Analyzátory v elektronike rozdeľujeme na niekoľko typov:
– spektrálne
– vektorové
– skalárne
Spektrálne analyzátory merajú resp. zobrazujú signálové spektrum (ako napr. prijímač SDR). Pomocou nich sa dajú merať napr. závislosti meraných objektov od frekvencie, ako bolo uvedené napr. v článku http://integrac.sk/analyzator-z-rtl-sdr/
Vektorové analyzátory sa používajú na meranie amplitúdových a fázových parametrov meraného objektu (napr. komplexná impedancia antény).
Skalárne analyzátory, tie najjednoduchšie, slúžia na meranie amplitúdy resp. ich pomer – napr. na meranie SWR.
Skalárne a vektorové analyzátory zvyčajne využívajú sinusové DDS generátory a vf detektory (od diódových s následným zosilnením pomocou operačného zosilňovača až po integrované logaritmické detektory napr. typy AD8302, AD8307…).
DDS generátory (AD9850, Si5351A, ADF4350…) sú ale relatívne drahé a majú vysokú spotrebu. Niekedy hlavne u tých lacnejších je tam problém s ich spektrálnou čistotou, jednoducho obsahujú mnoho harmonických kmitočtov ktoré spôsobujú skresľovanie nameraných výsledkov. Napriek tomu existuje mnoho DIY zapojení analyzátorov s využitím týchto komponentov a riadením pomocou procesorov PIC alebo Atmel (Arduino a podobne). Tie najjednoduchšie len posielajú namerané dáta do PC, kde ich spracuje program, tie komplikovanejšie majú vlastný LCD alebo TFT displej pre ich zobrazenie v číselnej alebo grafickej podobe.
Samozrejme, dajú sa zakúpiť i hotové komerčné produkty. Ich cena je však vzhľadom na príležitostné merania u rádioamatéra vysoká.
Jednotlivé projekty sa líšia typom (vektor, skalár), rozsahom frekvencií (30MHZ – 6GHZ) a samozrejme cenou celkovou či jednotlivých komponentov.
Keď mi nastala potreba previesť nejaké základné merania na anténach, začal som riešiť jeden z projektov. Ale výsledky boli dosť sporné, nemal som sa o čo oprieť pri prezentovaní výsledkov. Jednoducho i keď som dokázal ako tak zmerať SWR antény a prípadne jeho grafický priebeh, s vyhodnotením presných veličín to bolo ťažšie.
Vtedy som objavil pomerne lacný, ale presný vektorový analyzátor FA-VA4, ktorého popis bol v dvoch článkoch FA_VA4 a FA_VA4apdf v nemeckom časopise Funkamateur. Autor tu využíva odlišný prístup k meraniu. Ako zdroj signálu mu slúži jednoduchý (finančne a energeticky nenáročný) generátor obdĺžnikového signálu. A samotné vyhodnotenie prenechal procesoru, ktorý pomocou DSP a zložitej matematiky reprezentuje správne výsledky. Veľmi pekne je to popísané v uvedených článkoch.
Technical data
Frequency range 0.1…100 MHz (1 Hz resolution)
Accuracy ≤ 2 % (f ≤ 50 MHz)
Measurements Complete impedance values
Measurement range s ≤ 100, limits* Z ≤ 1000 Ohms
Input 50 Ohms, BNC
Output voltage Peak to peak = 1 V at 50 Ohms
Power supply 2 ¥ 1.5 VAA batteries
Current drain 49 mA** (110 mA)
Case dimensions 137 mm ¥ 90 mm ¥ 25 mm (L ¥ W ¥ H)
Weight 290 g, incl. batteries
Toto zariadenie som teda zakúpil – dodáva sa vo forme stavebnice vrátane kalibračných prvkov a hliníkovej skrinky, kde je potrebné k plne SMD osadenej doske prispájkovať pár komponentov – LCD, tlačítka, konektory.
Poskladanie trvalo pár desiatok minút, prebehlo bez záludností.
Po založení batérií všetko fungovalo ako má.
Ako prvé bolo treba previesť hlavnú kalibráciu – tá spočíva v postupnom založení BNC konektoru s 50Ohm kalibrovanou záťažou, potom konektor so skratom a nakoniec s nezapojeným kolíkom.
Prístroj prebehol celý frekvenčný rozsah a výsledky uložil do vnútornej pamäte.
Pre konkrétnu frekvenciu je možné vykonať i samostatnú kalibráciu pre túto frekvenciu, spresní to výsledky merania.
Potom už bolo možné merať.
Prístroj sa obsluhuje troma tlačidlami – jedno pre výber funkcie resp potvrdenie, ďalšie dve pre up/down (posun na položku alebo zmena hodnoty). Napríklad v tomto režime je kurzor pod desiatkami kHz, Up/Down zvyšuje resp. znižuje hodnotu, po krátkom stlačení tlačidlo D/S sa kurzor presunie na stovky kHz. Po dlhšom stlačení D/S sa prepne ďaľší režim alebo prevedie Return na predchádzajúce menu.
Režimy merania sú zrejmé z nasledovnej tabuľky menu:
Main menu:
Return Return to the previous mode
SOL One Frequency SOL compensation of the actual frequency
SWR One Frequency SWR measurement of the actual frequency
Z One Frequency Impedance measurement of the actual frequency
SWR Single Sweep Single run of SWR measurement in the specified frequency range
Z Single Sweep Single run of impedance measurement in the specified frequency range
SWR 5 Band SWR measurements of 5 frequencies (5 band measurement)
SWR Cycling Sweep Cyclic SWR measurement run
Z Cycling Sweep Cyclic run of impedance measurement
Frequency Generator RF generator mode
Captured Screens View of saved measurement results (display contents)
FA-VA4 Setup mode
Return Return to measurement mode
SOL All Frequencies SOL compensation over entire frequency range (master calibration)
5 Band Frequencies Setting the frequency values for 5 band measurements
Language Select the menu language
Backlight Mode Settings for the backlight
Delta Frequency Calibration of the internal frequency
Display Update Cycle Setting the measurement repeat rate
Reset Reset all settings to factory default
Príklad merania SWR:
– pre konkrétnu frekvenciu: cez Frequency Generator nastavíme potrebnú frekvenciu, returnom do menu a tam výber SWR One frequency.
– pre 5 pásiem naraz: SWR 5 Band
Meranie impedancie:
– pre konkrétnu frekvenciu sa zobrazí: hodnota impedancie, jej imaginárna zložka, v prípade indukčnej zložky aj celková indukčnosť, pri kapacitnej zložke kapacita. Taktiež sa zobrazí absolútna hodnota impedanie (ktorú zvyčajne odmeria skalárny analyzátor) a aj príslušné SWR k vzťažnej hodnote 50Ohm.
Ďalej je možné graficky znázorniť priebeh impedancie alebo SWR z rozsahu od 100kHz po skoro +- 1/2 hodnoty stredovej frekvencie.
Na čo všetko sa teda dá prístroj použiť?
– frekvenčný generátor do 100MHz
– meranie impedancie a SWR antény v rozsahu až 5 pásiem
– meranie impedancie a SWR antény na konkrétnej frekvencii
– meranie indukčnosti a kapacity
– zistenie rezonančnej frekvencie káblov
– meranie dĺžky alebo činiteľa skrátenia kábla
OM7AVP
