Activity

Давно не было новостей с векторно-анализаторных полей 😃. Недавно купил обновленную версию векторного анализатора Arinst VNA-PR1. Подробно обозревать его не буду. По сравнению с Arinst 23-6200 появились следующие изменения:

1. Расширен диапазон с 23-6200 до 1-6200 МГц.
2. Добавлен (встроенный) трекинг-генератор, так что прибор стал двухпортовым.
3. SMA порты устройства теперь не дешевые китайске “позолоченные”, осыпающиеся титаново-нитридной позолотой, а кондовые из нержавейки. Да к тому же к ним прилагаются переходники (“расходный материал”, но тоже из нержавейки), призванные продлить срок службы входных портов прибора.
4. Убраны кнопки (хотя оставлена одна для включения прибора и перехода в режим настроек). Теперь почти все управление прибором стало сенсорными кнопками на экране. Правда, сенсорность управления несколько смазывается присутствием необходимости время от времени пользоваться аппаратной кнопкой питания, которая при коротких нажатиях используется для перехода в режим настроек. Так что управление прибором представляет собой смесь из сенсорных и аппаратной кнопки.
5. Улучшены некоторые параметры прибора, но я в эти детали не вдавался.

Совместно с прибором решил использовать комплект калибровочных нагрузок от Крокс. Но недавно один из участников форума Андрей Моренко (MFer) поделился со мной фирменной калибровочной нагрузкой от компании Telegartner J01152B0011:



Андрей, выражаю искреннюю благодарность 😃

И поскольку у меня появилась фирменная калибровочная нагрузка SMA 50 Ом, я решил сравнить с ней калибровочную SMA нагрузку 50 Ом от Крокс.

Решил выполнить сравнение этих двух нагрузок (Крокс vs Telegartner) во всем диапазоне прибора - от 1 до 6200 МГц. Сказано - сделано! Выполняю калибровку нового прибора:

1. калибровочной нагрузкой Open из комплекта Крокс:
   
2. Затем калибровочной нагрузкой Short из комплекта Крокс:
   
3. Ну и в конце калибровочной нагрузкой Load от Telegartner. К сожалению, фотографии этого этапа нет 😦.

После калибровки прибора приступил к тестам. Для начала решил посмотреть графики КСВ и волнового сопротивления (далее - диаграмма Смита) новой калибровочной нагрузки Telegartner. На графике КСВ в конце (ближе к 6 ГГц) видно крошечное возвышение зелёной линии графика над осью КСВ=1. Но оно настолько мало, что прибор все равно считает, что на 6 ГГц КСВ нагрузки Telegartner равно 1:

На диаграмме Смита линейный график КСВ схлопывается в точку, поскольку во всем частотном диапазоне 1-6200 МГц волновое сопротивление неизменно, и составляет 50+0j Ом. Отклонения от теоретического значения настолько минимальны, что их можно не учитывать:

Ну а теперь самое сладкое! Меняем калибровочную нагрузку Telegartner на Крокс, и смотрим, насколько она отличается от фирменной. Диаграмма Смита была не очень показательна (график почти в точке):

, а вот график КСВ показал некоторую нелинейность:

Как обычно, с ростом частоты нелинейность нагрузки усиливается, но, по-моему, у Крокса она находится на очень достойном уровне! В самом конце диапазона 6200 МГц калибровочная нагрузка Крокс отличается от Telegartner всего на 0,05 единицы КСВ, что составляет примерно 0,1% потерь. Так что браво, браво Крокс😒!
Испытав радость от Крокса, я снова испытал горечь от калибровочной нагрузки RF Explorer:(. Поставив её, я получил очень грустные графики КСВ и диаграмму Смита:


На графике КСВ калибровочная нагрузка RF Explorer в конце диапазона на 6200 МГц показала КСВ=1,21!!! Конечно, нагрузка с такой сильной нелинейностью не может обеспечить точность калибровки прибор. Такое копеечное китайское г…но годится, наверное, чтобы затыкать свободные SMA разъемы на Triple Feed Patch антеннах, а не для калибровки векторных анализаторах. Неудивительно, что на RF Explorer я получал реальные результаты эксплуатации антенн, отличающиеся от измеренных на нём. Собирая в кучу нелинейности RF Explorer, куплера, нагрузок, получаем такое дикое отклонение от реальности, что такой комплекс годится показывать только погоду на Марсе😢

Затем мне стало интересно провести обратный эксперимент - выполнить калибровку прибора нагрузкой Крокс, а затем по ней посмотреть графики нагрузки Telegartner. Сказано - сделано. График КСВ Telegartner и в этом случае оказался близок к Кроксу (расхождения 0,02 - 0,04 единицы КСВ), что убеждает меня в том, что калибровочные нагрузки Крокс не сильно отстают от фирменных. Видимой нелинейностью можно пренебречь:

Ну и напоследок взял и проверил ещё одну китайскую NoName калибровочную нагрузку:

Она оказалась таким же нелинейным малопригодным для каких-либо измерений г…ном. Ну разве что в показометрах такие нагрузки использовать. Точность аппаратного обеспечения показометров плюс-минус километр, так что таким “маслом” эту "кашу не испортить"😁.

Отчаявшись, начинаю пробовать SN-04BM. Продавец ничего не обещал насчет поддержки микро разъёмов, только косвенно намекнул на это тем, что сечение обжимаемых проводов очень маленькое (0,08 мм2, AWG 30).

Делаю тестовую обжимку, и о чудо! Он обжимает провод контактом, и последний после обжима не выступает за диаметр провода:

Вот на этой макрофотографии отчетливо видна разница в обжиме одного и того же типа контактов на один и тот же тип провода (IWS-3220M слева, SN-04BM справа):

Как следствие, правильно обжатый контакт SSH-003T-P0.2 вошел в свое гнездо вилки микро разъема JST SH легко и без проблем:

Стало интересно посмотреть разницу между этими двумя кримперами:

На увеличенной фотографии видно, что IWS-3220M действительно имеет более широкое отверстие под обжим контактов микро разъемов.

Теперь решил проверить, как оба кримпера обжимают контакты микро разъемов другого крупнейшего разъёмного концерна - Molex, и конкретно его семейства PicoBlade, имеющего шаг 1,25 мм, и применяющегося у нас в моделизме так же часто и массово, как и JST SH. Взял черный провод, обжал его контактами 500588000 обоими кримперами (IWS-3220M слева, SN-04BM справа):

И снова та же проблема - IWS-3220M обжимает более широко 😦. Но, поскольку PicoBlade имеет шаг 1,25 мм, а не 1,00 мм как у JST SH, проблема нехватки места в вилке для столь широко обжатого контакта остается (он распирает перегородку), но она уже не такая большая, и есть шансы воткнуть туда остальные обжатые контакты:

Ну и напоследок оба самых популярных микро разъема моделизма вместе 😃 (Molex PicoBlade с шагом 1,25 мм слева, JST SH с шагом 1,00 мм справа):

Разумеется, очень маленькие габариты JST SH диктуют особенно жесткие требования к кримперам для его обжима, поэтому так трудно найти нормальный кримпер для работы с ним. Плюс у пользователя руки должны быть из плеч! Неспроста на рынке предпочитают продавать готовые разделанные кабели или хвосты…

Тому же, кто хочет обжимать микро разъемы JST SH и Molex PicoBlade самостоятельно, рекомендую купить и использовать кримпер SN-04BM.

Еще с 11.11 приехали ко мне два кримпера, которые я заказывал под разделку кабелей в разъемы JST SH и Molex PicoBlade - IWISS IWS-3220M и YeFym SN-04BM. Вообще-то у меня уже был кримпер для разделки этих разъёмов, но у него недостаток - он тонкий, и требует отдельного обжатия сначала изоляции первым движением, а затем вторым движением происходит обжатие центральной части. Поэтому контакт часто крутит и гнет в разные стороны. Оба новых кримпера заявляли что обжимают контакт за одно движение, и это привлекло меня. Продавец IWISS IWS-3220M прямо заявляет на странице товара, что его продукт поддерживает JST SH и Molex PicoBlade

, поэтому этому кримперу я отдавал большее предпочтение. Но, чтобы не попасть впросак, заказал ещё тёмную лошадку YeFym SN-04BM. Через некоторое время они ко мне приехали, и я устроил им испытания, результатами которых делюсь в этой заметке.

Итак, IWISS IWS-3220M

Как только увидел его собственными глазами - напрягся 😦. Ведь самые маленькие губки у него имеют ширину 1,0 мм. В то время как спецификация на JST SH контакту SSH-003T-P0.2-H предписывается иметь ширину 0,8 мм (на чертеже он изображен до обжатия, но логика подсказывает, что он должен иметь такую же ширину и после обжатия, чтобы влезть в свое место вилки). Быстренько обжимаю этим кримпером проводок, и ругаюсь на себя 😦. На первый взгляд - все хорошо:

Но при виде сверху и увеличении видно, что кримпер IWS-3220M слишком широко обжимает контакт:

Измерения подтверждают это:

А это значит, что при попытке вставить такой контакт в гнездо вилки, имеющей всего 0,8 мм ширины, произойдет неминуемая деформация перегородки:

, и следующий обжатый тем же кримпером контакт с такой же шириной обжатия в 1,1 мм вставить в гнездо вилки уже невозможно:

Грустно… Думаю открыть спор и отправить его назад.

Последствием 11.11 стало появление у меня оригинального калибровочного набора фирмы Крокс:

Сделано всё качественно. Комплект состоит из:

• трех калибровочных нагрузок (open, short, load) под разъемы SMA;
• трех калибровочных нагрузок (open, short, load) под разъемы RP SMA;
• одного переходника мама-мама SMA;
• одного переходника папа-папа SMA.

Итого 8 предметов. Пока мне переходники и терминаторы RP-SMA не нужны, поэтому в этой заметке я рассмотрю только калибровочные нагрузки SMA (слева направо load 50 Ohm, open, short):

Установил частотное задание 23 - 6200 МГц, стер предыдущую калибровку, выполнил новую:

Open:

Short:

Load 50 Ohm:

Вроде все красиво. Но интересно посмотреть как теперь на фирменном калибровочном наборе выглядит терминатор 50 Ом из комплекта RF Explorer:

Ну… Из последней иллюстрации следует, что терминатор RF-Explorer имеет КСВ в диапазоне 1,1 (23 МГц) - 1,31 (6200 МГц). Не очень хорошо. Многие антенны (вспомним Echine K-Loverleaves) имеют КСВ ниже. Кстати! Посмотрим, как те же антенны выглядят после калибровки фирменным комплектом. Первый клевер:

Что-то не очень хорошо как в первый раз на RF Explorer терминаторе!

Попробую второй клевер посмотреть:

Блин! Куда делась красота? Не, оно конечно неплохо, но уже не так красиво. А самое главное - график начинает напоминать RF Explorer. Мда… Надо подумать.

Кто-нибудь, подскажите пожалуйста действительно НАДЕЖНЫЙ хостинг картинок. www.picshare.ru оказался полным гном 😦.

Это продолжение частей №1 и №2.

21 мм:

20 мм:

На этом я решил прервать свою цепочку кастраций антенны 😃. Уже понятно, что теперь линейный график КСВ будет только возрастать, а на диаграмме Смита на кривой мы все дальше и дальше будем отодвигаться от центра круга, являющегося точкой идеального согласования:

Причем, обратите внимание - мы “едем” в нижнюю часть круга, которая имеет емкостной характер, а следовательно, антенна уже переукорочена. Доснял фотографии других режимов, в которых может работать прибор, и на этом всё.

В общем, резюмируя этот эксперимент, я могу заключить, что в моих условиях чисто опытным путем (пока без подтверждения полевыми испытаниями) полученный тестовый монополь имеет идеальную длину около 25-26 мм, и в этом свете мне становится понятно, почему у некоторых фабрично изготовленных антенн длина уса активной части составляет 25 мм. Число удобное, лежит рядом с идеалом, поэтому такую длину имеют те антенны, производители которых практически выяснили правильную длину уса монополя. А кому пофиг - лепят 30 мм, и “в ус не дуют” 😁.

Это продолжение части №1.

28 мм:

На этой длине моя тестовая антенна маркерами всех частот впервые опустилась ниже отметки КСВ=2. “Верной дорогой идете, товарищи!” (С) В.И. Ленин 😃. Но это ещё не “дно”, поэтому продолжаем резать.

27 мм:

26 мм:

25 мм:

На этом месте я понял, что только что прошел минимум КСВ, т.е. оптимальная длина моей тестовой антенны для заданного диапазона частот лежит между 25 и 26 миллиметрами. Я сделал дополнительные графики антенны в этой точке. Полярная диаграмма (забыл сделать график диаграммы Смита 😦) выглядит прекрасно. Интересно посмотреть импеданс антенны для данной длины. Активная часть сопротивления в заданном диапазоне частот колеблется от 59 до 66 Ом, реактивное сопротивление - от -2,5 до 3,5 Ом. Реактивность представлена небольшими величинами - индуктивностью до 0,22 нГн или емкостью до 50 пФ. Что называется - мы приехали 😃. Имеем практически чистое активное сопротивление антенны. Расстраивает, правда, тот факт, что активная часть не равна заветным 50 Ом, а следовательно, импедансы генератора и нагрузки не совпадают, и должно возникнуть некоторое отражение сигнала от антенны назад в генератор (режим смешанной волны?). Кривая пересекает горизонтальную ось, но не строго в центре круга диаграммы, а чуть справа от него, и это значит, что в точке пересечения есть неполное согласование. Поэтому на линейном графике КСВ близок к 1, но не достигает её, и колеблется от 1,2 до 1,3. Ну, что есть - то есть. С другой стороны - это же прекрасный результат по сравнению с исходным состоянием. Однако эксперимент требует продолжения, так что режу антенну дальше:

24 мм:

23 мм:

22 мм:

Продолжение в следующей части…

В первую очередь я хочу сказать, что всё, что здесь представлено, является исключительно моим мнением, основанным на результатах субъективно проведенных опытов с использованием непрофессионального оборудования, и поэтому не претендует на истину в последней инстанции.

Это продолжение разборок с монополями приёмников OrangeRX. Итак, продолжаем…
Хотел сначала сразу начать подрезать рабочую антенну, но потом решил пока не портить её. Вместо этого буду сначала опытным путем на Arinst искать оптимальный размер похожего монополя для частотного диапазона 2,4 - 2,484 ГГц. Для этого взял кусок медного провода в красной полиэтиленовой изоляции из телефонного многожильного кабеля (что было под рукой) длиной 38,6 мм, зачистил конец от изоляции на 2,6 мм (глубина гнезда центральной части разъема прибора), и таким образом получил приближенный аналог монополя от ХК. Только, с целью обеспечения пространства для маневра, я её начальную длину взял с большим запасом (36 мм вместо 30).

Методика опыта проста - буду измерять параметры антенны, затем подрезать её на 1 мм, а затем снова измерять. И так в цикле буду уменьшать длину антенны до тех пор, пока не выйду на её оптимум. Поехали:

36 мм:

Все очень и очень далеко от идеала.

Подрезаем антенну на -1 мм (35 мм) и снова замеряем:

34 мм:

33 мм:

32 мм:

31 мм:

30 мм:

Здесь я остановлюсь и отмечу, что длина моей тестовой антенны стала равна длине монополя от приёмника Orange RX. Однако графики довольно сильно не совпадают. КСВ там был 5, а тут уже 2,44 максимум. Предполагаю, что это связано со различием параметров сравниваемых антенн - диаметром центральной жилы, количеством проводников в ней, покрытием проводников, материалом и толщиной диэлектрика, окружающего центральный проводник. Но продолжаем далее подрезать антенну. Видно, что с уменьшением её длины мы все ближе и ближе подбираемся к области желаемых КСВ. А вообще графически моя тестовая антенна была близка к хоббикинговской при длине в 36 мм. Едем дальше.

29 мм:

Упс! Тут я столкнулся с лимитом картинок в одном посте, поэтому - продолжение следует…

Есть у меня несколько приёмников радиоуправления OrangeRX. В их короткоантенных версиях на входе приёмника стоит самая простейшая антенна-монополь. Ну и стало интересно узнать, какими параметрами обладают такие антенны. Вот несколько образцов из этой коллекции:

У ХК налажено серийное производство таких антенн, поэтому они абсолютно одинаковы, установлены на многих моделях приёмников OrangeRX, и представляют собой кусок провода AWG24 (AWG22?) в силиконовой изоляции с длиной активной части антенны 30 мм:

В теории такой монополь представляет собой одиночный четвертьволновый вибратор, и согласно формуле l=c/f для диапазона WiFi, в котором тоже работают системы радиоуправления 2,4 ГГц, его длина должна быть 31 мм для нижней частоты диапазона 2400 МГц и 30 мм для верхней частоты 2484 МГц (по частотам информация взята с Вики и ссылок 1 и 2). Что еще используется для расчетов таких моно- и диполей? Часто принимают упрощение о том, что электрическая длина такой антенны равна её геометрической длине. Иногда применяют коэффициент укорочения диполя по известной формуле l/d и графикам Ротхаммеля (п. 3.1.5 книги в последней редакции 2007 г). Совсем уж редко приходит на ум мысль о том, что если активная часть диполя представляет собой не просто голый металлический проводник на воздухе, но металлический проводник в среде диэлектрика (например, диэлектрик центральной части коаксиального кабеля), то тогда надо учитывать еще и коэффициент укорочения (коаксиального) кабеля (п. 5.1.3 той же книги), из центральной жилы которого изготовлен такой монополь. Но, мне кажется, ХК так не заморачивался, и для упрощения производства посчитал просто - 300 тыс. км./сек /2,442 ГГц/4=30,7 мм, что и видно на фотографии (+/- какая-то погрешность на очистку изоляции кабеля китайцем-школьником и мои замеры антенны штангенциркулем).

Что ж, приступим к проверке свойств такой антенны. Включаем прибор, прогреваем, калибруем на диапазон 2-3 ГГц. Диапазон сознательно взят шире, чем 2,4 ГГц, чтобы видеть, куда “улетают” антенны при неправильной настройке и сильном отходе от номинальной частоты. Но! Маркеры расставляю равномерно в границах WiFi диапазона 2,4 - 2,484 МГц (это частоты 2400, 2421, 2442, 2484 МГц). Беру монополь и аккуратно вставляю его в гнездо центрального контакта разъёма прибора. Результаты представлены:

Результаты опечалили… Видно что антенна находится далеко за пределами КСВ=2, и линейные графики КСВ это подтверждают. КСВ колеблется около 5. В импедансе антенны активная составляющая имеет величину около 75 Ом (+/-), и есть сильная реактивная составляющая - порядка 110 Ом. Характер реактивной составляющей - индуктивность (порядка 7 нГн). Согласно Интернету, индуктивный характер реактивной составляющей антенны говорит нам о том, что она имеет длину большую, чем надо для заданного частотного диапазона. Т.е. её геометрическая длина больше электрической длины для заданного диапазона. На линейном графике КСВ видно, что минимум КСВ (2,6) приходится на частоту 2,125 ГГц, т.е. эта антенна при размере 30,7 мм получилась на гораздо более низкую, чем надо, частоту. То же самое видно и на диаграмме Смита, но нужно иметь больше знаний, чтобы увидеть эту точку на кривой. Я подумал, и понял, что это точка на кривой, максимально близкая к центру окружности (ну или красному кругу ограничителя КСВ=2).

Конечно, и при КСВ=5 такая антенна будет работать. Но надо помнить, что эти приёмники рассчитаны на управление моделями рядом с собой в пределах прямой видимости, а это предполагает очень небольшие расстояния - не больше 50-100 метров (кому как зрение позволяет). На большие расстояния, по моему мнению, такие антенны совершенно не пригодны 😦. КСВ=5 означает, что 44% полученной такой антенной мощности радиосигнала будут потеряны, или, другими словами, приёмник получит на 44% менее мощный сигнал, чем мог бы получить в той же точке пространства с антенной, КСВ которой равен 1.

Будем думать, как это лечить 😦…

Недавний разговор с Игорем о сравнении этих двух приборов натолкнул меня на мысль - а я ведь тоже могу сделать такое сравнение. Оба они есть у меня, так что - почему бы нет? Конечно я не смогу повторить тот же эксперимент, что Максим, но у меня есть все условия для сравнительного тестирования.

Итак, что мы имеем:

• две антенны Клевер из прошлого теста на Arinst. За это время они нисколько не изменились, так что их можем считать константой;
• терминатор 50 Ом из комплекта RF Explorer. Он так же нисколько не изменился, поэтому тоже считается константой;
• векторный анализатор цепей Arinst VR 23 - 6200. Поскольку он новый, его характеристики мне ещё не очень известны, то его можем считать переменной, которую будем исследовать;
• комплекс для измерения КСВ в следующем составе: 1) RF Explorer Generator; 2) RF Explorer Analyzer 6G; 3) Направленный ответвитель Narda Model 25016 2-8,6 ГГц с заявленной производителем направленностью не менее 20 дБ. Этот комплект мы тоже можем считать переменной.

Все постоянные определены, все переменные - тоже. В переменных у нас числятся только приборы. Условия для тестирования созданы. Приступаем.

Собираю комплекс из RF Explorer’ов. Конечно вся эта конструкция по сравнению с Anrist теперь выглядит крайне громоздко. Это - первый “минус” в копилку RF Explorer.

Второй “минус” туда же - способ калибровки. RF Explorer калибруется только в режиме Open. Калибровки в режимах Short и Load не предусмотрены. Как результат - получается какая-то хня… Если график в режиме Open еще можно считать линейным:

то в режиме Load (Short я забыл сделать) ни о какой прямолинейности нет и речи:



Особенно интересен последний график. Сразу обратите внимание на то, как “взлетает” график КСВ после 5,8 ГГц до отметки 1,3. И это - в режиме с чисто активной нагрузкой! А минимум КСВ вообще не опускается ниже 1,2 😦. Вспомним про КСВ=1 во всем диапазоне калибровки на Arinst… Все эти взлеты и падения еще скажутся позже. Это - третий “минус” в копилку RF Explorer.

С другой стороны - этот график согласно статьи с сайта RF Explorer показывает направленность ответвителя. Учитывая, что ответвитель уже б/у, с натяжкой +/- можно считать, что он ещё укладывается в заявленные 20 дБ, а ответвители с направленностью ответвителя 20 дБ считаются неплохими и уже могут применяться для измерений (а не просто в качестве показометров при направленности 10 дБ).

Примененная классическая технология с направленными ответвителями уже может считаться устаревшей, т.к. вот в этом видео Максим описывает принцип, по которому создан Arinst. По аналогии с аудио-кассетами и компакт-дисками я измерения направленными ответвителями отношу теперь к аудио-кассетам (“аналоговая” технология), а принципы векторных анализаторов - к компакт-дискам (“цифровая” технология). Идеологически этот принцип мне кажется более красивым, чем технология с направленными ответвителями, где слишком много зависит от нелинейностей компонентов, и борьба с этими нелинейностями дается трудно и дорого.

Ладно… С калибровкой кое-как закончили. Цепляю первый клевер:

И график КСВ первого клевера показывает нам такую картинку:

Для сравнения - график КСВ того же клевера на Arinst:

Ничего общего с графиком калибровки RF Explorer’а на терминаторе 50 ом не находите? Лично я - нахожу! Я бы сказал так - я наблюдаю график КСВ не антенны! Я наблюдаю график КСВ ответвителя, слегка измененный параметрами измеряемой антенны. Разница между показаниями приборов просто огромна. И если бы RF Explorer был моим единственным прибором, то я бы верил ему! Что, собственно, до какого-то времени я и делал, пока не обратил внимание что при любых измерениях график КСВ измеряемого двухполюсника во второй половине диапазона 5,8 ГГц всегда в той или иной мере взлетал вверх. Ну и полевые испытания как-то не сходились с результатами измерений… Там, где должно было быть хорошо, так не было. Поняв это, я перестал использовать RF Explorer в качестве измерителя КСВ. И дело тут не в том, что RF Explorer плохой, а Arinst хороший. Технологии не стоят на месте. На смену направленным ответвителям пришли такие схемы, как в видео у Максима. И они принципиально дают более точный результат. Повторюсь - в классической схеме надо очень сильно упороться, чтобы в таком пассивном элементе, которым является направленный ответвитель, добиться линейной АЧХ в заданной полосе частот. Это очень сложная инженерная задача, и за её решение в хороших ответвителях брали (и берут) очень много денег. Без штанов останешься. Именно АЧХ ответвителя в целом определяет результаты измерений, потому что упрощенно можно представить это в виде формулы Z = X * Y, где X - это ответвитель, Y - измеряемый двухполюсник, Z - результат измерений. Конечно, в теории X должен быть равен 1 во всей полосе частот, и тогда результат напрямую будет зависеть от АЧХ измеряемого двухполюсника. Но этого в жизни даже на новых ответвителях нет. И вот это - четвертый “минус” в копилку RF Explorer и всех таких конструкций в целом.

Вы уже, наверное, догадываетесь, как будет выглядеть график КСВ второго клевера. Правильно - не сильно отличаясь от первого:

Для сравнения - тот же клевер на Anrist:

Конечно, измерения на RF Explorer все равно показали, что оба клевера адски хороши, но насколько различаются показания приборов 😦!

Ну и последний, пятый, минус в копилку RF Explorer. Мусор. Мусор в разъемах. Весь комплекс RF Explorer в сборе имеет 5 разъемов SMA, и для чистоты замеров при сборке комплекса надо в каждом из них почистить мусор (мелкую стружку и пр.), потому что эти частички очень сильно портят результаты измерений. Просто в разы можно все испортить просто грязными разъемами. А уж засираться на пустом месте разъемы SMA умеют классно! В Arinst всего один разъем, чистоту которого контролировать намного легче.

Резюмируя, могу сказать, что в данном конкретном случае Anrist выиграл у RF Explorer’а со счетом 5:0.

Как раз на той неделе ко мне приехала две пары 6-ти листовых клеверов K-Loverleaves 5.8G 5dBi. Первую пару заказал с разъёмом SMA, а вторую - с RP-SMA, т.к. у меня есть оборудование как под один, так и под другой вид разъемов. Сейчас буду тестировать пару с SMA:

Итак… Включаю прибор. Грею 5 минут. Калибрую (в полосе частот 5600 - 6000 МГц). Подключаю первый клевер, и… Тихо окуеваю… Как говорится, лучше 1 раз увидеть, чем 100 раз услышать, так что смотрите сами:

На диаграмме Смита все маркеры сгрудились практически в центре круга. Это уже свидетельствует о том, что активное сопротивление близко к 50 Ом, а реактивное сопротивление почти отсутствует. И цифры это подтверждают - активное сопротивление почти во всей полосе частот диапазона FPV 5,8 ГГц колеблется от 44 до 48 Ом, реактивное сопротивление колеблется от -2,18 до +0,86 Ом. Паразитные реактивности представлены небольшими индуктивностями (0,02 нГн) или емкостями (от 12 до 64 пФ). Это почти идеал! Ну и линейный график КСВ это подтверждает - КСВ во всем диапазоне частот колеблется от 1,04 до 1,12. У меня нет слов! Надо эти антенны обязательно в испытать в полевых условиях.

Ободренный такими результатами первого клевера, цепляю к прибору второй. И снова у меня культурный шок:

Во-первых, такая же близость к идеалу второго клевера, как и первого! Во-вторых, удивляет близость параметров. Неужто Eachine в серии настраивает антенны, да еще и в пары их объединяет, чтобы клиенту дать максимальный результат?! Не верится прямо! Точно надо их полевые испытания провести! А то вдруг это замаскированные под клевера терминаторы 50-омные 😁? На коробке написано, что КСВ у них меньше 1,3, но тут он сильно меньше! Почти идеален! Да еще у сразу двух антенн! Я в шоке… Не хочу рекламировать продукт этого производителя, но неужели китайцы наконец-то взялись за ум, и серьезно стали подходить к вопросу производства антенн? В общем, сам от себя теперь жду полевых испытаний 😃. Может быть они как-то кабелем поигрались, и плохое волновое сопротивление самого клевера скомпенсировали до идеального? Сам делал клевера, и ничего хорошего из этого не выходило как на полевых испытаниях, так и при тестировании на RF Explorer. А тут такое…

Теперь решил сравнить два терминатора между собой и понять, насколько один отличается от другого. Левый терминатор желтого цвета - китайский, правый терминатор металлического цвета - из комплекта RF Explorer:

Начал с китайского терминатора. Включил прибор, прогрел, откалибровал на китайском терминаторе. Результаты представлены:

С позиции калибровки прибора именно по этому экземпляру терминатора всё очень четко. На диаграмме Смита терминатор стоит в центральной точке круга диаграммы. Активная часть сопротивления в среднем 49,75 Ом (-0,5% от нормы), реактивная часть +/- 0,05 Ом (почти ноль). Характер реактивности в различных точках - либо бесконечная емкость, либо нулевая индуктивность (реальные величины настолько малы, что выходят за рамки разрешающей способности прибора). На горизонтальном графике КСВ - прямая линия без дефектов и отклонений по отметке 1,00.

Но! Эйнштейн сказал, что всё относительно в этом мире 😃. Меняю китайский терминатор на терминатор от RF Explorer. Получаем небольшой сдвиг по параметрам в силу того, что терминаторы между собой различаются:

На диаграмме Смита (буду её без Вольперта именовать для сокращения объема) терминатор стоит уже не в центре круга, хотя все ещё представляет собой точку. Активная часть волнового сопротивления выросла и стала 51,5 Ом (+3% от нормы), и это, я считаю, немного. А вот реактивная часть волнового сопротивления заметно(?) выросла и составляет в среднем 3,6 Ом. В процентном соотношении посчитать не могу, ибо что считать за 100%? Ноль Ом? Проценты от нуля посчитать нельзя 😃. И терминатор этот по сравнению с предыдущим имеет индуктивный характер. Хотя… Если посмотреть на абсолютное значение индуктивности, которую вносит терминатор, то оно представляется мне относительно небольшим - порядка 0,23-0,24 нГн по диапазону.

Но, в целом, если судить по диаграмме Смита, второй терминатор очень близко стоит к первому, так что разброс параметров одного относительно другого можно считать небольшим. Не знаю как это трактовать… Как небольшие отличия одного г…на от другого г…на 😁? Эх, сравнить бы оба своих терминатора с каким-нибудь эталонным поверенным 😦… Ладно… В любом случае буду пользоваться пока каким-нибудь одним из них. Даже если эти терминаторы обладают какой-то нелинейностью, прибор с этим справляется, потому что после калибровки каждый из них на диаграмме Смита стоит в точке, а на графике КСВ - выдает прямую линию на отметке 1,00.

Ок, теперь решил проверить второй коаксиальный диполь. Втыкаю его, и диаграмма Вольперта-Смита приобрела такой странный вид:

Линейный график КСВ ничуть не лучше:

Мать мать мать думаю. Что не так?! Долго думал, и тут мне пришла в голову банальная идея прозвонить антенну. И, блин… Центральный контакт SMA разъема не звонится с концом диполя 😦! Вот, думаю, напортачили китайцы на ХК 😦. А выглядит антенна так солидно. В очередной раз убеждаюсь в том, что за китайцами нужно всё перепроверять. Сдираю термоусадку с корневой части антенны, и вижу такую картину:

Понимаю, что, во-первых, использован не тот тип SMA разъема. Это версия разъема для обжима, а китайцы его взяли и запаяли. Им-то без разницы что использовать для строительства антенн! Ну, блин, ХК!!! Мать мать мать! Для сравнения рядом положил версию SMA разъема под этот тип кабеля чисто для пайки:

Во-вторых, неудивительно что центральный контакт отпаялся - если прогревать паяльником массивную внешнюю часть, внутренняя может тоже нагреться, и если в этот момент слегка сдвинуть разъем по кабелю (а в начале я отметил тот факт что вторая антенна чуть длиннее чем первая), то центральный контакт может сдвинуться и цепь разомкнется. Ладно… Как нибудь при желании я эту антенну отремонтирую. А пока они свою функцию выполнили - я их потестировал на векторном анализаторе 😃

Решил проверить парочку коаксиальных диполей 2,4 ГГц, которую когда-то специально для проведения измерений заказал с ХК. Использовать не планировал, т.к. у них концы разделаны на SMA, и куда их в такой конфигурации использовать?! Да никуда… По крайней мере у меня нет аппаратуры, в которую можно было бы поставить такие антенны. Зато они удобно подключались бы к RF Explorer, поэтому и брал их. Но… руки до их тестирования на RF Explorer так и не дошли, зато сейчас, с появлением векторного анализатора, вновь возник интерес к ним и захотелось их проверить. Мне хотелось посмотреть как устроен стакан, и поэтому я содрал с обоих диполей термоусадку с активной части. Без неё они выглядят вот так:

Поскольку делают их на заводе(?) ХК, то они должны быть одинакового размера. В целом это условие соблюдается. Активные части, будучи расположены рядом, на глаз демонстрируют единство размеров как излучателя, так и стакана:

Только длина хвоста чуть-чуть различается… Как оказалось потом - не зря.

Итак, включаю прибор, прогреваю, загружаю результаты предыдущей калибровки диапазона 2-3 ГГц.
Втыкаю коаксиальный диполь №1:

Вижу график волнового сопротивления данной антенны в заданном диапазоне частот 2-3 ГГц. Непривычный вид, честно сказать… Наверное, специалисты тут сразу же увидят “женщину в красном” (С) “Матрица”, а я пока что смотрю на это как “баран на новые ворота”… Немного подумав, включаю все четыре доступных маркера, и располагаю их равномерно с шагом 21 МГц в полосе частот 2400 - 2484 МГц (2400, 2421, 2442 и 2484 МГц). Тут я придумал каждый график снимать в двух режимах маркеров - сначала волновое сопротивление, потом КСВ. И далее я буду располагать картинки такими парами:

Переключаюсь на более привычный вид линейного графика КСВ:

Тут я задумался о теории… КСВ в указанном диапазоне довольно приличный - с ростом частоты он снижается от 2,04 до 1,27. И это, я бы сказал, отлично для антенны приемника радиоуправления. Но вот волновые сопротивления как-то совсем не близко к заветным 50 Ом - с ростом частоты волновое сопротивление падает от 90,5 до 61,5 Ом (опущу пока реактивную составляющую). Хотя… Пусть специалисты поправят меня, но насколько я помню универ, реактивное сопротивление вызывает сдвиг фаз тока и напряжения относительно друг друга. При чисто активном сопротивлении переменные ток и напряжение совпадают по фазе, а поскольку мощность является их произведением, то она максимальна для чисто активного сопротивления с нулевым реактивным:

Если же в цепи возникает реактивное сопротивление, то оно может быть, и не меняет амплитуду тока или напряжения, но его сила не в этом - оно сдвигает фазу между ними, а следовательно, активная мощность, как результат произведения мгновенного значения напряжения на мгновенное значение тока, уже будет меньше, так как максимумы напряжения и тока при сдвиге фаз “разъезжаются” в разные стороны, и активная мощность будет тем меньше, чем шире “разъезжаются” напряжение и ток друг от друга. Сделал вот такую очень условную анимацию (напряжение, ток, активная мощность):

В наихудшем случае, когда сдвиг тока относительно напряжения составляет четверть волны, активная мощность будет вообще нулевой, и вся энергия будет уходить в реактивную мощность (бесполезная работа). Поэтому все так и стремятся избавиться от реактивной составляющей полного волнового сопротивления, чтобы энергию направить в нужное русло (транспортировка энергии от источника к приёмнику).

Ладно, думаю, немного потеоретизировал чтобы отложить знания в голове, надо продолжить практику… Решил расставить маркеры во всем диапазоне частот при КСВ<2, и посмотреть, какой при этом получается реальный частотный диапазон этой антенны с отображением Z и КСВ (далее для сокращения текста буду вместо слов “волновое сопротивление” писать Z):

Ну, конечно, “уехала” эта антенна вверх по диапазону 😃. Хотя в диапазон частот радиоуправления по КСВ она укладывается, но мне кажется китайцы чуть-чуть переукоротили её. Но ничего - сойдет…

За неимением штатного калибровочного набора (забыл заказать при покупке прибора) пришлось собирать свой набор. В него вошли:

1. Нагрузка “Open”. По факту отсутствует, и калибровку для этой нагрузки провожу просто с открытым разъемом прибора.
2. Нагрузка “Short”. По факту представляет собой запаянную со стороны ввода кабеля гайку папа SMA.
3. Нагрузка “Load”, которая представляет собой дешевый китайский терминатор на 50 ом.

Фотки “набора”:

1. Терминатор 50 Ом и короткозамкнутая нагрузка:
   
   
   
   

2. Выставил в приборе диапазон частот (“частотное задание”) от 2 до 3 ГГц (буду проверять коаксиальные диполи 2,4 ГГц с разъемами SMA, но об этом позже):
   

3. Стираем предыдущие результаты калибровки:
   

4. Калибровка с открытым портом:
   

5. Калибровка с короткозамкнутой нагрузкой:
   

6. Калибровка с нагрузкой 50 Ом:
   

7. Проверяем результаты калибровки. Не снимая терминатор 50 Ом, возвращаемся в диаграмму Вольперта-Смита и убеждаемся в том, что а) маркер стоит в центре круга диаграммы; б) представляет собой точку, т.е. постоянен во всем измеряемом диапазоне частот от 2 до 3 ГГц; в) сопротивление чисто активное 50 Ом, а реактивная составляющая пренебрежимо мала (в пределах погрешности):
   

8. По-прежнему не трогая терминатор 50 Ом, убеждаемся что на графике КСВ линия прямая (это логично), и проходит на отметке 1:
   

9. Сохраняем это частотное задание и результаты калибровки в одном из пресетов.

Все! Если в будущем снова понадобится проверять S11 какой-нибудь штуки в диапазоне 2-3 ГГц, можно просто загрузить в память прибора настройки и результаты калибровки из ячейки пресета.

Всем доброго времени суток! Поздравьте меня - я тоже стал счастливым обладателем векторного анализатора цепей 😃! Причем - не за космические деньги в десятки тысяч $! Итак - Arinst VR 23 - 6200 😒. В первую очередь, хочу сказать спасибо Эдуарду Колесникову (Disqus) за прекрасный обзор прибора и тесты, которые он выполнил на нём и профессиональном Anritsu, благодаря которым я убедился, что прибор может быть, и не обладает такой же точностью и возможностями, как Anritsu, но для наших любительских целей вполне подходит. И первое, для чего я решил использовать прибор, это определение фактического коэффициента укорочения дешевых китайских СВЧ кабелей (в частности, RG402). Многие не обращают на этот параметр внимание, и считается, что все элементы FPV приёмо/передающей системы между собой согласованы, а потому стоячие волны в СВЧ кабелях не образуются. Но… В последнее время я замечаю, что мне, для того, чтобы добиться более-менее устойчивого линка на 5,8 ГГц хотя бы на 1 километр, приходится “кочегарить” FPV передатчик на полную мощность (600 - 800 мВт), и мне это не нравится. Я понимаю, что что-то не так… И вот надеюсь с помощью векторного анализатора цепей пролить свет на эти тайны 😃 .

Сначала предыстория. Давным давно приобрел я монитор RX-LCD5802. Довольно быстро выяснилось, что один из его каналов (а именно, “А”) обладает довольно “дубовым” приемником RX5808. Я с этим долгое время мирился, потому что приемник в канале “B”, наоборот, оказался довольно чувствительным, и достоинства приемника в канале “В” компенсировали недостатки приемника в канале “А”. Так я и жил с ним все эти годы. Когда-то я даже думал победить эту ситуацию, для чего на Aliexpress были куплены 5 модулей приемников RX-5808. Но… Руки так и не дошли до разборок с “дубовым” приёмником. Да и оборудования, честно говоря, для пайки SMD компонентов у меня тогда не было. Паяльники советские незаземленные а-ля ПСН-40, фен строительный трехступенчатый (0-250-650 градусов), которым на второй ступени ничего не расплавить, а на третьей уже всё горит… Ну, в общем, много было отмазок почему я сразу с этим не разобрался. Но вот вдруг приперло мне сделать в этом мониторе оба канала чувствительными. Появилась паяльная станция, и я взялся за дело. Аккуратно спаял с платы дубовый модуль RX-5808 (назовем его условно “А1”), запаял на его место один из новых модулей (назовем его условно “А2”). Смыл флюс, проверил что все припаяно качественно, соплей и прочих коротышей нет. Включаю - и ничего 😦. На экране в канале А просто белый шум 😦 . Что за фигня, думаю? Мерил напряжения на контактах модуля А2 и сравнивал с работающим образцом (оригинальный модуль в канале “B”). Все постоянные напряжения один-в-один совпадают. Достал осциллограф, начал смотреть - тоже все совпадает, но на выходе модуля B идет видеосигнал, а на видеовыходе модуля А2 - ничего подобного на видеосигнал 😦. Какая-то импульсная хрень прет с амплитудой 2 вольта… И это при том, что стандартный видеосигнал на нагрузке 75 Ом должен иметь амплитуду 1 Вольт. Стоящие за модулями эмиттерные повторители видеосигнала на транзисторах W2A (SMD code) жутко грелись. Я даже выпаивал их и проверял - но не смотря на тяжелый температурный режим, транзисторы не сгорели. Не сразу, но понял, что на контакты CH1, CH2, CH3 модуля при переключении каналов кнопками на передней панели приходят цифровые импульсные последовательности. Стал думать… Поскольку старый модуль “А1” был обладает низкой чувствительностью и мне было не жалко его, сдул феном с него экран, и разобрался по даташиту на RTC6715, что контакты модуля CH1, CH2 и CH3 соединены с ногами микросхемы RTC6715 №4 (SPIDATA), №5 (SPILE) и №6 (SPICLK) соответственно. В даташите сказано, что контакты №4, №5 и №6 имеют двойное назначение, и выполняемые ими функции зависят от логического уровня на контакте №7 (SPI_SE).

Если на ноге микросхемы №7 (SPI_SE) висит логический 0 (0 вольт), то ноги №4, №5 и №6 (в комбинации с дополнительными ногами №48 и №8) образуют пятибитный программатор номера канала, и в даташите описана таблица с 24 фиксированными каналами. Задавая логические уровни 0 или 1 на этих ногах, можно заставить приемник работать на одном из 24-х предопределенных каналов.

Если на ноге микросхемы №7 (SPI_SE) висит логический 1 (3,3 вольт), то контакты №4, №5 и №6 начинают работать как SPI шина, позволяя ведущему хосту по SPI шине программировать внутренние регистры RTC6715, задавая любую произвольную частоту в рабочем диапазоне микросхемы.

У меня закрались нехорошие подозрения… Наличие импульсных последовательностей, поступающих с микроконтроллера MST703-LF моего монитора RX-LCD5802 на контакты CH1, CH2 и CH3 модуля RX5808, явно говорило мне, что используется шина SPI. Да и как еще тогда можно организовать количество каналов, больших 24, в различных FPV приемниках, очках, мониторах и пр.? Мой монитор RX-LCD5802 официально поддерживает 32 канала, а более современные образцы уже тянут 40 и более каналов. И все это на старых, ставшими уже классическими, модулях RX5808. Конечно, такое можно сделать только с помощью программирования регистров RX5808 по SPI шине!

Стало ясно, что надо сдувать экран с модуля А2 и смотреть, куда подтягивается нога №7 микросхемы - к логическому нулю, или к логической единице. Результат вы уже предугадываете - когда я спаял с модуля экран, моему взору предстал резистор номиналом 1 кОм, подтягивающий ногу №7 микросхемы к земле 😦. Стало обидно - какого черта продавец с Aliexpress не предупредил меня о том, что продаваемые им модули RX5808 сделаны по классике под 24 фиксированных канала? Ругаюсь, спаиваю с платы модуля злосчастный резистор, включаю монитор - и счастью моему нет предела! Модуль А2 заработал!!! Вскрыл и снял злосчастный резистор во всех имеющихся модулях RX5808, чтобы больше не попадать на эту баго-фичу. На фото в мониторе впаян модуль А3. Это не потому, что он оказался лучшим среди прочих купленных модулей, а просто я экран лучше и чище всего припаял назад на нём. Причем, кажется что он более чувствителен, чем оригинальный модуль в канале B 😃.

P.S. Вероятно, я изобрел “велосипед”. Ведь я точно не первый, кто наступил на эти грабли. Я искал в интернете информацию об этой ситуации, но в русскоязычном сегменте интернета мне не попалось на эту тему ничего. Поэтому решил зафиксировать информацию об этом в дневнике.

Здесь планирую публиковать свой опыт использования этой аппаратуры.