JavaScript is not enabled!

Обзор анализаторов антенн и цепей

Здесь собрана информация о некоторых приборах, на которые (по долгу службы) я обращал внимание. Они рассматриваются с точки зрения возможности измерения параметров антенн (поэтому скалярные измерители АЧХ на эту страницу не попали). На этой странице также нет совсем простых КСВ-метров, а также профессиональных приборов (фирм Agilent, Anritsu и т.п.). Приведены ссылки на сайты (производителей или авторов), в комментариях – особенности каждого прибора. Надеюсь, эта информация будет полезна для желающих разобраться в принципе работы анализаторов.

  • Анализаторы на основе диодных детекторов

Сигнал с задающего генератора (LC-генератор или DDS) усиливается и через резистор (рис. 1) или резистивный мост (рис. 2) поступает в антенну. При помощи диодов измеряется постоянное напряжение в нескольких точках, которое через АЦП вводится в микроконтроллер. Некоторые приборы имеют автоматическую регулировку усиления для поддержания стабильного напряжения на диодах.
  1. Анализатор VK5JST
    До 30 МГц. Переносной прибор с текстовым ЖКИ. Для настройки на рабочую частоту используется конденсатор переменной емкости (частота выводится на дисплей). Анализатор выпускался в виде набора «сделай сам», благодаря чему стал довольно популярным.
  2. Анализаторы MFJ
    Одни из самых хреновых и одновременно самых популярных приборов. КВ и УКВ. LC-генератор, частотомер с выводом информации на текстовый ЖКИ. Дополнительные стрелочные индикаторы.
  3. Антенный анализатор UT2FW
    КВ-анализатор на основе DDS, текстовый ЖКИ.
  4. AA-330 (RX3ADU)
    КВ-анализатор на основе DDS, текстовый ЖКИ.
  5. AEA Technology 140-525 Antenna Analyst
    УКВ-анализатор с PLL-синтезатором, графический ЖКИ.
  6. AA-908
    КВ-анализатор на основе DDS, текстовый ЖКИ.
  7. Palstar ZM-30
    До 30 МГц. Текстовый ЖКИ, генератор на основе DDS. По информации в статье из RadCom, создан на базе AA-908.
  8. SARK100
    DDS, ЖКИ 16×2, подключение к компьютеру.

Знак реактивной составляющей импеданса нагрузки не определяется ни одним прибором из этой группы (попытки программного обеспечения угадать знак – не в счет). Кроме того, все эти анализаторы требуют калибровки, которая, в частности, учитывает разброс параметров диодов.

  • Анализаторы с детектором (на рабочей частоте) на базе логарифмического усилителя
  1. RigExpert AA-520 (а также AA-500)
    До 520 (500) МГц. Частоты двух PLL-синтезаторов смешиваются, образуя сигнал на рабочей частоте с мелким шагом.

    Детектор переключается между плечами и диагональю резистивного моста. Калибровка не требуется. Знак реактивной составляющей импеданса нагрузки не определяется.

  • Анализаторы с детектором на базе логарифмического усилителя и фазовым компаратором (на рабочей частоте)
  1. MiniVNA
    Довольно популярный миниатюрный анализатор, до 180 МГц. Работает только с компьютером.

    DDS, направленный ответвитель, детектор на AD8302 (на выходе – напряжения, пропорциональные отношению амплитуд и разности фаз сигналов с выхода ответвителя). Знак реактивной составляющей не определяется.

  2. MAX6
    Этот прибор можно назвать портативным вариантом MiniVNA. Добавлено: графический ЖКИ, клавиатура, аккумулятор, поддержка карточки памяти SD/MMC и пульта ДУ от телевизора. Ужасный интерфейс пользователя.
  3. Анализатор OH8LQ
    Портативная версия MiniVna с текстовым ЖКИ.
  4. AVR Embedded Antenna Analyser
    До 60 МГц, электронный проект на сайте Circuit Lake.
  5. T100 (Times Technology)
    144 и 430 МГц. Компактный прибор с графическим ЖКИ, собранный на современной элементной базе. Генератор на основе PLL, направленный ответвитель, детектор AD8302.

    Знак реактивности определяется управляемым сдвигом фазы сигнала на одном из входов детектора при помощи варикапа, на который подается определенное напряжение с микроконтроллера (уровень подбирается при калибровке). Интерфейс пользователя слегка «туповат», но наибольшее неудобство доставляет SMA-разъем (хорошо хоть, что в комплекте с прибором идут переходники).

  6. RigExpert AA-230, AA-230PRO (а также AA-200)
    До 230 (200) МГц. Сдвоенный DDS, один из каналов которого через усилитель подается на измерительный мост, а сигнал второго канала (со сдвигом 0 или 90 градусов относительно первого) поступает на один из входов детектора AD8302. На второй вход приходит сигнал, снимаемый (через электронный переключатель) с левого или правого плеча моста.

    Калибровка не требуется. Прибор позволяет определять знак реактивной составляющей импеданса нагрузки.

  7. TAPR VNA
    До 100 МГц. Сдвоенный DDS, направленный ответвитель. Работа только с компьютером. Способ измерения во многом похож на RigExpert AA-230. Знак реактивной составляющей определяется.
  8. VR2VNA
    Проект СВЧ-анализатора цепей на современной элементной базе. Автор периодически публикует на сайте новые материалы.
  • Анализаторы, построенные по схеме супергетеродинного приемника

Базовая структура анализатора, построенного по схеме супергетеродинного приемника с одним преобразованием. Частоты двух генераторов отличаются на значение промежуточной частоты.
  1. Анализаторы Array Solutions
    КВ/УКВ (до 180 МГц), 2xDDS, промежуточная частота – 1 кГц. Работают только с компьютером. Перед измерением требуется калибровка, но зато эти приборы имеют очень широкий диапазон измерения импеданса. Новая версия анализатора, “AIM UHF”, рассчитана на частоты до 1 ГГц – используется комбинация зеркальных частот (как в анализаторе DG8SAQ – см. ниже).
  2. Анализаторы DG8SAQ
    КВ/УКВ (вплоть до1.3 ГГц), 2xDDS, звуковая ПЧ вводится в компьютер через звуковую карту. Для работы на высоких частотах (выше, чем генерируют DDS-ы) используются комбинации из зеркальных частот (на выходе DDS нет ФНЧ), а сами DDS-ы запускаются с различной частотой дискретизации.
  3. Scotty’s Modularized Spectrum Analyzer (MSA)
    В оригинале – это анализатор спектра (до 1000 МГц), но одна из доработок превращает его в векторный анализатор, который, в частности, может быть подключен к антенне (через дополнительные узлы). Рабочая частота в этом приборе получается за счет смешения частот двух СВЧ-генераторов. Первая промежуточная частота – 1013.3 МГц, вторая – 10.7 МГц. На второй ПЧ происходит измерения амплитуды (логарифмический детектор) входного сигнала и разности его фазы с фазой опорного сигнала (360-градусный фазовый детектор на триггере).
  4. SARK-110
    Цветной тач-скрин, до 200 МГц.
  5. RigExpert AA-30 и AA-54
    В этих анализаторах для получения высоких частот используются гармоники выходного сигнала DDS-генераторов. Перед измерением эти приборы не нуждаются в калибровке, поскольку низкочастотный тракт всего один.

  6. RigExpert AA-170, RigExpert AA-600, AA-1000 и AA-1400
    Тот же принцип, но более широкий частотный диапазон (до 170/600/1000/1400 МГц).

Все приборы из этой группы позволяют определить знак реактивной составляющей импеданса нагрузки.

  • Анализаторы, построенные по схеме приемника прямого преобразования

Базовая структура анализатора по схеме приемника прямого преобразования. Сдвинутые на 90 градусов сигналы на выходе задающего генератора формируются различными способами: например, введением второго канала DDS или при помощи фазосдвигающих цепей при использовании PLL-синтезаторов. На выходе приемника – постоянные напряжения, пропорциональные синфазной (I) или квадратурной (Q)  составляющей сигналов каналов A и B.
  1. BX-110 (DL1SNG)
    До 160 МГц, сдвоенный DDS: первый канал через усилитель подключен к измерительному мосту, сигнал со второго подается на смеситель (со сдвигом 0 или 90 градусов относительно первого). Микросхема смесителя включена в диагональ моста. Для поддержания неизменных амплитуды и фазы сигнала, приходящего на мост (вне зависимости от подключенной нагрузки), используется усилитель с низким выходным сопротивлением. Перед измерениями проводится обязательная калибровка.
  2. Анализатор N2PK
    Популярный среди «самодельщиков прибор», мечта экспериментатора. Разработан с любовью. В базовом варианте – до 60 МГц. Генераторы на основе DDS (со сдвигом фаз на 90 градусов), 24-битный АЦП. Очень широкий диапазон измерения импеданса. При подключении трансвертера рабочая частота повышается до 500 МГц.
  3. Анализатор PA1ARE
    Простой самодельный прибор с текстовым ЖКИ (до 30 МГц). В качестве генератора применяется PLL-синтезатор, выход которого смешивается с сигналом (формируются два сигнала со сдвигом 90 градусов) кварцевого генератора. В результате получаются два сигнала на рабочей частоте, которые через коммутирующие диоды поступают на смеситель. На второй вход сместителя приходят (также через коммутирующие диоды) сигналы с датчиков напряжения и тока в нагрузке. 10-битный АЦП микроконтроллера считывает уровень постоянного напряжения на выходе смесителя.
  4. Экспериментальный (безымянный) анализатор, который не содержит дорогих деталей.
  5. Network analyzer 150MHz, автор Jacques Lacroix. Основан на идеях N2PK. В качестве задающего генератора микросхем DDS может использоваться умножитель частоты с фильтром на микрополосковых линиях.
  6. MiniVNA PRO
    Двухпортовый анализатор с динамическим диапазоном 90 дБ. Встроенный модуль Bluetooth для дистанционнх измерений.

Все приборы из этой группы позволяют определить знак реактивной составляющей импеданса нагрузки.

  • Анализаторы, по которым у меня мало информации
  1. Анализаторы Autek Research
    КВ- и УКВ-анализаторы, семисегментный ЖКИ.
  2. Анализаторы Bird
  3. SWR ONE (COMM-connect)
    10-2700 МГц, стрелочный прибор.
  4. Анализаторы FeatureTech
    Что-то похожее на анализаторы MFJ.
  5. Анализаторы LA Techniques Ltd.
    Векторные анализаторы цепей, до 3 ГГц.
  6. ANA 2700 (Meret Optical)
    До 2.7 ГГц.
  7. Bode 100
    До 40 МГц. Работает только с компьютером. Рассчитан на профессиональных пользователей.
  8. Измеритель КСВН панорамный Р2-135
    До 2.4 ГГц. Большой графический экран. Внешний вид оставляет желать лучшего.
  9. TimeWave TZ-900 (AntennaSmith)
    До 55 МГц. Современный переносной прибор с цветным графическим ЖКИ.
  10. Tomco TE1000
    До 150 МГц. Настольный прибор с возможностью измерения импеданса в очень широких пределах.
  11. Vectronics SWR-584B
    Похож на клон анализаторов MFJ.
  12. VNA-3B («Стоянов и Граматиков»)
    Несколько вариантов рабочих диапазонов, вплоть до 6 ГГц. Графический ЖКИ.
  13. WE-030A/B, WE-520A, WE-1002A (Waterbeach Electronics Ltd)
    До 30/520/1000 МГц, переносной прибор с графическим ЖКИ. Генератор на основе DDS (DDS+PLL в высокочастотных моделях).
  14. Современные анализаторы фирмы AEA Technology
    Частоты до 2.5 ГГц. Графический ЖКИ. Используется все тот же корпус, что и в приборах предыдущего поколения (пользователи ласково прозвали его «кирпичом»). И для питания по-прежнему нужны 8 (восемь!) аккумуляторов типа AA.
  15. LISIC ATS3505B
    1 – 33 MHz, USB or Bluetooth connection.

Денис Нечитайлов, UU9JDR
Последнее обновление: 29.03.2013. Более поздние обновления есть на странице на английском языке.

В пятом и шестом номерах журнала «РадиоХобби» за 2010 год – наша статья «Сравнительный обзор анализаторов антенн и цепей», где простым и понятным даже для непрофессионала языком рассказывается о принципах работы и особенностях наиболее популярных в настоящее время анализаторов.

Календар

April 2019
M T W T F S S
« Mar    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930