VMAでSWRを測定する

VMAを使ってSWRを測定する方法をコメントで教えていただいた。

ということで、早速やってみる。

測定準備

まず、LTDZにリターンロスブリッジをつなぎ、DUTはオープンでスイープ（もちろん、REFには50Ωのダミーロードを装着）。2mのアンテナを測定対象にしてみるつもりなので、スイープ範囲は140～160MHzとする。

左下の「Trace」のところの「LIVE」の下の小さな四角を押す（これがボタンだったとは気づいていなかった）。

その小さなボタンを押すとボタンがオレンジ色になり、そのときのスイープ結果がリファレンスとしてメモリされる（グラフ上にオレンジ色で示される）。

続いて、「Trace」のところの歯車アイコンを押して設定画面を出す。

「Perform SWR Measurement on MEM Trace」にチェックを入れ（SWRのスケールの選択も希望に応じて）、「OK」ボタンを押す。

これで準備完了。

SWR表示

準備ができたところで、「Trace」のところの「MATH」ボタンを押せばSWRが表示される。

この状態だとSWRは無限大なのでグラフ上には出てきていない。

DUT端子に50Ωのダミーロードをつないでみる。

SWRグラフ（白線）は1.0に張り付いている。ここまではOK。

では、実際のアンテナをDUT端子につないでみる。常設の2m J型。

それらしいグラフだけど、随分とブロード。SWR 1.5以下が140～155MHz位まである（140MHz以下は測っていないので下限周波数がいくつかは不明）。本当かなぁ？というかアヤシイ気がする。

100Ωダミーロード

なんだか怪しいということで、検証のため、100Ωを測定してみる。SWRは2と出るはず。

100Ωダミーロード

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2019/12/09

NanoVNA

こちらが、NanoVNAのS11で見た様子。測定範囲は、上のものに合わせて140～160MHz。

VSWRは概ね2。わずかに越えているが。

では、リターンロスブリッジに問題がないことを確認するため、S21を使って見てみる。

まず、スルー（リターンロスブリッジなし）。

リターンロスブリッジをつなぎ、REF端子に50Ω、DUT端子はオープン。

これが基準。S21 Gainは-13.726dB。

確認のためDUT端子に50Ωダミーロード。

では、100Ω。

-23.027dB。リターンロスは、\(RL = 23.027 – 13.726 = 9.301 [dB]\)。

$$VSWR = \frac{10^{RL/20}+1}{10^{RL/20}-1} = \frac{10^{9.301/20}+1}{10^{9.301/20}-1} = 2.043$$

ほぼ2。S11での測定結果である「2よりわずかに大きい」と一致。

ということで、リターンロスブリッジは大丈夫そう。少なくとも、このくらいの周波数でなら。

【参考】VSWR-Return Loss変換表

www.nidec-copal-electronics.com

https://www.nidec-copal-electronics.com/j/catalog/measurement/vswr-return-loss.pdf

https://www.nidec-copal-electronics.com/j/catalog/measurement/vswr-return-loss.pdf

LTDZ + VMA

続いて、LTDZとVMAで同様に測定する。

DUT端子オープン。

-7.4dB（144MHz）。

50Ω（参考）。

では、いよいよ、100Ω。

-22.5dB。

\[
RL = 22.5 – 7.4 = 15.1 dB\\
VSWR = \frac{10^{15.1/20}+1}{10^{15.1/20}-1} = 1.43
\]

2にならない…。

SWR表示モード。

1.5の下になっているので、計算値とは一致している。

ここでの結論

VMAで表示される値が正しくない。おそらく、キャリブレーションしてないことがその原因。測定値が正しくないのだから、それを元に計算して表示しているSWRの値も正しくない。

絶対値には誤差があるだろうと思っていたが、相対値はまぁ大丈夫じゃないかと思っていたんだけど、そんな甘いものじゃなかった。

VMAでキャリブレーションを行ってから再チャレンジしてみようと思うが、11.11セールで発注したアッテネータが未だに届かず…。

まとめ

VMAを使ったSWRの測定方法はわかった。7K1CRZさん、ありがとうございます。

修正したリターンロスブリッジも、上限周波数がどこまでいけるかはともかくとして、まぁ、大丈夫そう。

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BanggoodでRFブリッジ（リターンロスブリッジ）が安かったので買ってみた。 Banggood⇒ RF SWRブリッジ0.1〜3000MHzのリターンロスブリッジ 送料が安い発送方法を選んだら三週間くらいかかったが、ともかく、無事到着。...

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2019/12/22

あとは、アッテネータの到着を待って、VMAでキャリブレーションしてからまた測定してみる。