NanoVNAをアンテナアナライザとして設定する

このブログ、「NanoVNA、アンテナアナライザとして使う」の記事へのアクセスがとても多い。そう言う使い方を探している人が多いんだろう。ということで、NanoVNAを「アンテナアナライザ専用機」みたいに使うための手順をまとめてみる。

条件・仕様

  • 電源を入れれば、すぐにアンテナアナライザとして使用可能
  • バンドごとの切替式
    • HF~50MHz帯
    • 144MHz帯
    • 430MHz帯
    • 1200MHz帯
  • 表示グラフは四つ
    • VSWR
    • スミスチャート
    • インピーダンス実部(抵抗)
    • インピーダンス虚部(リアクタンス)
  • キャリブレーションの基準面はNanoVNAのコネクタ(直結)
  • NanoVNAのファームウァは0.7.0

ファームウェアは他のバージョンでもいいけれど、0.7.0が使いやすいし、見やすいので、これで説明を進める。

リリース情報 NanoVNAの新しいファームウェアが出た(0.7.0) ユーザ視点での主だった変更点: フォント グラフの色 マ...

設定

では、実際の設定手順。まず、ファームウェア0.7.0をインストールした直後の状態。


ここから始める。タッチパネルのキャリブレーションも忘れないように。

表示グラフ

NanoVNAで「保存」を行うと、すべての状態が保存される。つまり、スイープ周波数範囲やキャリブレーション状態、表示グラフ、マーカなど、丸ごとすべて。

そこで、まずはアンテナアナライザとして使うグラフを設定しておく。

VSWR

黄のグラフをSWRに設定する。

初期状態で黄のグラフが選択されている(画面上部左端の黄色のタイトルに三角マークが付いている)。もし、これが選択されていなければ、選択しておく(選択方法はこの後の記述を参考に)。


DISPLAY」を選ぶ。


FORMAT」をタッチ。


SWR」をタッチ。

黄のグラフがSWRになった。この状態では一目盛りが10。ちょっと扱いにくいのでスケールを変更する。


SCALE」を選択。


SCALE/DIV」を選択。

10キーで好みの値を設定する。ここでは、「0.5」を入力した(一目盛りあたり0.5ということ。数字の後に「×1」キーを押す)。10キー画面はキャプチャできないため、写真。

右上の黄の表示が「CH0 SWR 500m」になった。一目盛りあたり「500ミリ」ということ。

スミスチャート

緑が最初からスミスチャートなので、このまま。

もし、違っていたなら、上のVSWRと同じ手順でスミスチャートを表示させる。

インピーダンス実部(抵抗)

続いて青のグラフを変更。まずは、CH0に変える。


TRACE」を選択。


TRACE 1」を選択。

間違ってもう一度押してしまうとこのグラフが消えてしまう。そうなった場合は、さらにもう一度押す(表示/非表示がトグルする)。


青グラフが選択された(三角矢印が付いた)。


画面を切り替えて「CHANNEL」を選択。


CH0 REFRECT」を選択。


青グラフが「CH0」になった。

続いて、フォーマットを変更する。


FORMAT」を選択。


→ MORE」をタッチ(次ページへ移動)。


RESISTANCE」を選択。


青グラフが「CH0 R」になった。

続いてスケールを変更。


SCALE」を選択し、テンキーで希望のスケール値を入力する。


「25」を設定した(CH0 R 25)。これで、下から二目盛りのところが50Ω。

インピーダンス実部(リアクタンス)

最後のグラフ。紫の変更。

基本的な流れは上の青のグラフと同様。まずは、チャネルの変更。


TRACE 3」を選択し、「CH0」に変える(写真は省略)。


続いて、「REACTANCE」を選択。

スケールも変える。

こちらも25にした。

グラフ左端の三角矢印が基準ポイント(0Ω)。基準ポイントの変更は「SCALE」メニューの中。


REFERENCE POSITION」を選択するとテンキーが表示される。下から何目盛りを基準にするかを入力する(上の図では、下から「5」目盛り目が基準になっている(「4」にすれば中央になる))。ここでは、変更せずにこのままで。

以上でグラフの設定(変更)は終了。

バンド設定とキャリブレーション

NanoVNAは測定ポイントが101(固定)。したがって、使用する周波数範囲でキャリブレーションを行うのが望ましい(例えば、50kHz~900MHzに設定した状態でキャリブレーションを行って、145Hz付近を測定しようとしても正確性が低い。この場合は145MHz付近でキャリブレーションを行うべき)。

ということで、バンドごとにキャリブレーションを行ってその状態を保存する。

以下の説明でのキャプチャ画像では、紫のグラフの設定が間違っている(CH1になってしまっている)。本来ならCH0にしておかなければならないが、今さら面倒なのでそのまま。ご了承を。

HF~50MHz帯

スイープ範囲


STIMULUS」を選択。


START」で「1M」を、「STOP」で「60M」を設定する。


1MHz~60MHzが設定されたことを確認する(画面一番下)。

キャリブレーション


CAL」を選択。


RESET」する。


CALIBRATE」を選択。


「オープン」コネクタを取り付ける。


一呼吸置いて(表示が落ち着いたら)「OPEN」をタッチする。


同様に、「ショート」コネクタに変えて「SHORT」をタッチ。


「ロード」コネクタに変えて「LOAD」をタッチ。


キャリブレーションはこの三つだけ(CH1は使わないので、ISOLNとTHRUは省略)。

DONE」をタッチ。


SAVE 0」を選択。

キャリブレーションの確認

「オープン」コネクタを付ける。


スミスチャートが右端を指していることを確認する。

RとXのグラフがガチャガチャしているけれど、原因は不明。

続いて「ショート」コネクタに変える。


スミスチャートは左端。

「ロード」コネクタに変える。


スミスチャートは中央(SWRはほぼ1、Rが50、Xが0)。

このキャリブレーションの確認は重要。キャリブレーションが上手くできていないことがときどきある(上のような表示ならない)。その場合は、再度キャリブレーションを行う(「SAVE 0」も行う)。これは非常に重要。キャリブレーションが上手くできていないと測定値が正しくない。

144MHz帯

スイープ範囲

周波数範囲を142MHz~148MHzに設定する。手順は上のHF~50MHz帯の場合と同様。詳細は省略。

マーカ


MARKER」を選択。


SELECT MARKER」を選択。


MARKER 1」を選択。上はすでに選択されている。これで表示される状態。タッチする度に表示/非表示がトグルする。


マーカを144MHz付近(バンドエッジ)に移動する。測定ステップの都合で144MHzちょうどにはできない。

次に「MARKER 2」を表示させる。


145MHz(ハンド中央)に移動。


同様に、マーカ3をバンドの上限に設定する。


マーカ4も表示させて、適当な周波数に移動する。これは移動させて数値読取り用として使う。

キャリブレーション


CALIBRATE」を選択。


RESET」をタッチ。


キャリブレーションを実施。手順はHF~50MHz帯の場合と同様。


先程と同様、ここまでで「DONE」。


SAVE 1」をタッチして保存する。

キャリブレーションの確認

オープン、ショート、ロードでそれぞれ確認する。


ちなみに、この状態で「TRACE」を切り替えると、各マーカでの値を読み取ることができる。

430Hz帯

同様に430MHz帯も周波数範囲の設定、マーカの設定、キャリブレーション、保存、キャリブレーションの確認を行う。保存は「SAVE 2」を選ぶ。

1200MHz帯

1200MHz帯も同様に行う。保存は「SAVE 3」を選ぶ。

使用方法

では、使い方。


RECALL」を選ぶ。

希望のバンドのものを選択する。

  • RECALL 0 : HF~50MHz帯
  • RECALL 1 : 144MHz帯
  • RECALL 2 : 430MHz帯
  • RECALL 3 : 1200MHz帯

HF~50MHz帯

RECALL 0」を選ぶ。

電源投入時はこの「RECALL 0」の状態で起動する。

試しに、14MHzのアンテナを測定してみる。

スイープ範囲を目的のバンドに合わせる。

ここでは、14MHz帯なので14.2MHzを中心に500kHzスパンにした(CENTERSPANで指定。もちろん、STARTSTOPで指定しても大丈夫)。

※リアクタンスのグラフが間違っている(CH1になってしまっている)のは上に書いた通り。

SWRなど各グラフをより細かく見たければ、SCALEの設定を変更すればよい。

144/430/1200MHz帯

例として、144MHz帯を取り上げる。他のバンドも同様。

RECALL 1」選んで、アンテナを測定した様子。

補足など

  • 電源投入時は、上にも書いたとおり「0」に保存した状態で起動する。電源オンですぐにアンテナアナライザとして使えて便利。バンドもメモリされているので簡単に切り替えられる。

  • 「4」は空きスペースとしているので、一時的な状態を保存するように使用できる。

  • 上の周波数の範囲やスケールなどはあくまで例。自分の好きなように設定すればよい。

  • キャリブレーションはNanoVNA直付けの状態で行っているため、同軸ケーブルの影響を受ける。

前回、ダミーロードを使った同軸ケーブルによるSWR測定値の影響を調べた。 今度は、実際のアンテナを使って調べてみる。 測定方法 G...
  • 移動運用などでいつも使う同軸ケーブルが決まっているのなら、同軸ケーブルを通した先でキャリブレーションを行って保存しておくのも手。

  • ELECTRICAL DELAYを活用するというてもある。

同軸ケーブルをつないで手元で測りたい アンテナの調整を行う際、アンテナアナライザのキャリブレーションはアンテナの給電点(同軸...
先日、NanoVNAにELECTRICAL DELAYを設定することで同軸ケーブルによるディレイの影響を避けて測定する方法を書いた。こちら...
  • 例えば、HF帯でしか使わないのであれば、144/430/1200の代りに、7/14/21MHzなどの使用するバンドでキャリブレーションを行って保存しておくとよい。

  • 1200MHz帯でも使用するなら、こちらの改造がお勧め。

「シールド板付きNanoVNA」にも高域特性改善のための改造をやってみる。 これまでの話。 改造 前回の結果を踏まえて、今回は...
  • 逆に1200MHz帯は使わないのであれば、HFと50MHz帯は分けておく方が良い。というか、HFもバンド別にしたいところだけど、メモリが五つしかないので、HF~50MHz帯をひとまとめにしたというのが本当のところ。

  • ファームウェアを変更したらすべての手順を再度行う。

  • ここで説明した手順は面倒か?確かに面倒。でも、そう思うなら「アンテナアナライザ」として販売されているものを買えばよい。専用品の方が楽。

先日お借りしたアンテナアナライザ「FA-VA5」を譲り受けた。まぁ、半分(以上)そのつもりでお借りしたわけだけど。アンテナアナライザを持って...
BanggoodからAAI社のN1201SAというV/UHF帯用のアンテナアナライザの提供を受けたのでレビューがてら使ってみる。また、このブ...

コメント

  1. JI1PVV より:

    NanoVNAをアンテナアナライザとして設定する(2020/3/8)について

    黄のグラフをSWRに設定する。
    「DISPLAY」を選ぶ。->「TRACE」をタッチ
    になってますが、
    「DISPLAY」を選ぶ。->「FORMAT」をタッチ
    が正しいと思います。

  2. jj4jir より:

    参考に、いずれNanoVNAを手に入れた時の為にシェアさせてもらいます。