2 elementtisen Yagi-antennin mittausta MiniVNA Pro analysaattorilla

Nämä eivät ole onkia, vaan 2 elementtisen 3 bandin Yagin
elementtien puolikkaat merkittyinä mittausta varten

Sain erittäin nimelliseen hintaan vanhan 3 bandin yagin osat. Sen kunto oli vähintäänkin epävarma joten ostin yagin sillä ajatuksella että siitä tulee 'antenniprojekti', josta nyt ainakin oppisi ja saisi kokemusta. Ja hyvällä tuurilla antenni toimisi ainakin yhdellä bandilla hyvin ja saisin sille bandille suuntausta lähetteeseen ja vastaanottoon. Nyt ensimmäisten mittausten jälkeen en ole ihan varma onko tämä 3 band vai sittenkin 2 bandin yagi. Yagissa on trapit elementeissä ja kuvittelin tämän olevan 10/15/20m jagi. Mittaustuloksen mukaan kyseessä on pikemminkin 15/17/20 mutta se ei kuulosta oikealta. 15 ja 20 näyttäisi osuvan aika kohdalleen.

Ensimmäisen puolikkaan elementin SWR mittaustulos 9-25Mhz
alueelta laittoi minut epäilemään onko antenni sittenkään ollut 10/15/20 yagi

Antennissa on 2 elementtiä. Ja yksi elementti koostuu kahdesta elementin puolikkaasta. Yksi tällainen elementin puolikas on n. 5m pitkä ja tehty kolmesta sisäkkäin toisissaan kiinni olevasta alumiiniputkesta. Irrotin kaikki putket toisistaan varmistaakseni että antennia on mahdollista virittää elementtien pituutta muuttamalla. Kaikki muut paitsi yksi liitos irtosi helposti ja se yksikin irtosi lievällä väkivallalla. Ostin uudet putkiklemmarit puristamaan liitoskohdat kiinni koska vanhat muoviset klemmarit olivat jo aika huonossa hapessa.

Mittaus setup: MiniVNA Pro, Android tabletti ja elementin puolikas
tuettuina naruilla jottei elementti koskisi useasta kohdasta maahan

Mittaukseen käytin MiniVNA Pro analysaattoria joka oli bluetoothilla yhdistettynä android pädiin. Mittasin jokaisesta elementistä kokonaisnäkymän eli 9Mhz-25Mhz ja sitten tarkemmin 15m ja 20m alueet, joissa SWR oli paras alle 1,5 luokkaa.

MiniVNA mittaustulos 20m alueelta antoi hyvän SWR tuloksen,
 mutta kuuntelualueen oikeellisuus jäi vielä askarruttamaan

Elementtien puolikkaat olivat lähellä elementtiparinsa mittaustulosta, joka oli se
minulle annettu vihje. Eli tärkeää olisi että parien mittaustulokset vastaisivat toisiaan. Loput hoitaisi antennituneri. Tein noin 10cm suuntaansa muutoksia elementtien 3 osan pituudessa, aloittaen vanhoista merkeistä ja sitten muuttaen elementtiä pidemmäksi tai lyhyemmäksi. Kuuluvuusalue ei muuttunut mutta SWR:t muuttuivat, joka oli vastoin odotuksiani. Odotin elementin pituudella olevan muutosta nimenomaan kuuntelualueeseen. Todennäköisesti trapin vaikutus elementin keskimmäisessä osassa on sen verran iso että nuo 10cm muutokset reunimmaisissa osissa eivät vielä tee muutosta tarpeeksi kokonaispituuteen.

Nyt minulla on mittaustuloksia mutta niiden tulkitsemiseen haluan vielä osaavampien näkemystä ja aionkin ottaa pädin mukaan Lohjan kerholle ja toivon saavani sieltä näkemystä mitä noiden mittaustulosten perusteella kannattaisi tehdä. Se minkä jo huomasin, oli että jos esim koskin mittarille tulevan syöttöjohdon koaksiaalin muovikuoreen kädelläni samalla kun MiniVNA ajoi mittaus'sweepiä' läpi, niin sillä oli iso vaikutus tulokseen SWR:ää pienentäen. Eli tulkitsin sen muuttavan maatasoa mittauksessa. Mittarilta tulevan syöttöjohdon olin juuri kolvannut itse, kaapelina halpa ja kohtuullisen luokaton (ei kestä taivuttelua) mutta luultavasti ihan toimiva RG58 koksi. Syöttöjohdon antennipäässä sekä keskikarva että maadoituskarvat menivät omaan hauenleukaansa, jossa ne olivat puristusliitännällä kiinni. Maadoituksesta lähti 2kpl 5m lankoja maata pitkin eri suuntiin ja ne toimivat maatasoina. Hauenleuat helpottivat syöttöjohdon kiinnittämistä mitattavaan elementtiin. Jonkin verran arvelutti että mikä vaikutus hauenleualla voisi olla mittaustulokseen, mutta se jää myöhemmin kuultavaksi. Se oli kuitenkin sillä hetkellä paras mitä keksin kaapelien kiinnittämiseksi mitattavaan antenniin ja maatasoihin.

Antennin mittauskaapeli ja maatasojen lähtö toteutettuna syöttöjohdon päähän kiinnitetyillä hauenleuilla

MiniVNA Pro avuksi antennien analysointiin ja rakenteluun

Antenneja voi rakentaa periaatteessa pelkällä SWR-mittarillakin. Sillä saa mitattua palautuvan aallon (energian) määrän ja arvioimaan että lähettääkö antenni radioaaltoja eteenpäin vai palautuuko se lähettimeen, joka pahimmassa tapauksessa rikkoo lähettimen. Siinä se nyt suunnilleen onkin mitä SWR-mittari kertoo. Mutta siitä että millä taajuudella antenni lähettää optimaalisimmin, mitkä ovat antennin kuuntelualueet ja mihin SWR näillä kuuntelualueilla asettuu, vaatiikin sitten jo antennianalysaattoria. Vaihtoehtoina minulla oli MiniVNA Pro, MiniVNA Tiny ja RigExpert AA-600. RigExpertin etuna on siinä oleva näyttö ja se ettei se tarvitse läppäriä tai pädiä kaverikseen mitattaessa. Joskin huomasin videoissa että RigExpert muuttuu huomattavasti monipuolisemmaksi sekin jos se on yhdistettynä tietokoneeseen. RigExpert oli selkeästi kallein näistä vaihtoehdoista. MiniVNA:ssa sitten oli kaksi mallia, Tiny joka ulottuu aina 1Mhz-3Ghz saakka, eli kattaisi 160m-23c, ja ylikin. Sekä Pro, joka kattaa käytännössä vain 100kHz-200Mhz, eli 160m-2m alueet. Pron etuna Tinyyn on sisäänrakennettu akku ja luokka 1:n Bluetooth joka mahdollistaa analysaattorin viemisen ulos kiinni antenniin tai syöttöjohtoon ja mittauksen tekemisen sisältä/suojasta.

MiniVNA Pro antennianalysaattori, Piglet välikaapelit ja liittimiä

Pitkän pohdinnan ja web-vertailujen ja käyttökokemusten lukemisen ja kuulemisen (kerholaisilta) jälkeen päädyin valitsemaan MiniVNA Pron. Menetin siinä Tinyyn verrattuna 70cm ja satelliittialueet, mutta uskoin akun ja Bluetoothin olevan jotain mitä saattaisin myöhemmin vielä kaivata. Kun olin lukenut käyttökokemuksia niin huomasin että monet varoittelivat liitinten ruuvaamista suoraan MiniVNA:n SMA-liittimiin, jotka ovat vastaavasti suoraan kiinni piirilevyssä. Aikaa myöten liittimet irtoavat piirilevystä fyysisen kuormituksen seurauksena. Niinpä tilasin MiniVNA:n kanssa 'pigletit' eli n. 30 cm välikaapelit, joiden toinen pää kytkeytyy MiniVNA:han ja kaapelin toiseen päähän kiinnitetään antenni/syöttökaapeli. Näin ollen kun testaa vaikka HF-antenneja toistuvasti niin pigletin voi pitää MiniVNA:ssa kiinni ja vaihtaa vain silloin kun vaihtuu tarvittava antenniliitin.

BlueVNA Android sovellus asennettuna Samsung Pädille

Bluetooth mahdollisti myös MiniVNA käytön Android laitteella ilman välikaapeleita. Asensinkin heti Android-sovelluskaupasta ilmaisen BlueVNA sovelluksen. Sen jälkeen käynnistin MiniVNA:n ja paritin sen Samsungin Pädin kanssa (joka vaati MiniVNA Bluetooth koodin 1234 antamisen Pädille liitoksen luomiseksi). Sen jälkeen sovellus vaati kalibrointitiedostoa jonka voi luoda tai ladata jos sellainen on. Siinä vaiheessa ymmärsin että kyllä ne kalibrointi'terminaattorit' olisi olleet tarpeen, joiden tarvetta en silloin tilausvaiheessa ymmärtänyt. Laitoinkin tuon 25 eur maksavan kalibrointisetin samantien tilaukseen sillä mittaustuloksiin on helpompi luottaa kun laite on säännöllisin väliajoin kalibroitu. Onneksi sovelluksessa on mallitiedosto, jota voi käyttää kun valitsee 'load' vaihtoehdon.

Ihan testimielessä halusin mitata Baofengin UV-5R mukana tulleen lyhyen antennin, joka toimii 70cm/2m alueilla. Eli niistä pystyisin mittaamaan vain tuon 2m alueen.

Mini VNA, Smasung pädille asennettu BlueVNA sovellus ja Baofengin antenni mitattavana

Seuraavaksi pääsikin sitten jo eteenpäin itse mittausnäyttöön, josta aluksi valitsin taajuusalueen (Freq) 2m ja sitten valitsin 'RUN' eli käynnistä mittaus. Antennia en pitänyt pöydällä ettei antenni koskisi mihinkään vaan pidin antennia ilmassa pitäen kiinni vain pigletistä (välikaapelista).

Taajuuden valinnan voi valita vaihtoehdoista tai määrittää tarekmmin itse

Mittaus vei noin 5 sekuntia ja sen jälkeen graafit ilmestyivät näyttöön.

Baofengin antennin 2m mittausalueen tulos

Mittaus kertoi parhaan (matalimman eli n. 1,4)  SWR:n osuvan 139,5 Mhz tietämille. Se on vähän 2m radioamatöörialueen alla. [sain tähän jälkeenpäin palautetta että mittaustulos ei tässä tapauksessa ole aivan 'luotettava' koska antennista puuttuu maataso joka on kuulemma käytännössä näissä käsikapuloissa radion rungossa, joten tämä mittaus menee enemmän testailun kuin tieteen nimiin :)  ]

Koska tämä on valmisantenni niin tämän pidentäminen ei ehkä käy kovin helposti. Sen sijaan suunnitelmanani onkin tehdä Baofengille parempi 2m antenni retkikäyttöön. Hyvä puoli 2m alueessa on se että antennit ovat pieniä kun antenni koko aallon pituisenakin on vain 2m. Siksi tilauksessa olikin mukana SMA ja HF liittimiä jotta pääsen rakentamaan sopivia kaapeleita tällaista antennia varten.

BlueVNA sovelluksessa saa näkyviin myös Smithin kartan, jos osaa sitä lukea

MiniVNA Prolla voi mitata heijastumista, lähettämistä tuottaa Smith karttaa

MiniVNA Pro:lla voi analysoida antennien lisäksi baluneita, filttereitä ja kaapeleita.

MiniVNA Pro tulee olemaan tärkeänä apuna 3-bandisen vanhan saamani Yagin testaamisessa ja mittaamisessa sekä virittämisessä. Todella pätevän oleva työkalu antennirakentamisessa.