VNAを使ってみる コーリニアアンテナ編 1/2

VNAで予備実験を行ったので、次は身近なものを測定してみる。

まずは、メーカー製ダミーロードだ。公称500MHzまでSWR1.15が保証されているが実際にどうだろう。DUT端子へ直付けして計測してみた。

［VNA本体と検証で使ったダミーロード（暗かったので画像にノイズが・・）］

下記のグラフは、水色がSWRとなっている。500MHzまで公称値通りの特性が出ている。500MHzを超えると急激にSWRが悪化していた。

これが30秒以内で計測できるのだから素晴らしい。

これをスミスチャートでみると下記のようになった。

やはり基準抵抗と精度が大きく異なる。目的が違うから当然だ。

『同軸ケーブルの短縮率検証』

いよいよ、コーリニアの検証を開始した。手始めに、同軸の短縮率の検証だ。1/2λの上下へ取り付ける波長整合器で確認してみる。

下記のように最初は長めにカットしておいて、SMAコネクタを取り付けた。

この同軸の反射特性を確認すると

［水色のグラフの位相が0になる点が同調周波数だ］

周波数は、336MHz付近、計算すると短縮率0.67ジャストだ。アナログのアナライザーでは、このようにピタリと計測できない。

それが分かれば、コネクターを含めた長さを、433MHzの1/4λに短縮率を掛けた116mmにカットする。カット後にVNAで再度計測したのが、下図だ。

ほんの少し切りすぎて435MHz近くになった。コーリニアアンテナの帯域幅10MHz程度を考えるとこれで十分だ。

さて、次回は1段コーリニアを計測してみよう。

VNA Tiny到着 12月19日

VNA Tinnyを12月8日にドイツへ発注。8日にアッテネータ欠品の連絡があり当日に回答し、翌日9日に発送された。

川崎東郵便局には12日に到着していたが、そこから手元に来るまで1週間、通関で滞留。19日にやっと到着した。

使用方法確認の意味で、デスクトップパソコンに接続して試運転を行った。（デスクトップパソコンは、ノイズが多いので使用を推奨されてない）

同時に、校正キットとアッテネータを購入したので・・6万円程度だった。

これで、1MHz-3GHzまで計測できるのなら安い買い物だ。

まずは、DL2SBAのHPのインストレーションガイドに従い、

VNA/Jをインストールし、FTDIのUSB/シリアルドライバーを入れる。

VNA/Jの「アナライザ」メニューのセットアップで「VNA Tinny」を選択し、comポートを指定すると校正開始だ。

校正は、「校正メニュー」の新規で作成を行うと下のメニューが表示されるので、オープン、ショート、50Ω基準抵抗の順に校正を実施した。

それを保存して、更新するといよいよ計測だ。

【校正画面と校正結果】

最初の計測は、

校正用基準抵抗のRL（リターンロス）の確認だ。緑がRLのグラフ。それをSWRで表したのが水色のグラフだ。

1200MHzくらいまでは、SWR1.015程度に収まっているようだ。

このグラフをスミスチャートで表したのが下記のグラフだ。

1MHzから3GHzまでスイープした結果のSWRが、ほぼ1の位置に集まっている。

ま、基準抵抗と言えども、短い線や部品があればGHzの世界ではインダクタンス、キャパシタンスを持つからこんなもの。

【1MHz-3GHzの基準抵抗の特性】

ついでに、私が多用する430MHzまでを見てみると下記のようになった。ほとんど、SWRは、1.01以内なのでほぼ1点に集まっている。

【中心に緑の点が見えている】

いよいよ、アンテナを計測してみる。山でハンディ機に取り付けて、電波の飛びを調べる時に使うモービルホイップアンテナだ。

これをVNAに直付けして計測してみた。綺麗な特性が見て取れる。中心周波数は、432.2MHz付近だ。

【430MHzモービルホイップを直付で計測。緑がRL、水色がRP】

次は、同じアンテナを20cm同軸の先に取り付けて計測だ。中心周波数が異なっていて、似ても似つかぬ形。

同軸を含めて、アンテナを性能を調べるには、同軸を含めて校正が必要なのか？

【モービルホイップを同軸を介して計測。同調周波数もずれているじゃなないか？】

と、同じアンテナとは思えない、相当、まずい結果が判明した？

周波数や測定環境にもよるが同軸を介すると・・本当の同調点から外れる？？

高価なアナライザーをお持ちの方も、ご注意を！？？

同軸を含めて校正しておくのが正しい測定方法。

さて、購入の目的に沿って、同軸とコーリニアの解析に活躍させるぞ！！

到着？

低価格VNAを検討していたが、結局、miniVNAシリーズを手に入れることにした。

最近、MMANAによる解析を元にアンテナを製作しているが、その特性の解析、同軸の動作解析という事になると、SWRメーターではなくて、やはりVNAが必要になる。

ただ、マイクロ波に近づくとケーブル長、インダクタンス分等々、取り扱いに慎重さが求められる。

まずは、同軸の短縮長が一発で確認できるとか・・スタブの特性がはっきりする等、コーリニアの製作に必要な実証データを今後揃えてみたいと思う。

荷物は、いよいよ県内に入ってきているようだ。

到着すると・・また、このブログも賑やかになるかも？？

【ドイツからの到着は早かった】