NanoVNA-H4を使ってみた

NanoVNAの4インチ画面版「NanoVNA-H4」をBanggoodさんから提供を受けた。結論から書くと、これはいい!

以下、実際に使ってみてのレビュー等。

外観等

主なスペック

banggoodの販売ページから抜出し。

  • ABSシェル:75mm x 133mm x 18mm(突起部を除く)
  • 測定周波数:50KHz~1.5GHz
  • RF出力:0dbm(±2dB、基本波)
  • 周波数精度:<2ppm
  • 周波数安定性:<0.5ppm
  • 測定範囲:70dB(50kHz-300 MHz)、60dB(300M-900MHz)、40dB(0.9G-1.5GHz)
  • ポートSWR:<1.1
  • ディスプレイ:4 “TFT(320 x 480)
  • USBインターフェイス:USBタイプC。通信モード:CDC(シリアル)
  • 電源:USB 5V 200mA。最大充電電流1A
  • キャリブレーションポイントの数:101(固定)
  • スキャンポイントの数:101(固定)
  • ディスプレイトラッキング:4、マーキング:4、設定の保存:5
  • Sパラメータ、電圧定在波比、位相、遅延、スミスチャート、時間領域分析などの測定

要するに、基本、画面がでかい(4インチ)NanoVNA。

また、この他にも特性が改善のための変更がなされているらしい。

  • 再設計された電源管理回路は、電源ノイズ、USB電源干渉、および充電電流を削減します。
  • PCBレイアウトの改善。

これは期待が持てそう。詳細は、こちら。

開封の儀

立派な硬い箱入り(高級チョコレートのような)。でも、これをビニル袋に入れただけで送られてきたので、残念ながら箱がベコベコ。この辺りは文化が違うとしか言いようがない。

内容物は、本体の他に、キャリブレーションキット、同軸ケーブル×2、USBケーブル(二種類)、ストラップ(簡易スタイラス付き)、マニュアル(メニューの地図みたいなもの)。本体のケースは結構しっかりしている感じ。

LEDの穴がちっこい。問題はないけど。

USBポートはこちら側。

底面にはネジが見える。

サイズ比較。ふた回りくらい大きいという感じ。

開腹の儀

裏からビス四本で留まっているだけのようなので、早速開けてみる。

「ありゃ、スペーサが外れたか?」と思ったけど、接着されていた。ケースを押されても凹まないようにかな?よくわからない。

ファームウェアのバージョンは、0.5.0。ここで確認する必要もないんだけど、なんとなく。

RF部はしっかりシールドされている。バッテリは1,950mAh。従来のものは400~500mAh程度(入手するたびに様々)だったので大体四倍。これだけ大容量なら結構持ちそう。

画面上部、空きパターンがある。SDカード用らしい。フォーラムを探してみると、SDカードスロットを付けたり、外部X’tal付けたりした別のファームウェアがあるみたい。この辺りはオープンソースならでは。興味があればこちら。

せっかくバラしたので、液晶保護フィルムを貼り付けてから再組立てした。

ギターピック状の簡易スタイラスは結構便利。ストラップはゴム紐(あまり伸びないけど)。

NanoVNAとはMCUが違う

以前からあるNanoVNAとの大きな違いは、上にも書いた通り、画面の大きさ。4インチで解像度が320×480(従来のものは2.8インチで320×240ドット)。それと、電池が大きいこと。

実は、それ以外に大きな違いがあって、使用しているMCU(ワンチップマイコン)が違う。そのため、ファームウェアの互換性がない。ソースコードは共通なんだろうけれど、バイナリ互換ではない。

ファームウェアはhugen79氏のGitHubで公開されている。

「NanoVNA-H4」と記載されているものがそれ。現時点(2020年7月1日)では、最新版は2020年2月21日付けの0.5.0。入手した個体はこのバージョンが入っていた。

動作確認

NanoVNAの大本はedy555さんが開発なさったものなので、このNanoVNA-H4も操作方法は基本的に同じ。

キャリブレーション

キャリブレーションしようかと思ったら、出荷時点でキャリブレートされているようだ。Banggoodの商品説明を読み直したらそう書かれていた。

CH0とCH1を直結、測定周波数範囲は50kHz~900MHz。スミスチャートはほぼ真ん中に張り付いている。

ただし、この周波数範囲でキャリブレートしているようで、1.5GHzまでに広げたらグチャグチャになった。画像は割愛。なので、900MHz以上を見るなら、キャリブレーションが必要。

手順はこちらを参照。

NanoVNAを少しずつ弄ってみる。画面遷移が独特なように思う。使い方には慣れが必要な感じ。 参考サイト NanoVNAの使い方に関...

画面(バックライト)の明るさ

CONFIGメニューの中に「BRIGHTNESS」という項目があった。

NanoVNA-H4専用の項目かも。デフォルトは上のように1800。上限は3300のよう(これより大きい値を入れても、再確認すると3300が設定されている)。結構明るくなるので、屋外でも見やすそう。

逆に下限は800。1000でもかなり暗い。真っ暗になって見えなくなることはない。

特性確認

各ポートの特性をチェック。比較対象はこちら。

「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...

Tx: 開放、Rx: 終端

スペック通り、1.5GHzでも40dB以上取れている。素晴らしい。

Tx: 終端、Rx: 終端

アマチュアバンドの1200MHz帯付近で40dB以上ある。これなら、SWRがしっかり見れそう。

ついでに、NanoVNASaverで測定したものも掲載。

これまで見てきたNanoVNAの中では最も良い結果。

測定例

以下、実際にいくつか測定してみたもの。

HPF

BC帯カットのハイパスフィルタ。

LCR共振回路

こちらの実験で使ったもの。

FA-VA5のキャリブレーションキットは理想デバイスではない 以前、「FA-VA5の実用域は150MHz程度?」という記事を書いた。...

1200MHz 2/3λヘンテナ

概要 これは、1200MHz帯用の2/3λヘンテナを手軽に組み立てられるようにしたキットです。 特徴 高利得と言わ...

SWRがちょっと高め。共振周波数はまぁまぁだけど、R分が高い。周りの影響を受けているだろうけど、それにしてもズレが大きい感じ。

と思ったけれど、どうやら、これは、USBケーブルの影響みたい。USBケーブルを外して内蔵バッテリで動作させるとこうなった。

R分が下がり、それによってSWRも下がった。USBケーブルをつないでいないので、これは写真。色々反射して見ずらいがそれはしょうがない。

ついでに、N1201SAで測ったものがこれ。以前の再掲ではなく、改めて測り直した。

完全一致とは行かないが、まぁ、こんなもの?どちらが正しいのかという問題もあるけれど、N1201SAは2.7GHzまでのアンテナアナライザなので、こっちの方が正しいと信じたいところ(それ以上の根拠もないわけだけど)。なお、N1201SAはPCとはそもそもつながらないので、写真で撮るしかない。

いずれにしても、これくらい高い周波数で測定する場合は、バッテリ駆動の方が良さそうという印象。

同軸ケーブル長

測定方法はこちら。

NanoVNAのTDR機能を使えば、同軸ケーブルの長さを測ることができる。PCソフト(NanoVNASaver)を使用して測る話はこちらの記...

いつものRG-58C/U 10mもの。

結果もいつもと同じ。

その他、雑感など

やはり、何と言っても、ディスプレイが大きくて見やすい。これは大きなメリット。

反面、大きいし、バッテリも大容量のため、重くなてってしまった。これはトレードオフだからしょうがない。

edy555氏のファームウェアが使えないがイタイ。氏の最近のファームウェアは機能が追加されているし、フォントも見やすいものが採用されている。

コネクタ側、ケースから「角」が生えており、プロテクタになっている。一見良さそうだけど、指がぶつかって使いづらい。キャリブレーション時にコネクタを何度も落としてしまった。

「角」は短いので、自作の「L/C測定アダプタ」の使用は支障はない。ただし、ケースが厚いのか、「L/C測定アダプタ」のゴム足がわずかに浮く。下に高さ調整用に何か敷いた方がいいかも。

NanoVNAのケースを作った際に、「余った土地」を利用してLやCを測定するアダプタと簡易キャリブレーションキットを作りました。 申込...

立てての使用は不安定。サイズが大きくなったこと、その割に薄いこと、ケースの側面が平らではないため。「1200MHz 2/3λヘンテナ」の測定時には何度も倒れそうになった。

と、まぁ、不満な点もあるけれど、やはり、でかいので見やすいし、1GHz超の特性も良好だし、とても気に入った。1200MHz帯用のアンテナアナライザとしてもちゃんと使えていそうだし。逆に、430MHz帯までしか使わないなら、従来のNanoVNAでも良いと思う。

同様の2.8インチモデルもあるようだけど、こっちは試していないので、詳細不明。


【補足】

NanoVNA-H4をNanoVNASaver(PCソフト)につなぐにはちょっとした工夫が必要。これについてはまた後日。

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