
De eerste nanoVNA die ik kocht was een heel goedkoop, chinees apparaat (SAA-2). Het deed wat het moest doen maar ik vertrouwde het toch niet helemaal. Om antennes te testen en dergelijke voldeed het prima. Het had de neiging om vast te lopen op meer complexe taken. Daarom kocht ik een paar jaar geleden de nanoVNA-H waarover veel meer geschreven werd. Het was een stabiel machientje wat deed dat ik er van verwachtte.
Maar onlangs kwam ik er achter dat bij lage impedanties tussen poort 1 en 2 er resultaten kwamen die niet klopten met wat ik berekende (zie appendix). De absolute waarde voor S11 was altijd correct, de afwijkende waarden werden alleen gevonden voor de absolute waarde van S21. Ik kon het probleem vastleggen met twee metingen:
- Poorten 1 en 2 doorverbonden en een weerstand van 50Ω (load connector aan T-stuk) parallel. Bij metingen kreeg ik 0.5 dB meer dan de berekende waarde.
- Tussen poort 1 en 2 een weerstand van 50Ω in serie. Bij deze situatie kreeg ik juist 0.5 dB minder dan berekend.
Ik had geen idee wat ik hiermee aan moest en dus vroeg ik het Owen Duffy, die veel over de toepassingen van nanoVNA schrijft. Hij suggereerde mij om nieuwe firmware te installeren. Nou had ik dat nog nooit gedaan. Bij de eerste machine dorst ik het niet; geen vertrouwen dat de machine na de update nog goed zou werken. Bij deze heb ik het nooit overwogen. Mijn principe is dat je een werkend stuk gereedschap niet moet veranderen. Natuurlijk heeft het gebreken maar die ken je. Na een update zijn er nieuwe gebreken die je nog niet kent. Maar in dit geval leek het me toch wel nuttig om nieuwe firmware te installeren.
De eerste vraag is dan natuurlijk: wat heb ik nu? Na wat zoeken vond ik
- Hardware versie 3.6_MS
- Firmware versie H 1.2.14
Het idee was om over te gaan op firmware versie DiSlord NanoVNA-D v1.2.40. Volgende vraag is dan natuurlijk: hoe dan? Wel, daar heeft Owen Duffy een keer een soort van handleiding voor geschreven. Het stelt niet veel voor. Eigenlijk is het enige probleem om het programmaatje STM32CubeProgrammer voor Microsoft Windows 10 te bemachtigen. Dat kan je downloaden van de website van de firma ST maar niet zonder daar je persoonlijke gegevens te geven. Daar ben ik niet zo’n voorstander van, dus ik heb het gedaan met het account van een firmaatje dat ik beheer. Het installeren verloopt vlekkeloos en daarna volg je de stappen die Duffy heeft uitgezet.Het flashen van de firmware is gebeurd voor je er erg in hebt. Dat heb ik nog wel eens anders meegemaakt!
Natuurlijk meteen daarna dezelfde test uitgevoerd als aan het begin beschreven. Ditmaal kwamen de juiste getallen tevoorschijn, voor zowel de absolute waarde van S21 als voor S11. Missie geslaagd dus!
Appendix
Voor de berekening kunnen we gebruik maken van de formules die in een online boek staan. Voor de shunt impedantie Z gebruiken we formule 2.5.4 die we met y = 1/z vereenvoudigen.
S_{11} = \frac{y}{y+2} = \frac{1}{1+2z}
Hier is z = Z/Z_0 met Z_0 de impedantie bij calibratie. Voor Z = Z_0 is daarmee S_{11} = 1/3 oftewel -4.77 dB. Op dezelfde manier
S_{21} = \frac{2}{y+2} = \frac{2z}{1+2x}
zodat we voor Z = Z_0 vinden dat S_{21} = 2/3 oftewel -1.76 dB.
Op dezelfde manier kunnen de waarden voor de serieschakeling met behulp van formule 2.5.5 berekend worden en vinden we voor het geval dat Z = Z_0 dezelfde waarden als voor de shunt schakeling.