DG2MDJ, Wolfgang Hartmuth

QTH: Augsburg 469m asl * JN58LJ * ITU 28 * WAZ 14 * DOK T19

NanoVNA


Inhalt



NanoVNA
NanoVNA an einer 2m/70cm-Vertikalantenne

Einleitung

Funkamateure, die gerne mit Antennen experimentieren oder selbst HF-Schaltungen aufbauen benötigen meist einen Vektoriellen Netzwerkanalyser, VNA. Kommerzielle Geräte haben meist einen Preis im vierstelligen bis fünfstelligen Bereich, daher praktisch unerschwinglich für den Hobbyisten. Seit einiger Zeit ist auf Ebay und Amazon ein sehr günstiger VNA verfügbar, der NanoVNA. Natürlich kann das kleine Gerät, preislich im zweistelligen Bereich, mit den kommerzielle Geräten nicht mithalten. Die Ergebnisse, die mit dem NanoVNA erzielt werden, können sich aber durchaus sehen lassen und sind für den Hobbyisten brauchbar.
Je nach Quelle ist im Lieferumfang folgendes enthalten:

  • Der NanoVNA selbst
  • Zwei Pigtails mit beidseitigem SMA-Stecker
  • Ein Adapter SMA f-f
  • Ein Kalibierset, bestehend aus einem Kurzschlußstecker, ein offener Stecker, ein Stecker mit 50Ω Widerstand
  • Ein USB-C Kabel

Spezifikation

Hier eine Spezifikation des NanoVNA, soweit bekannt:


Merkmal Spezifikation
Frequenzbereich 0.05MHz ... 900MHz
Frequenzbereich (nach update) 0.05MHz ... 1500MHz
50kHz-300Mhz Dynamic 70dB
300MHz-600Mhz Dynamic 50dB
600MHz-900Mhz Dynamic 40dB
Ausgangsleistung -13dBm bis -9dBm
Spannungsversorgung USB-C, interner AKKU 400mAh
Anzahl Messpunkte 101, fest
Datenaustausch USB-C
Datenexport Touchstone Format
Display 2.8" Touch Display 320x240

Hinweise zur Anwendung

Vor der ersten Messung muss eine Selbstkalibrierung mit dem mitgelieferten Kalibrierset durch geführt werden. Die Kalibrierung ist im Handbuch gut beschrieben.

Mit Hilfe einer PC-Software für Windows kann der NanoVNA gesteuert werden und es können Daten exportiert werden. Damit können mit dem Gerät schnell unbekannte, selbst gebaute Antennen oder Filter ausgemessen werden. Es können nicht nur Antennen ausgemessen werden, sondern es können zusätzlich folgende Messugen durchgeführt werden:

  • Kapazitäten, Induktivitäten
  • Ermittlung von Kabellängen und Verkürzungsfaktoren
  • Kabelbruch ermitteln
  • Messung von Filtern
  • Bedingte Nutzung als Spektrumanalysator
  • Nutzung als Dipmeter
  • Und vieles mehr ...

Beispielmessungen

Das folgende Bild ist ein Screenshot der Software nanovna für Windows PC. Der NanoVNA wird mit dem USB-Kabel mit dem PC verbunden. Über den Gerätemanager kann man feststellen welchen COM-Port der NanoVNA benutzt, dieser wird in der Software entprechend eingestellt. Jetzt kann man die gewünschten Parameter für Messung eingeben und die Daten ausgelesen werden.


Software NanoVNA
Software NanoVNA

Beispielmessungen

Die Messungen wurden an einer 2m/70cm Vertikalantenne durchgeführt. Der NanoVNA wurde im Shack an das Antennenkabel angeschlossen.


SWR Diagram Smith Diagram
SWR Diagram
Smith Diagram

Hinweise zu Software

Linux Software

Für Linux gibt es lediglich ein Python Skript. Bevor das Skript benutzt werden kann, muss es erst vom DOS- in das UNIX-Format (Zeilenende). Außerdem müssen die in der Datei requirements.txt genannten Module installiert werden. Hinweise dazu findet man in der Datei README.md. Nun kann das Skript für eine Messung aufgerufen werden, dabei nicht der Parameter -P <port> vergessen. Das Skript kann auch als Ausgangspunkt für eigene Python Skripte dienen, z.B Erweiterung um eine GUI mit pyqt, pyside oder den in Python eingebauten GUI-Elementen.

Links zu Software, Handbuch

Hinweise zu Firmwareupdate

Firmware Updates

Auf Github kann die jeweils aktuelle Firmware heruntergeladen werden. Unter Linux ist das Kompilieren und aufspielen der Firmware nicht sehr schwer. Man folgt am Besten der Beschreibung. Bei meinem NanoVNA hat der Firmwareupdate auf Anhieb geklappt, wie man am Mitschnitt der Terminalausgabe erkennen kann. Das Programm zum Programmieren der Firmware findet man hier.

Ausgaben beim Flashen des NanoVNA. Zu beachten ist, dass das Programm "dfu-util" mit root-Rechten gestartet wird:

        wh@dg2mdj-3:~/Projekte/Software/NanoVNA> sudo /usr/local/bin/dfu-util -d 0483:df11 -a 0 -s 0x08000000:leave -D build/ch.bin
        dfu-util 0.9

        Copyright 2005-2009 Weston Schmidt, Harald Welte and OpenMoko Inc.
        Copyright 2010-2019 Tormod Volden and Stefan Schmidt
        This program is Free Software and has ABSOLUTELY NO WARRANTY
        Please report bugs to http://sourceforge.net/p/dfu-util/tickets/

        dfu-util: Invalid DFU suffix signature
        dfu-util: A valid DFU suffix will be required in a future dfu-util release!!!
        Opening DFU capable USB device...
        ID 0483:df11
        Run-time device DFU version 011a
        Claiming USB DFU Interface...
        Setting Alternate Setting #0 ...
        Determining device status: state = dfuERROR, status = 10
        dfuERROR, clearing status
        Determining device status: state = dfuIDLE, status = 0
        dfuIDLE, continuing
        DFU mode device DFU version 011a
        Device returned transfer size 2048
        DfuSe interface name: "Internal Flash  "
        Downloading to address = 0x08000000, size = 97072
        Download        [=========================] 100%        97072 bytes
        Download done.
        File downloaded successfully
        Transitioning to dfuMANIFEST state
        wh@dg2mdj-3:~/Projekte/Software/NanoVNA>
        

SMA-Adapter für Experimente

Hat man eigene Schaltungen oder eine Spule so ist die Verbindung zum NanoVNA nicht ganz einfach. Ein Adapter kann hier helfen. Der Adapter hat zwei SMA-Buchsen, die mit SMA-Kabeln mit dem NanaoVNA, sowie zwei 4-polige Buchsenleisten. An der Buchsenleiste können nun Bauteile, Filter, o.ä. aufgesteckt und gemessen werden können. Einen SOLT-Satz zur Kalibrierung müsste man selbst herstellen. Die KiCAD Designdaten können hier heruntergeladen werden. Nach dem Auspacken der Datei, entsteht eine neues Verzeichnis sma-adapter. Um das Projekt selbst bearbeiten zu können, müssen die Pfade zur Locallib (projektspezifische Bibliothek) angepasst werden. Da die Baugruppe noch nicht vorliegt, können noch Änderungen einfließen.

SMA-Adapter
3D Darstellung des SMA-Adapters

Last modified: 2020-09-10 17:42:05 UTC