Analizador de antenas NanoVNA

Analizador de antenas del tipo VNA con pantalla tactil a color y muy pequeño. Tiene posibilidad de medir de forma reflexiva (parámetros de la antena) y transmisiva (atenuación entre la señal generada por CH0 y la recibida en CH1).
Es de fabricación china y se pueden encontrar en tiendas on-line. Es pequeño y la pantalla a color es bastante clara, quizás a pleno sol no se vea bien.
El envío incluía los tres conectores "tapon" para calibrar el medidor.
El rango de medida dice que llega hasta los 900 Mhz, realmente el generador llega a 300 Mhz. Es un generador de onda cuadrada por lo que tiene bastantes armónicos y se utilizan en las medidas a partir de 300 Mhz.

Como nos tienen acostumbrados los asiáticos cuando hacen "gadgets" para radioaficionados no diseñan nada nuevo,este diseño es originalmente de TAKAHASHI Tomohiro. Al igual que el diseño del Shark 100 creado por Melchor Varela (EA4AFB) del que han hecho muchas variantes de analizadores de antena.
Los autores donan como free software GNU sus diseños con todos sus datos constructivos y software por lo que no se podría tratar como copia de diseños.
Para economizar este VNA no tiene caja cerrada, usan unas tapas frontales y traseras quedando abierto por los lados .. como un sandwich.
He visto que hay dos modelos a la venta uno blanco y otro negro, a mí me parecen iguales con la única diferencia de las tapas de protección. Yo tengo el blanco.. el que tiene una lagartija rampante.

El diseño del japonés me parece muy original y práctico: utilizar un encoder de audio para la digitalización de las medidas, un oscilador doble muy económico y un proceso de mezcla para poder procesar las medidas en frecuencias de audio. Todo esta simplificación de hardware supone un gran complicación de software para el control y proceso de las señales.
Este VNA tiene un conector USB que carga la batería y permite la conexión con el PC con un programa que no he probado. Puedes cargar la batería con un cargador de teléfono móvil o la toma USB del PC.
Además del interruptor de encendido tiene un botón basculante para mover los marcadores y si tocas la pantalla en modo menú los items del menú .. pero es más operativo el menú usando la pantalla tactil.

Os habeis fijado que tiene batería? pero no funciona. Si conectas por el USB a cargar se enciende la luz azúl intermitente indicando carga (cuando termina la carga se queda fija) y mientras carga sí funciona y enciende. Al quitar la carga se queda la luz azul encendida 20 segundos y en ese tiempo este nanovna arranca prefectamente con la batería pero en cuanto se apaga la luz azúl ya no funciona.
El primer día parecía que la batería estubiera averiada, pero tenía la tensión correcta.
Una solución que encontré es utilizar un "power bank" para recargar móviles, permite arrancarlo y recargarlo .. pero es otro "chisme" más.
Afortunadamente estaban los esquemas, tanto del diseño original como de los cambios que introdujeron los chinos en este. En el diseño original la batería es de 5 voltios y en este la batería es de 3.7 voltios. Para conseguir los 5 voltios con esta batería de menos tensión se utiliza un circuito integrado que la carga y además tiene un sistema "switching" que la eleva a los 5 voltios necesarios para algunas partes del circuito.
Este circuito integrado IP5303 parece ser que necesita un pulsador para activarse (los únicos "datasheet" que he encontrado están en chino) y al menos en el mío no hay una detección de consumo,como sería lógico, que lo activara automáticamente o el consumo del circuito es tan pequeño que no lo detecta.
Efectivamente cuando a través de una resistencia de 10 KoHm pongo la pata 5 (KEY) del circuito integrado a masa se enciende la luz azul y arranca el VNA. Mi primer impulso es añadir un pulsador para controlar esto pero tenía que encontrar un pulsador pequeño y plano, y como no tengo ninguno lo he resuelto sin añadir otro botón.
Utilizando la posición de reposo no utilizada del interruptor de encendido y añadiendo un condensador electrolítico de 220 microfaradios que hace un consumo al estar descargado a través de la resistencia que le hace creer al circuito integrado que esta a masa como si fuera un pulsador. Además este condensador filtra la tensión cuando esta en marcha .. lo que no le viene mal, no he visto en la placa condensadores electrolíticos de filtro solo cerámicos. Supongo que será por coste.

Es bastante sencillo de soldar en la placa y no hay que despegar la batería. Los terminales a soldar están bastante accesibles y para el terminal negativo del condensador electrolítico lo más sencillo es soldarlo a la soldadura lateral de masa del conector USB. Como recomendación primero soldar la pata de la resistencia a la pata del conmutador y luego al integrado y primero el terminal negativo del condensador electrolítico a la masa del USB y luego a la patita del regulador, esto es para evitar tensiones en las delicadas patas de los componentes SMD cuando se doblan las patas de los componentes. Como suelo hacer siempre con estas MODS si no te gusta, simplemente con desoldar todo queda como estaba.

Para activar el VNA se necesitan dos movimientos del interruptor de encendido: en el primer encendido no se enciende nada,esperar un segundo para que descarge bien el condensador, al pasarlo a apagado se enciende la luz azul y al al encender de nuevo ya arranca el VNA. Con esto por fín es portatil y en las primeras pruebas va bastante bien comparado con un MINI VNA PRO.

La pantalla es pequeña, el sistema tactil de la pantalla es resistivo por lo que es sensible a la presión y si tienes "dedazos" como yo necesitarás un puntero especial para pantallas tactiles o un lápiz con la goma de borrar en un extremo y tocar la pantalla con el lado goma de borrar para no dañarla.

Utilización

Voy a comentar un poco el manejo, hay cosas que no se explican demasiado bién en el pequeño manual que se puede descargar de internet.
Voy a centrarme en el uso básico Calibración - Valores a mostrar - Frecuencia de trabajo .
Este VNA dispone de dos canales simultáneos para mostrar valores medidos, uno naranja y otro azul. Vereis en las fotos que yo lo he configurado para que en el canal naranja me muestre ROE y en azul FASE, las medidas son reales de mis antenas.

Este es el primer menú que aparece al tocar la pantalla al iniciar el VNA:

DISPLAY que parámetros queremos ver en cada canal naranja y azúl
MARKER la posición de las flechitas de pantalla, es más fácil usar el botón basculante.
STIMULUS Frecuencia central y ancho que saldrá en pantalla
CALL Calibración y guardado
RECALL/SAVE Guardar en memoria los parámetros de trabajo para luego llamarlos
CLOSE quitar el menú. (solo sale en el menú principal, en los demás sale BACK =atrás)

Calibración: Calibrar el medidor, para esto se usan los tres conectores SMA tipo "tapon" que vienen con el VNA: uno abierto, otro cortocircuitado y otro con carga de 50 oHms.
Selecionando CALL y el submenu RESET se borran los datos de calibración en uso, es conveninte hacerlo para que permita recalibrarlo completo.
El submenu CALIBRATE muestra las opciones de la foto. Las que estan en negrita no permite recalibrarlas porque ya tienen un dato, para recalibrar todo usar la anterior opción RESET.
Calibracion En conector CH0: Poner tapón sin pincho (abierto) pulsar OPEN / poner tapón cortocircuitado pulsar SHORT / poner el tapón más gordito (50 oHms) pulsar LOAD
Poner el tapon de 50 oHms en CH1 y pulsar ISOLN / si tienes un cable con dos conectores SMA une CH0 y CH! y pulsa THRU, si no tienes no es necesaria esta medida por el momento.
Pulsa DONNE y te dara a elegir entre SAVE 0 a SAVE 4 que son posiciones de memoria para guardar,la que usa por defecto al encender el la 0.

Las flechitas del MARKER de pantalla permiten seleccionar un valor que se muestra arriba, se mueven con el botón basculante marcado como "M".

Una cosa que no dice el manual es que cuando guardas una configuración (frecuencia/span..) con RECALL/SAVE en una posición de memoria hay que guardar una calibración en la misma posición de memoria. Esto esta bién, si en la posición 3 RECALL/SAVE guardo una configuración para 435 Mhz también carga la calibración guardada en la posición 3.
Las posiciones de memoria 0 son las que se usan al arrancar el medidor, puedes guardar la que uses más habitualmente.

Frecuencia de trabajo: Al ser un visualizador panorámico en la pantalla no se muestra una sola frecuencia, puedes ver un rango de frecuencia de kilociclos a megaciclos. El método de ajustar la frecuencia es seleccionar un frecuencia central y una amplitud (SPAN) por arriba y por abajo de esta frecuencia central. Por ejemplo: si seleccionamos 7 Mhz de frecuencia central y 2Mhz de amplitud, en la pantalla se verá desde 6 Mhz a 8Mhz.
El acceso desde el menú principal es con el item STIMULUS, pulsando en el submenú CENTER se ajusta la frecuencia central y pulsando SPAN el ancho total mostrado en la pantalla.
Los items START y STOP permiten definir el inicio y final del rango mostrado pero me parece más sencillo usar la forma CENTER y SPAN.
CW FREQ genera una portadora sin barrido para usar el nanoVna como generador pero ojo que es onda cuadrada y con muchos armónicos para pensar en ajustar bien un receptor.
BACK vuelve al menú anterior.

Al pulsar los menús anteriores aparece en la linea de abajo la frecuencia, tocando cualquier digito se pone en rojo y con el botón basculante suben y bajan las cifras. Tocando en el lado blanco derecho aparece este editor más práctico.
Puldando K=kilohercios,M=Megaercios,G=gigahercios.
Puedes poner 14+M para definir la frecuencia central en 20 metros.

Parametros a mostrar en pantalla: La pantalla puede mostrar simultáneamente dos valores, una en el canal naranja y otro en el canal azul. Con la opción DISPLAY y el submenú TRACE seleccionamos primero sobre qué canal vamos a trabajar, naranja 0 o azul 1. Es importante tenerlo claro porque luego no se indica.
Al seleccionar el canal da la opción de apagarlo y utilizar solo uno, si quieres ver los dos pulsa BACK.
Volvemos al menu anterior con BACK y seleccionamos FORMAT donde sale una lista para elegir la función que tendrá este canal previemente seleccionado.

LOGMAG Cuando se usan los dos puertos mide atenuación
PHASE Medida de fase de la antena
DELAY Retardo usando los dos puertos
SMITH Muestra los resultados en formato de Smith chart
SWR Relación de ondas estacionarias

Una vez que tengas seleccionada la frecuencia de trabajo y SPAN, calibrado a esa frecuencia y tus modos preferidos puede ser que quieras guardar todo esto en memoria .. RECALL/SAVE - SAVE y usa una posición. La 0 es la que cargará cuando arranque. Si después quieres cargar otra memoria debes ir a RECALL/SAVE - RECALL y la posición de 0 a 4. En otras versiones la opción SAVE esta en la opción CONFIG.

Hay opciones que no he comentado como marcadores y opciones o escalas, pero espero que esto te ayude a comenzar el uso de este ingenioso "gadget" para los radioaficionados.

Carga de software

Descargar el programa de STm para comunicarse con el procesador. Instalarlo, con esto también instala los drivers de Windows.
Encender el NanoVNA en modo DFU conectado al PC mediante USB para carga descarga de software. Si tienes la versión que has visto en mis páginas con dos canales (naranja/azul) tendras que cruzar unos contactos que lleva en la placa y encenderlo a la vez. La versión de 4 canales lleva una opción de menú CONFIG-REINIT-DFU que ya lo prepara.
Iniciar el programa DFU, debe salir activa la opción "available DFU device" que indica que ha conectado con NanoVNA. Si no sale deberás reiniciar el NanoVNA en modo DFU y recargar el programa hasta que veas la opción activa.
Selecionar el programa a descargar con el pulsador CHOOSE
Pulsar UPGRADE para enviarlo, una ralla verde indica el proceso, cuando termine reiniciar el NanoVNA y al momento deberíais ver la nueva versión. A veces es necesario dejarlo unos segundos con la pantalla en blanco o volver a apagar-encender para que acabe de arrancar.

Como a veces es dificil encontrarlos os dejo las dos versiones ya convertidas en formato DFU que es lo que usa el programa de STm.
La versión base con dos canales pero con texto más grande y más fácil de ver en el exterior. Muy adecuado para usar NanoVNA sin PC.
Otra versión más completa con cuatro canales y más funciones pero el formato en pantalla es muy pequeño, está mejor para usarlo con PC.

DFU utilidad

Utilidad del fabricante STm para gestionar el microprocesador.

Dos canales.

Versión con dos canales y caracteres grandes.

Cuatro canales.

Versión con cuatro canales y caracteres pequeños.