) je kmitočtově závislé. To jsme očekávali, máme L článek (LC tuner). 4. Zajímá nás ztráta na tuneru. Víme, že musíme odečíst energii spotřebovanou v rezistoru R1. Podle tabulky a vzorečku se v rezistoru ztratí 6 dB výkonu. V grafu S21 Gain vidíme průběh útlumů tuneru. Při nejlepším přizpůsobení je ztráta měřeného tuneru asi 0.58 dB. Takové ztráty se označují jako Match Loss.
Teoretický princip použitého tuneru Byl použit obyčejný LC článek s rolerem a kapacitou. V tomto zapojení byla použita horní propust.
Závěr 1. Na použitém kmitočtu byla naměřena ztráta match loss asi 0.58 dB. To prakticky znamená, že už při tak nízké transformaci z 50 na 200 Ohmů se na tuneru ztratí asi 14.3 % výkonu, který by měl jít do antény. Ty třecí kontakty, to je svinstvo. Související témata Měření útlumu, měření na balunu - viz obsah.
TU 73, Mira, ok1ufc