Як виміряти КСХ (SWR) антени за допомогою LiteVNA
23.05.2024
Дізнайтеся, як використовувати LiteVNA для точного вимірювання SWR (КСХ) антени FPV - найважливішого аспекту характеристик антени, що вказує на відбиття потужності. В цій статті є вся необхідна інформація, від початкового налаштування, калібрування до проведення точних вимірювань SWR, забезпечуючи оптимальну продуктивність антени для ваших FPV дронів.
Що таке LiteVNA?
LiteVNA розшифровується як Lite Vector Network Analyzer.
Векторний аналізатор - це інструмент, який може вимірювати різні властивості антени, такі як її налаштована частота і те, наскільки добре вона налаштована на цю частоту.
Традиційно векторні аналізатори лабораторного класу були дуже дорогими. LiteVNA - це невеликий і доступний векторний аналізатор, який долає цей ціновий бар'єр, коштуючи в роздріб набагато менше. Найновіша модель LiteVNA64 може вимірювати частоти до 6,3 ГГц, що охоплює діапазон 5,8 ГГц, який зазвичай використовується для FPV-дронів. Напртощо.
LiteVNA можна використовувати для вимірювання SWR антени і налаштування антен (якщо ви їх виготовляєте), оцінки фільтрів і виявлення несправностей в коаксіальних кабелях. Хоча вони не такі точні, як їхні лабораторні аналоги, вони є достатньо точними для нашого використання. Існують дешевші вимірювачі SWR для FPV, такі як OwlRC SWR Meter, але вони не такі надійні і не мають таких широких можливостей як LiteVNA.
Що таке SWR?( КСХ/ КСВ)
Коефіцієнт стоячої хвилі, або SWR, є важливим фактором ефективності антени.
Цей показник вказує на кількість потужності, яка відбивається назад до джерела. В ідеалі вся енергія від передавача повинна надходити до антени і випромінюватися у вигляді радіохвиль. Однак, насправді, кожна антена має специфічне налаштування, частина енергії буде відбиватися назад.Коли антена використовується для передачі, високий SWR може призвести до перегріву передавача і навіть до потенційного пошкодження. І навпаки, якщо антена призначена для прийому, високий показник SWR не зашкодить приймачу, але це погіршить прийом сигналу.
Хоча деякі виробники антен вказують значення SWR в інструкціях до своїх продуктів, ці цифри не завжди точні і можуть не вказувати частоту, на якій вони були виміряні. З часом пошкодження антени може змінити її значення SWR. Наявність інструменту для вимірювання цього показника може допомогти вам оцінити стан і налаштування ваших антен, а також вирішити, на якому каналі найкраще їх використовувати.
Наприклад, розглянемо діаграму SWR антени RushFPV Cherry нижче. Між 5600 МГц (маркер 2) і 6000 МГц (маркер 3) найнижчий показник SWR становить 1,113 на частоті 5,8 ГГц, що є чудовим результатом. Навіть на частотах 5600 МГц і 6000 МГц SWR становить лише близько 1,4 і 1,6 відповідно, що робить цю антену ідеальною для FPV.
Скільки втрат сигналу і зменшення дальності для SWR 1.1? Давайте подивимося в таблиці. Приблизно 0,2% втрати сигналу і 0,1% зменшення дальності, що практично нічого не означає. Для SWR 1.4 і 1.6 зменшення дальності становить 1.4% і 2.7% відповідно.
Як користуватися LiteVNA
Відображення траси на екрані
З коробки LiteVNA відображає всі 4 рефлектограми, це іноді може заплутати. Оскільки нас цікавить переважно SWR, ви можете видалити інші 3 траси:
- Перейдіть до пункту "Display" і зніміть позначку з усіх трас, окрім траси 0.
- У розділі "Format S11" змініть на SWR.
- У "Scale/DIV" встановіть значення 0.5 і увімкніть "Show grid values".
Діапазон частот
Тут ви можете встановити діапазон частот, який хочете проаналізувати:
- Перейдіть до "Stimulus", виберіть "Start" і введіть найнижчу частоту, яку ви хочете спостерігати.
- Виберіть "Stop" і введіть найвищу частоту, яку ви хочете спостерігати.
- Зазвичай для стандартних частот FPV встановлюйте діапазон від 5,6 ГГц до 6,0 ГГц, але якщо ви хочете використовувати X i L band, то всановлюйте діапазон від 4,9 - 5,4 Ггц.
Пам'ятайте, що рекомендується повторно калібрувати ваш VNA щоразу, коли ви змінюєте діапазон частот.
Калібрування
Важливо відкалібрувати LiteVNA перед виконанням будь-яких вимірювань. Використання некаліброваного VNA робить результати ненадійними, по суті, робить їх марними і вводить в оману.
LiteVNA постачається з набором інструментів для калібрування (відкриті, короткі та навантажувальні роз'єми), які необхідні для процесу калібрування.
Перейдіть до меню калібрування і підключіть "open connector" (який не має середнього контакту) до першого порту. Виберіть "Open" у меню.
Повторіть цей процес для "короткого"( short) і "навантажувального"( load) роз'ємів. Зверніть увагу, що обидва ці роз'єми мають центральний штифт, але "короткий роз'єм" коротший, тоді як "навантажувальний" - вищий. Переконайтеся, що вони щільно прикручені, щоб гарантувати надійне з'єднання.
Якщо ви тестуєте фільтри, вам також потрібно відкалібрувати роз'єм "Thru", з'єднавши порт 1 з портом 2 за допомогою кабелю з комплекту поставки. Однак, якщо ви тестуєте лише VSWR антени, як показано тут, ви можете пропустити цю процедуру.
Після завершення натисніть "Done". Ви можете зберегти це калібрування в пам'яті, яка автоматично завантажиться під час наступного запуску пристрою, включаючи всі налаштування та діапазон розгортки частоти. Ця функція дозволяє зберігати кілька калібрувань з різними налаштуваннями і перемикатися між цими профілями в меню "Recall", пропонуючи значну зручність.
Крім того, ви можете перевірити калібрування за допомогою діаграми Сміта. Коротка точка повинна знаходитися в лівій центральній частині кола, точка навантаження - безпосередньо в центрі, а відкрита точка - в правій центральній частині кола. Пам'ятайте, що рекомендується повторно калібрувати ваш VNA кожного разу, коли ви змінюєте діапазон розгортки.
Використання адаптера або кабелю
Якщо ви маєте намір використовувати адаптер або кабель під час тестування, дуже важливо виконати повторне калібрування з підключеним адаптером. Цей крок допомагає усунути потенційний вплив тестового кабелю або адаптера на результати.
Якщо у вас немає калібрувального набору з відповідним роз'ємом, ви можете виконати налаштування за допомогою функції "Electrical delay". Спочатку відкалібруйте VNA без адаптера, а потім підключіть адаптер. Ви помітите, що відкрита точка змістилася на діаграмі Сміта. Це можна виправити, перейшовши до "Scale", а потім "Electrical delay". Вводьте значення, доки точка розмикання не вирівняється до правильного положення. Зазвичай вона становить 50-150 пікосекунд для SMA-адаптерів (або більшу затримку для кабелів).
Як виміряти SWR антени
Щоб протестувати антену за допомогою LiteVNA, спочатку підключіть її до першого порту. Переконайтеся, що вона надійно закріплена, щоб гарантувати надійне з'єднання. Розташуйте антену подалі від будь-яких металевих або провідних матеріалів. Після цього VNA відобразить графік, що показує VSWR у вказаному вами діапазоні частот.
Важливо:
Під час тестування переконайтеся, що простір навколо чистий і вільний від перешкод. Зокрема, тримайте пристрій подалі від металу або будь-яких магнітних пристроїв.
Крім того, перевірте роз'єм SMA, щоб переконатися, що він чистий.
Більшість антен мають провал на графіку, що вказує на частоту, на яку вони найкраще налаштовані. Хоча деякі антени можуть не мати яскраво вираженого провалу, відносно низьке значення SWR у потрібному діапазоні частот є допустимим.
При VSWR 2 відбивається лише близько 10% потужності, що вважається дуже хорошим показником. При значенні VSWR нижче 2 відмінності в реальних характеристиках навряд чи помітні, але, звичайно, чим нижче, тим краще.
Визначте частоту з найнижчим значенням VSWR, щоб визначити найкращий канал для відеопередавача. Для забезпечення оптимальної роботи приймача рекомендується підбирати антену, яка відповідає налаштованій частоті.
Висновок
Використання LiteVNA дає детальне уявлення про SWR вашої антени, допомагаючи вам вибрати найкращу частоту для чудової продуктивності. LiteVNA також можна використовувати для перевірки придатності вашої антени для FPV.LiteVNA є доступним і практичним інструментом для нашого використання, що забезпечує надійність і широкі можливості для ефективного налаштування та оцінки ваших антен.
