7. November 2024
Der NanoVNA ist ein Vektor-Netzwerk-Analyzer (VNA) als kompaktes Messgerät, das dazu verwendet wird, die Eigenschaften von Hochfrequenznetzen zu analysieren. Es misst die Reflexion, Übertragung, Impedanz und andere Parameter von Netzwerken. In der einfachsten Version (Version 1) kann der NanoVNA Frequenzen von 50 kHz bis 900 MHz abdecken. Diese Geräte sind essenziell für das Design und die Optimierung von Antennen, Filtern und HF-Verstärkern. Der NanoVNA arbeitet mit der 50-Ohm-Technik.
Ein Vektor-Netzwerk-Analyzer untersucht, wie sich Signale in einem Netzwerk verhalten, indem er sowohl die Amplitude als auch die Phase des Signals über einen Frequenzbereich analysiert. Dies ermöglicht es, präzise Messungen an Filter oder Antennen zu erhalten und Anpassungen vorzunehmen, um eine optimales Design zu gewährleisten. Der NanoVNA kann für die Bestimmung des Stehwellenverhältnisses (SWR), die Identifikation von Resonanzfrequenzen und die Analyse von Frequenzgängen verwendet werden.
Der NanoVNA ist ein Vektor-Netzwerkanalysator (VNA) und kein Skalar-Netzwerkanalysator (SNA). Das bedeutet, dass der NanoVNA sowohl die Amplitude als auch die Phase von Signalen messen kann. Damit lassen sich komplexe S-Parameter wie S11 (Reflexionsfaktor) und S21 (Übertragungsfaktor) analysieren. Im Gegensatz zu einem SNA enthält ein VNA einen Richtkoppler. Ein Richtkoppler ist ein passives HF-Bauteil, das ein Signal in zwei unterschiedliche Wege teilt. Dies ermöglicht die gleichzeitige Messung der reflektierten und übertragenen Signale in einem System.
Der NanoVNA hat einen eingebauten Akku. Er lässt sich mit dem mitgelieferten USB-Kabel aufladen. Ein USB-Steckernetzteil gehört nicht zum Lieferumfang.
Auf dem Touchscreen war noch die Schutzfolie vorhanden. Sie lässt sich abziehen, wenn man den oberen Rahmen abschraubt. Als Stift verwende ich ein Wattestäbchen mit entfernter Watte.
Die Marker zum genauen Ablesen der Messwerte lassen sich mit dem Stellrädchen verstellen, das man nach links oder rechts verschieben kann. Erst wenn man dies weiß, kann man den NanoVNA auch im Freien als SWR-Messer für den Antennenbau einsetzen.
Anleitungen für die verschiedenen Versionen des NanVNA gibt es auf
https://www.gunthard-kraus.de/
https://groups.io/g/nanovna-users
Hier steht alles, was man wissen muss und noch viel mehr, insbesondere über die Kalibirierung vor der ersten Inbetriebnahme. Auf Youtube findet man jede Menge Videos auf Englisch und Deutsch, die den Umgang mit dem NanoVNA erklären.
Optional lässt sich der NanoVNA über eine Software bedienen. Diese Software gibt es auf https://nanorfe.com/nanovna-v2-software.html. Die Software ist nicht notwendig. Sie erleichtert allerdings das Ablesen und die Bedienung.
Smith-Diagramm: Der NanoVNA beherrscht als Darstellungsform auch das praktische Smith-Diagramm. Videos erklären seinen Aufbau und wie man es liest:
Leicht verständlich und schrittweise erklärt für Einsteiger. Sehr empfehlenswert.
Das Smith-Diagramm in der Hochfrequenztechnik für Vorbelastete im Schnellverfahren erklärt.
Diese beiden Videos haben mir für den Einstieg gefallen. Auf Youtube findet man jede Menge Beispiele zur Vertiefung.
Mehr zur theoretischen Einführung in die Hochfrequenztechnik findet man in der Youtube-Playlist https://www.youtube.com/watch?v=Dz8dXNNh60Q&list=PLw4ovrnDAaquQ-ktv2p5CZmQt1wlmQ9j0
Anleitung Installation NanoVNA Saver für Ubuntu: https://chatgpt.com/share/672a46e2-e148-8013-9a5e-6ed38162366c Hat bei mir fast funktioniert. Allerdings mussten noch ein paar Abhängigkeiten nachinstalliert werden. Das Programm läuft wunderbar auf einem 10 Jahre alten Laptop.
Der Darstellung von Filterkurven und des SWR sind fast schon selbsterklärend. Wer sich tiefer in die Materie einarbeiten will, findet im Internet jede Menge Informationen über komplexe Zahlen, Leitungstheorie, Streuparameter und das Smith-Diagramm. Der NanoVNA ist in dieser Hinsicht auch ein nützliches Instrument, um Theorie und Praxis zu verknüpfen.
NanoVNA als Messsender: Der NanoVNA lässt sich in der Stellung CW auch als frequenzstabiler Messsender betreiben. Dadurch ergeben sich viele weitere Möglichkeiten. Der NanoVNA erzeugt ein Rechtecksignal. Hier auf dem nachfolgenden Foto ein 1 MHz-Signal unter Verwendung eines 50 Ohm Abschlusswiderstand am Oszi-Eingang, Tastkopf 1:1, Amplitude 60 mVss:
Es ist egal, ob mit oder ohne Abschlusswiderstand. Es ist immer ein Rechteck. Bei 100 kHz hat das Rechtecksignal eine Dachschräge. Das macht aber nichts. Ich nehme an die Firmware rechnet die Oberwellen wieder heraus. Anders kann ich mir das nicht erklären. Mein alter skalarer Netzwerktester vom FUNKAMATEUR aus dem Jahr 2006 erzeugt übrigens einen Sinus. Damals war die Rechenleistung noch nicht so hoch, um mittels DSP ohne weiteres die Oberwellen „wegzurechnen“.
Welche Varianten des NanoVNA gibt es? Das nachfolgende Video erklärt die Entwicklungsgeschichte des NanoVNA und welche Varianten inzwischen auf dem Markt erhältlich sind, was sie kosten und was sie können.
Welche Varianten des NanoVNA gibt es und welcher passt zu mir?
HF-Filterberechnungsprogramme:
http://www.ke5fx.com/aadeflt.htm oder https://w1hue.org/filter.html
Ringkernrechner:
https://www.dl0hst.de/mini-ringkern-rechner.htm
Berechnung von einlagigen kernlosen Spulen:
https://www.electronicdeveloper.de/InduktivitaetLuftEinl.aspx