白NanoVNA改 vs. 黒NanoVNAオリジナル

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2020/05/22 白NanoVNA改造 vs. 黒NanoVNAオリジナル 評価結果

白NanoVNA のハード・ソフトをいろいろ改造してきましたが、どれぐらい良くなったかが気になります。 白NanoVNA の改造前の特性はちゃんとは取っていなかったので、白NanoVNA より特性が良いとされる黒NanoVNA を比較対象にして比べてみたいと思います。


  ・白NanoVNA改 ソフト=ch20200518.bin ハード=改造
  
  ・黒NanoVNA  ソフト=ch20200509.bin ハード=オリジナルのまま


CAL キットは白NanoVNA に付属のものをどちらにも使い、"セミリジッドケーブル 10cm" + "SMA メス-メス" を CH0 に接続した状態で CAL しました。
S21 THROUGH CAL 時は、"セミリジッドケーブル 10cm" で CH0 - CH1 を接続しました。
S21 ISOLATION CAL 時は、CH0 には"セミリジッドケーブル 10cm" + "SMA メス-メス" + CAL キットの終端器、CH1 には手持ちの終端器を接続しました。

NanoVNA の設定は、RBW=100Hz、START=50kHz、STOP=2GHz です。 マーカーは 1GHz にあります。


・S11 LOAD

白NanoVNA改 の方が良く、2GHz で -20dB 以下です。

s11_smith_load

s11_load


・S11 OPEN

白NanoVNA改 の方が収斂が良いです。
黒NanoVNA も 1GHz(マーカーのところ)ぐらいまではそこそこ使えそうです。

s11_smith_open

s11_open

・S11 SHORT

s11_smith_short

s11_short


・CH1(RX port) をつないだ時の S11

白NanoVNA改 の方が CH1(RX port) のインピーダンスが合っているようです。

s11_smith_rx

s11_rx


・S21 THROUGH

s21_through


・S21 ISOLATION

白NanoVNA改 では 2GHz でも -40dB 程度とれています。

s21_isolation



(結論)
どの測定項目でも白NanoVNA改 の方が良く、特に 1GHz 以上の周波数では大きな差があります。 白NanoVNA改の圧勝といってよいでしょう。
とは言っても、S11 LOAD は元の SWR ブリッジの性能のままなので、改造によって良くなったわけではないです。



追加でいろいろなものをつないでみました。

・S11 C=10pF 1608

何故 900MHz で不連続になるのか原因が分かりません。 S11 mixer と REF mixer の特性差でしょうか。

s11_smith_10pf



・S11 L=10nH 1608 ( ELJ-QE10NJFA )

こちらも 900MHz で不連続になります。 300MHz でも少し不連続になっているみたいです。

s11_smith_10nh



・S11,S21 R433A( 433MHz SAW Filter )

これくらいの周波数ではほぼ一致しています。

s11_smith_r433a

s21_r433a






2020/06/05 高調波次数の切り替わり点(300MHz,900MHz,1500MHz,2100MHz)で波形が不連続

・S11 CENTER=1500MHz, SPAN=1MHz

CH0 に何もつながない状態で OPEN CAL を取り、その後セミリジッドケーブル 18cm をつなぎました。

OPEN CAL をとると ER( Reflection Tracking Error ) がキャンセルされ、高調波次数の違いによる周波数特性の差はキャンセルされてフラットになります。
ここで位相の変化する素子(キャパシターやインダクター、ケーブルなど)をつないでも SPAN が 1MHz と狭いので本来は1点に収束するはずですが、高調波次数切り替わり点(1500MHz)で不連続が起きています。


s11_smith_1500mhz_1mhz


SPAN が 1MHz なのでほとんど変化しないはずですが切り替わり点で振幅、位相ともに不連続になっています。

s11_1500mhz_1mhz






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