Era un pò di tempo che volevo scrivere un articolo su come testare e misurare i balun (siano essi BalUn o UnUn) ed i choke per radiofrequenza (RF) che mi autocostruisco per le mie antenne filari. In questo breve articolo vedremo passo passo come farlo utilizzando il nanoVNA per le misure di perdita in db.
Come procedere
Fondamentale innanzitutto è munirsi di tutti i connettori e fare i collegamenti che vedete nello schema disegnato qui sotto (sono bravissimo a disegnare vero?) o nella foto. Nel mio caso ho utilizzato un connettore SMA-BCN e BCN-Vite coassiale per creare l'apposito circuito per eseguire il test e le misuree poi dei semplici cavetti a coccodrillo.
Collegheremo il polo negativo del CH0 (S11) con il negativo del CH1 (S21), praticamente mettendo in corto la calza, e poi uniremo i due coccodrilli per chiudere il circuito, come vedete nella foto qui sotto:
Ora calibriamo il nanoVNA
Il passo successivo consiste nella calibrazione del nanoVNA, per farlo procediamo come segue:
1) Prima scegliamo l'intervallo di frequenza in cui vogliamo fare la misura dal menu STIMULUS
2) scegliamo poi Display-->Trace-->Trace 0, mostrando cosi la sola traccia 0 (potremmo aggiungerne anche altre, tipo la carta di Smith, ma nel nostro caso basta la traccia 0 con formato logaritmico
3) scegliamo quindi Format-->Logmag per scegliere la scala logaritmica per le nostre misure e per valutare la perdita in decibel (-dB). Vedi più sotto la scala in db e la relativa attenuazione del segnale
4) selezioniamo poi Channel-->S21 (THRU) che è il canale di ritorno del nostro nanoVNA
5) se vogliamo selezioniamo il sample di campionamento al massimo, ovvero ogni quanti punti il nanoVNA eseguirà la misura. Nel mio strumento al massimo purtroppo posso campionare 101p che bastano ed avanzano, ma nel vostro caso (dipende dallo strumento che avete) potete spingervi anche al massimo disponibile.
6) Ora facciamo la vera e propria calibrazione
7) andiamo su CALIBRATE e clicchiamo RESET, ora lo strumento è resettato e pronto per la calibrazione
8) sul cavetto connettore di ritorno al CH1 (S21), che sarà scollegato e che vedete qui in foto cominciamo con:
9) OPEN: inseriamo il connettore OPEN e clicchiamo OPEN
10) SHORT: inseriamo lo SHORT (cortocircuito) e clicchiamo SHORT
11) LOAD: inseriamo il LOAD (carico da 50 ohm) e clicchiamo LOAD
12) ISOL: attenzione! sul connettore del nanoVNA e non sul cavetto in cui abbiamo appena fatto OPEN-SHORT-LOAD inseriamo invece il carico da 50 ohm e sul cavetto, che ora chiaramente sarà scollegato, inseriamo l'OPEN. Sarebbe più corretto invece disporre di un'altro carico da 50 ohm da inserire al posto dell'OPEN per avere una misura più accurata in realtà, ma nel nostro caso potrà andare più che bene
13) THRU: ultimo passaggio, consite nel ricollegare il cavetto (che precedentemente avevamo scollegato) alla porta CH1 (S21) e cliccare su THRU e poi DONE e se volete poi su SAVE. Questa è appunto la fase di normalizzazione e dovremmo vedere sul nanoVNA una linea completamente dritta in alto sul valore di 0 db.
Cosa andremo a misurare e come?
Nel mio caso specifico ho costruito un BalUn 1:1 con un toroide FT 240-43 che dovrebbe garantirmi, per la frequenza di mio interesse (in questo caso gli 80 metri, quindi intorno ai 3.5Mhz) un blocco di RF in stazione che andrò a misurare in decibel (db). Quindi maggior sarà la perdità in db intorno alla frequenza considerata migliore sarà il risultato del choke. Qui di seguito vedete la scala logaritmica in decibel che chiaramente essendo logaritmica assumerà un valore tanto più grande anche a minime crescite (in negativo) dei decibel, infatti una perdita di -3b corrisponde ad una perdita di 2 volte e così via:
- 3db = 2 volte
- 6db = 4 volte
- 10db = 10 volte
- 20db = 100 volte
- 30db = 1000 volte
I collegamenti invece da fare sul BalUn saranno i seguenti: collegheremo la calza del balun (in questo caso la parte esterna del connettore SO-259) con un coccodrillo e la terra (il polo freddo del dipolo) con l'altro coccodrillo, come vedete qui in foto:
Sul nanoVNA andremo a questo punto a vedere il risultato. Come potete vedere a me interessa avere un'attenuazione del ritorno di RF intorno alla frequenza degli 80 metri, quindi in questo specifico caso ottengo un'attenuazione di -36.95db a 3.610 Mhz, un ottimo risultato direi. Cmq l'attenuazione che garantisce questa mescola di toroide è comunque a banda larga e permette di avere una buona attenuazione di RF anche a frequenze più alte, cosa che invece non posso dire di altri toroidi come ad esempio il T200-2, quello rosso per intenderci
In questa specifico esempio io non ho usato l'attenuatore di -10db che usa l'autore all'inizio del video che vi linko qui sotto, Berry G Kery (KU3X), ma non penso che la differenza sia abissale tra l'usarlo ed il non usarlo.
Un altro metodo
L'altro metodo che propongo è quello mostrato nel video di Carlos Wenzel (IK2YRA) che linko qui sotto. Con la stessa configurazione dei cavi del primo metodo questa volta faremo la calibrazione direttamente sulla prima porta CH0 (S11) facendo l'OPEN-SHORT-LOAD e faremo invece l'ISOLN con i coccodrilli scollegati ed il THRU con i coccodrilli collegati (in corto), le misure ottenute sono abbastanza simili. Forse quest'ultimo metodo è più pratico e veloce. A voi la scelta.
Spero che l'articolo sia stato interessante e mi piacerebbe avere un vostro parere in merito o scambiare altri tipi di metodi per arrivare allo stesso risultato. Vi linko anche il video di Carlos Wenzel (IK2YRA) che usa un metodo simile per misuare choke per RF.
73 de IU3QOA e buoni QSO a tutti!
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