Radio club de CAEN

 

 

Premiers pas avec le NanoVNA V2 (version 3GHz)

par Jacques, F1BHL

  

 

 

Ce mois-ci (Juin 2020), j'ai commandé en Chine le NanoVNA V2 (Vector Network Analyzer) qui couvre officiellement la gamme 50 KHz à 3 GHz. Le prix est de 60 USD.
Il est possible d'en acheter un et de trouver tous les outils nécessaires à l'adresse Web suivante :

https://www.tindie.com/products/hcxqsgroup/nanovna-v2/


Les frais de port sont un peu chers mais c'est très rapide : 6 jours après la commande le NanoVNA était entre mes mains.
Je l'ai commandé sans aucune option car j'avais déjà le kit de calibration avec la première version du NanoVNA (limitée à 900MHz).
Pour ceux qui ne disposent pas de ce kit, il est absolument nécessaire de commander le kit de calibration: câble SS405 x2 + kit de calibration SOLT. Le coût est de 10 USD.

Aucun câble USB n'est fourni mais un câble de charge / USB standard pour smartphone est compatible.
Aucune batterie interne n'est installée mais elle n'est pas nécessaire pour une utilisation avec un PC. Notez qu'il est possible d'en installer une.
L'écran LCD est très petit 6cm x 4cm et un outil est fourni pour cliquer dessus.
J'ai fait le choix de ne pas l'utiliser et de connecter le NanoVNA directement sur un PC fonctionnant sous Windows 10.

Pour ce faire, vous devez d'abord installer le pilote: "Cypress USB Serial driver". Je l'ai fait mais je ne suis pas sûr qu'il soit nécessaire, selon la configuration du PC.
Le pilote peut être trouvé en téléchargeant le soft NanoVNA-QT.
Ensuite, vous devez installer le logiciel NanoVNA-QT.
Vous pouvez vous référer au guide de l'utilisateur en pdf UG1101 S-A-A-2 d'OwOComm qui semble bien fait.

Lorsque vous connectez le câble USB, 3 LED rouges s'allument et une clignote 1 fois par seconde.
Poussez le petit interrupteur sur le côté gauche sur "ON". Deux LED bleues s'allument et le NanoVNA démarre.
Lorsque la boîte de dialogue USB avec le PC fonctionne, l'écran LCD du NanoVNA passe au "NanoVNA V2-2 USB MODE" et n'est plus utilisable lui-même.
L'affichage sur le PC est très agréable (voir les photos jointes ci-dessous).

Une chose qui n'est pas très évidente est de trouver où il est possible de changer la plage de balayage: cliquez sur "Device" dans la barre supérieure et sélectionnez "Sweep parameters".
Ici, vous pouvez sélectionner la fréquence de départ et d'arrêt ainsi que le nombre de points d'analyse (sélectionnez 100 points ou 200 points, la valeur par défaut de 50 points ne suffit pas).
Bien sûr, plus le nombre de points est élevé, plus le temps de balayage est long.

Démarrage du logiciel :


Lorsque le logiciel est lancé, cliquez sur "Device" dans la barre supérieure puis dans le tableau "Select Device", cliquez sur le port COM affiché (COM7 dans mon cas mais en fonction de la configuration de votre PC) Normalement, vous devriez voir une animation des courbes affichées.

Procéder à la calibration :


La calibration est très importante. Elle doit être refaite à chaque fois que vous modifiez la plage de balayage.


Heureusement, vous pouvez enregistrer la calibration et la rappeler pour des mesures répétitives.


Cliquez d'abord sur "Clear" puis sur "Clear measurements".


Choisissez le type de calibration: c'est SOL (1 port) si vous voulez mesurer un TOS uniquement (pour une antenne) ou SOLT (T / R) si vous voulez mesurer un filtre ou un amplificateur.


Commencez la calibration avec le connecteur SMA "SHORT" (court-circuit) branché sur le port gauche. Cliquez sur SHORT dans le menu de calibration.


Attendez que la case "SHORT" vire au bleu au lieu du gris. Cela peut prendre 20 secondes le temps que toute la plage de balayage soit couverte.


 

  
 

 
 

 

SMA "SHORT"

 

  
 

 
 

 

SMA "OPEN"

 

  
 

Branchez ensuite le connecteur SMA "OPEN" (circuit ouvert) sur le port gauche. Cliquez sur "OPEN" et attendez.

 

Branchez ensuite la charge 50 ohms SMA et cliquez sur "LOAD".


Enfin, connectez un câble entre le port gauche et le port droit et cliquez sur "THRU". Lorsque le boîtier THRU prend la couleur bleue, la calibration est terminée.


Cliquez sur "APPLY" pour entrer la calibration.


Le NanoVNA est maintenant opérationnel. Si vous avez sélectionné sur l'affichage "mag (S11)" pour la courbe rouge et "mag (S21)" pour la courbe bleue, la courbe bleue sera à peu près plate aux environs de zéro dB et la courbe rouge (ROS) à plus de 15 dB pour les très hautes fréquences (2 GHz par exemple), nettement plus pour les basses fréquences.

 

  
 

 
 

 

Test Return Loss de l'atténuateur 10 dB seul

 

  
 

 
 

 

Test Return Loss de l'atténuateur 10 dB

 

  
  Une bonne astuce pour vérifier si l'étalonnage a réussi : déconnectez le câble du port gauche et mettez un bon atténuateur SMA 6dB seul : le "Return loss" (courbe rouge) sera de l'ordre de 12dB.
C'est parce que l'énergie passe d'abord par l'atténuateur (perte de 6 dB), puis comme elle rencontre un circuit ouvert, toute l'énergie retourne au port d'entrée (6 dB de plus).
Le même test peut être fait avec un bon atténuateur de 10 dB, dans ce cas, la perte de retour est d'environ 20 dB.

Les images ci-dessous montrent la réponse d'un filtre à 9 cellules centré à 2423 MHz.
 		  
 

 
 

 

Mesure du filtre à 2400 MHz

 

  
 

 
 

 

Réponse du filtre à 2423 MHz

 

Pour les fans, l'abaque de Smith est également affiché.

Ci-dessous, trois copies d'écran issues du NanoVNA V2, dans la bande 144 à 144.5 MHz :
 

  
 



 

  
  La 1ère avec une charge 50 ohms sur le port d'entrée :


On observe le point pile au centre de l'abaque sur la ligne des résistances pures. Le point central est normalisé à 1 pour 50 ohms.
On peut lire la valeur de l'impédance tout en haut à gauche de la copie d'écran.

 

  
 

 
 

 

La 2ème avec un court circuit sur le port d'entrée :


Le point est situé à l’extrême gauche de l'abaque puisque c'est l'impédance zéro.

 

  
 

 
 
La 3ème avec un filtre 144MHz inséré entre les 2 ports :
On observe une impédance peut éloignée du cercle 50 ohms (57 ohms) et légèrement capacitive car située dans la moitié inférieure de l'abaque. Le filtre est bien adapté dans la bande.

Pour ceux qui veulent en savoir plus sur l'abaque de Smith, on trouve une description simple sur le site suivant :

https://f5zv.pagesperso-orange.fr/RADIO/RM/RM23/RM23p/RM23p01.html

Et beaucoup plus fouillée sur le site ci-dessous :

https://on5vl.org/abaque-de-smith-outil-mysterieux-outil-demystifie-2/

 		  
 

Conclusion :


Ce petit appareil est un équipement très étonnant qui peut être extrêmement utile pour tous les amateurs, ceci avec une bonne précision.


Officiellement, la plage est de 50 KHz à 3 GHz mais il est possible de l'utiliser jusqu'à 4,4 GHz. Pour info, j'ai fait des mesures correctes entre 4 et 4,4 GHz.

 

  

 

 

   

73 à tous

Jacques, F1BHL

  
 

 

 

  
 

Mis à jour le 25/06/2020