Anténne analyzátory

Čo je to anténny analyzátor

Anténny analyzátor je zariadenie pomocou ktorého bez nutnosti iných pomocných zariadení sme schopní analyzovať antény v určitom frekvenčnom spektre. Výsledky ktoré nám poskytne by nám mali čo to povedať o danej anténe a to hlavne či rezonuje tam kde chceme a ak nie aké parametre z hľadiska impedancií v danom frekvenčnom úseku má na základe čoho vieme usúdiť ako ďalej v ladení antény pokračovať. V minulosti keď podobné zariadenia boli v dôsledku veľmi vysokej ceny pre väčšinu rádioamatérov nedosiahnuteľné sme boli nútení vystačiť si s PSV meracím prístrojom no dnes sa dajú zohnať tieto prístroje v porovnateľných cenách ako PSV metre ale pritom úžitková hodnota je niekoľko násobne vyššia.

Aký je rozdiel medzi PSV metrom a anténnym analyzátorom

Po technickej stránke sú to dva hlavné rozdiely. PSV meter je čiste pasívne zariadenie ktoré vie zmerať výkon resp. pomer medzi výkonom priamej a odrazenej vlny. Znamená to teda že pre svoju činnosť vyžaduje zdroj VF signálu ktorým býva spravidla transceiver. Naopak anténny analyzátor je vybavený ako meracou časťou tak aj generátorom VF signálu tzn že pre svoju činnosť nevyžaduje ďalšie zariadenia. Druhý rozdiel spočíva v princípe merania a teda aj v tom akú informáciu nám dokáže sprostredkovať. PSV meter je čisto skalárny merací prístroj zatiaľ čo anténny analyzátor je vektorový merací prístroj a je to v podstane lacná obdoba VNA (vector network analyzer) meracieho prístroja.

Aký je rozdiel medzi skalárnou a vektorovou veličinou

Jednoducho povedané asi ako medzi kompasom a GPS prijímačom. Skalárna veličina hovorí o tom aká je veľká napr. vzdialenosť k objektu ale nič nehovorí o tom ktorým smerom je objekt od nás umiestnený. Alebo ako v prípade kompasu vieme to povedať aj opačne a to že vieme ktorým smerom ale nevieme ako ďaleko. Naopak vektorová veličina nám povie ktorým smerom ale aj ako ďaleko je objekt umiestnený tzn že okamžite máme predstavu kde sa presne daný objekt nachádza. Keďže pri meraní antén meriame ich impedanciu a tá je vektorová veličina meranie skalárnej hodnoty (PSV metrom) nám povie iba to ako ďaleko sa od rezonancie nachádzame ale nevieme ktorým smerom sa v ladení vydať. V prípade vektorovej meracej metódy anténnym analyzátorom sa dozvedáme hodnotu impedancie vo vektorovom tvare čiže vieme presne ktorým smerom sa pri ladení vydať. Vo väčšine prípadov však väčšina z nás bude iba jemne dolaďovať už vypočítané antény ktoré sú už vyrobené príp. navrhnuté tak aby ich rezonancia bola zhruba v miestach kde to čakáme a z toho dôvodu nás až tak nebude zaujímať presná vektorová hodnota danej impedancie inými slovami reálna a imaginárna zložka impedančného vektora ale iba skalárna hodnota PSV a teda skôr využijeme výhodu že anténny analyzátor je zároveň aj zdrojom VF signálu a teda uvítame že nemusíme na strechu so sebou nosiť okrem meracieho prístroja ešte aj TRX.

Z čoho sa skladá anténny analyzátor

Anténny analyzátor sa skladá z :

• frekvenčne preladiteľného zdroja VF signálu ktorý má sínusový priebeh a definuje ho rozsah frekvencií v ktorom je schopný sa preladiť, ďalej určitá výstupná úroveň signálu ktorej veľkosť prispieva k dynamike merania a nakoniec istá miera kvality sínusového priebehu (sínusový signál s minimom vyšších harmonických) výstupného signálu ktorý sa nesmie príliš meniť počas celého merania a ani v závislosti na typu záťaže.
• VF mostíka pomocou ktorého sa ďalej merané údaje vyhodnocujú
• Riadiaceho systému ktorý ladí zdroj signálu a zároveň vyhodnocuje informácie z VF mostíka na základe čoho potom vypočíta konkrétnu hodnotu impedancie vo vektorovom formáte ako aj PSV a iné veličiny.
• Zobrazovacej jednotky (alfanumerický display alebo grafický display, analógová merací prístroj a pod.)
• Zdroja napájania a ostatných prispôsobovacích obvodov

Pre presnosť nameraných údajov je potrebné aby každý z týchto obvodov bol navrhnutý čo možno najoptimálnejšie pretože chyba v každom z obvodov sa značne podieľa na skreslení nameraného výsledku.

Čo všetko je možné s pomocou anténneho analyzátora merať

Pomocou anténneho analyzátora je možné merať obrovské množstvo veličín a je na hardwarovom a taktiež aj softwarovom vybavení jednotlivého modelu čo všetko nám ponúkne.

Býva to :

• PSV
• Impedancia, rezistencia, reaktancia a fáza
• Meranie impedancie, útlmu a dĺžky koaxiálneho kábla
• Meranie kapacity a indukčnosti
• Meranie LC trapov (paralelný rezonančný obvod)
• Meranie frekvenčnej charakteristiky a útlmu filtrov (modely s oddeleným výstupom a vstupom)
• Vytvorenie frekvenčnej závislosti jednotlivých meraných parametrov antény v širokom frekvenčnom rozsahu vykreslením v grafe (modely s grafickým displayom alebo pripojením na PC)

Aké typy sa vyrábajú príp. je ho možné skonštruovať aj doma

Anténne analyzátory sa vyrábajú v rôznych cenových kategóriách, s rôznymi parametrami čo do pestrosti meraných parametrov tak aj v rôznej kvalite a presnosti nameraných údajov a hlavne pre rôzne frekvenčné pásma. Rádioamatéri potrebujú vo väčšine prípadov obsiahnuť pásmo KV zhruba od 1.8MHz do 50MHz potom pásmo VKV od 144MHz do 146MHz a nakoniec pásmo UHF od 430MHz do 440MHz. Tak široké spektrum frekvencií vie obsiahnuť len minimum meracích prístrojov a tak sa v tomto prípade nezaobídeme bez min 2 anténnych analyzátorov (jeden pre KV a druhý pre VKV/UKV pásmo). Okrem frekvenčného rozsahu a kvality spracovania sú tu ešte rozdiely aj v SW vybavení. Niektoré staršie prístroje umožňujú iba ručné ladenie a sledovanie aktuálnej nameranej hodnoty (neumožňujú grafické vyhodnotenie závislosti antény v širokom frekvenčnom spektre). Iné i napriek tomu že nedisponujú grafickým displayom už majú funkciu automatického skenovania príp. pripojenia na PC kde sa dajú hodnoty vyexportovať napr. do excelu ale sú aj prístroje s grafickým displayom kde frekvenčnú závislosť ihneď vidíme príp. aj modely s farebným a dotykovým displayom. Na výber je niekoľko možností záleží na našej peňaženke pre ktorú sa rozhodneme. Pamätajte však na to že akokoľvek pekne vyzerajúci prístroj s mnoho funkciami v prípade že nemá dobre zvládnutý VF hardware sa ani zďaleka nevyrovná obyčajnému modelu ktorý meria presnejšie. Čo sa týka domácej stavby možné to je. Existujú voľne dostupné konštrukcie ale týchto open projektov sa už chopili Číňania a mnohokrát sa finančne neoplatí takýto projekt vyrábať doma keďže na ebay, aliexpresse a pod. sa dajú zohnať za zlomok obstarávacej ceny materiálu a plošných spojov už hotové analyzátory i keď mnohokrát problémové. Ako zaujímavé riešenie je tu možnosť zakúpenia takéhoto výrobku a potom domáce prerobenie a doladenie istých častí ktoré sú v lacných čínskych klonoch mnohokrát zanedbané.

Záver

Anténny analyzátor je nepostrádateľný pomocník pri ladení či stavbe antén. Okrem bežného merania impedancie a PSV nám mnohokrát vie nahradiť aj iné meracie prístroje ako merač indukčnosti, kapacity alebo dokonca aj GDO (grid dip oscilator alebo sací merač rezonancie) ktorý sa dá využiť napr. pri bezkontaktnom meraní trapov. Ako to už býva zvykom v prípade nekvalitného prevedenia či zlého návrhu nám môže anténny analyzátor tým že nám sprostredkuje nepravdivé informácie viac poškodiť ako pomôcť. Nabudúce si povieme niečo o tom ako upraviť jeden krátkovlnný anténny analyzátor ktorý sa dá kúpiť za primeranú cenu ale v istých prípadoch nás môže nemilo prekvapiť.