Metodă indirectă de calibrare pentru analizorul miniVNA

 

Într-un articol anterior vorbeam despre calibrarea oscilatorului DDS al analizorului miniVNA cu ajutorul unui genertor de frecventa etalon sau unul cât se poate de precis. În forumul de discuţii despre miniVNA a apărut o propunere interesantă pe care am aplicat-o cu succes.

 

Toată lumea ştie despre frecvenţele staţiilor de emisie etalon printre care cele mai cunoscute sunt WWV (SUA) şi RWM (Rusia) care emit non stop pe frecvenţe stabile şi bine determinate. WWV emite pe 5,10 şi 15MHz cu 10kW iar RWM pe 4996, 9996, 14996 kHz cu 5kW respectiv 8kW. Frecvenţa de 10MHz este cea mai ageeată şi majoritatea transceiverelor moderne au posibilitatea de a recepţiona această frecventă.

 

Deoarece WWV nu se aude întotdeauna foarte bine în Europa calibrarea se poate face cu staţia RWM pe frecvenţa de 9996 kHz care este mai aproape de YO.

Ce este necesar şi cum se procedează?

 

-         Un calculator PC pe care să ruleze un program de comunicaţii digitale care să afişeze pe "waterfall" imaginea frecvenţei recepţionate de la staţia etalon WWV sau RWM. Programele pot fi MixW, DM780, Fldigi, etc. deschise în modul PSK31.

-         Un transceiver care să se acorde şi să recepţioneze una din staţiile etalon, conectat cu calculatorul prin interfaţa de digitale. S-a făcut recepţia staţiei RWM pe 9996 kHz cu TS-450 pe modul CW. Pe ecranul PC-ului, pe "waterfall", apare semnalul staţiei etalon sub forma unei linii fine cand semnalul este continuu sau sub forma unor puncte atunci cand staţia transmite semnalele auxiliare.

-         Echipamentul de etalonat, miniVNA, folosit în modul generator de frecvenţă. Din meniu se dă Modes > Generator.

Dacă am rezolvat vizualizarea staţiei etalon punem în funcţiune miniVNA cu programul Ig_miniVNA al lui F4CLB în modul Generator pe frecvenţa staţiei etalon iar în portul BNC DUT îi conectăm 10 - 15 cm de sârmă oarecare pe post de antenă.

 

Surpriză! Vom vizualiza pe ecranul PC-ului, pe "waterfall", un al doilea semnal sub forma tot a unei linii fine mai mult sau mai puţin decalată faţă de semnalul standard emis de staţia etalon. Figura alaturată este elocventă până la acest moment. Semnalul mai gros din ecranul "Fldigi Engine1 - waterfall only mode" din cea de a doua poză este al staţiei etalon iar celălalt este al miniVNA în modul Generator.

 

 

Urmează procedura de calibrare. Din fereastra Generator care este activă se corectează dinamic valoarea frecvenţei (prin buoanele + sau-) până când cele două semnale de pe "waterfall" se vor suprapune. În figura alăturată se vede valoarea nouă de 9996,25 kHz cu care s-au suprapus cele două frecvenţe în cazul particular al etalonării efectuate. În alt caz valoarea poate fi alta.

 

 

Cu valoarea + sau - cu care s-a făcut corecţia de suprapunere se merge în meniul lui Ig_miniVNA. Configure > miniVNA > Calibrate DDS frequency şi la poziţia Correction (roşu) se face corecţia cu aceiaşi valoare şi în acelaşi sens cu cea făcută în fereastra Generator.

 

 

În acest moment miniVNA este calibrat pe frecvenţa etalon de 10MHz. La prima operaţie de calibrare realizată în acest mod diferenţa faţă de setarea originală de fabrică a fost nesemnificativă de numai 25 de Hz.

 

Filtre de cuarţ

 

Prin amabilitatea lui Dan (YO3ZA) mi-a fost pus la dispoziţie un filtru pe 9MHz auto construit în schema clasică cu 4 cristale şi un circuit acordat la mijloc pentru care am ridicat caracteristica de funcţionare cu miniVNA în modul Transmision.

S-a pornit miniVNA şi în programul Ig_miniVNA s-a trecut în modul Transmision. S-a montat între DUT şi DET filtrul. După mai multe încercări s-a ales intrevalul de eşantionare între 8997kHz şi 9002kHz pentru a obţine curba de răspuns a filtrului cât mai clară. S-a obţinut o foarte elegantă caracteristică, remarcabilă pentru o realizare în condiţii de amator. S-a mai măsurat şi un filtru UNITRA din banda de 10,7MHz a cărui diagramă se poate vedea mai jos. Nu au fost făcute adaptări de impedanţă la intrarea filtrelor ci au fost masurate la "crud". Pentru filtul de 9MHz este prezentată pe lângă diagrama TL (Transmision Loss) şi diagrama de fază.

 

 

 

 

Lungimea cablurilor coaxiale

 

Cu ajutorul miniVNA se poate determina cu precizie lungimea cablurilor coaxiale. S-a măsurat un cablu RG8-U cu o mufă PL259 la un capăt şi în gol la celălalt cu programul Ig_miniVNA pe portul DUT al echipamentului. Din meniu se alege Modes > Cable Length. Se alege pentru tipul de cablu de măsurat Usual Velocity Factors din butonul cu ? din drepta sus. Tot în dreapta sus este afişată lungimea cablului în metrii cu precizie de cm.

 

S-a tăiat o bucăţică din mantaua de cablu şi s-a lipit tresa de firul central şi s-a facut o nouă măsuratoare în regimul de scurt circuit. Noua valoare măsurată  de miniVNA era mai scurtă cu lungimea bucăţii de cablu eliminată la punerea în scurt circuit a capătului liber. (vezi lungimea din poza 2 de 8,51m faţă de cea din măsurătoarea în gol de 8,53m)

 

 

 

 

Cristale de cuarţ.

            În următoarele capturi de ecran sunt măsurătorile făcute în modul Transmision asupra a două cristale de cuarţ: unul de 7083kHz iar cel de al doilea de 9MHz de fabricaţii diferite.

 

            Pentru aducere aminte am extras din HB 2005 digrama cu Insertion Loss (sau în digramele miniVNA este numit Transmision Loss TL) alura curbei unui cristal de cuarţ atunci când frecvenţa variază în jurul frecvenţelor de rezonanţă ale cristalului.

 

            În diagramele prezentate ca urmare a măsurăturilor se observa alura quasi identică a curbei rezultate ca urmare a măsurătorii pentru cristalul de 7083kHz.

 

            Nu am vrut să complic diagramele şi cu alura curbelor de variatia fazei dar programul miniVNA permite şi selectarea casetei Phase (din lateral stânga) şi poate trasa pe acelaşi ecran ambele traectorii.

 

            Se observă ambele frecvenţe de rezonanţă ale cristalului: cea serie la 7082,3 kHz (Marker 1) iar cea paralel la 7085,06 kHz (Marker 2) cu un ecart între ele de 2760Hz.

 

            La cristalul de 9MHz nu a ieşit în evidenţă decât frecvenţa de rezonanţă serie la care TL este cel mai mic.

 

            Măsurătorile asupra cristalelor sunt utile la construcţia fitrelor sau a oscilatoarelor VXO sau VFX.

 

            Se pare că tehnicile de eşantionare puse la dispoziţie de miniVNA asociate cu programele de prelucrare pun la dispoziţie celor interesaţi un instrument multifuncţional cu un bun raport performanţe - preţ.