Nano VNA H4 als Antennen-Analysator

 

Bild: manchmal sieht man vor lauter Bäume den Wald nicht

Vielleicht liegt es daran, dass ich nie eine neuntes Schuljahr absolviert habe. Vielleicht hätte ich dort gelernt, dass man nicht in einen Antennen-Analyzer senden soll. Auf jeden Fall ist das Teil jetzt futsch. Schade für meinen Rigexpert AA-600. 100 Watt waren ihm definitiv zu viel, und alles was mir von ihm geblieben ist, ist eine N-Buchse, ein Batteriefach und ein paar gute SMD-Elkos.

Und das ausgerechnet jetzt, wo ich doch einen praktischen Schwenkarm gebaut habe, um vor dem Shack-Fenster allerlei Antennen zu probieren und zu vergleichen. Ist es doch außerordentlich praktisch, wenn man ungeachtet des Wetters nach Lust und Laune Vertikalantennen und andere kleinere Gebilde vors Fenster pflanzen kann, ohne den sicheren Shack zu verlassen. Welcher Funker-Opa geht schon gerne raus aufs regennasse Dach um an seinen Antennen zu basteln? 

Gar viele Antennen dämmern heutzutage im Halbschlaf vor sich hin, mit abgesoffenen Steckern, uralten Koaxkabeln und korrodierenden Kontakten. Der OM ist alt geworden und die Antenne ebenfalls. Sie hat ihr Verfallsdatum längst überschritten und liegt nun ausser der Reichweite des OM.  

"Was jetzt?", habe ich mich gefragt. Nur ein simples SWR-Meter ist eine gar bescheidene Ausrüstung für einen passionierten Antennenbastler. Auf diesen Missstand gab es nur eine Antwort: ein neuer Antennen-Analyzer musste her. Auch wenn das Teil ein grosses Loch ins Bastel-Budget reissen würde.

Da traf mich plötzlich ein Geistesblitz, der schon lange in meinem geistigen Untergrund gelauert hatte. Der Blitz hiess NanoVNA. Ein Kästchen, nicht größer als ein Smartphone. Von einem Japaner erfunden und von einem chinesischen Tüftler weiter entwickelt. Für mich kein Unbekannter, denn das Teil gibt es schon seit ein paar Jahren. Aber bisher ausserhalb meines Gedanken-Horizonts, da ich ja für Antennenmessungen bestens versorgt war. Bis zum Exitus meines AA-600.

Der NanoVNA ist ein sogenannter Vektor Netzwerk Analysator. VNA's gibt es schon lange für den industriellen Bedarf in Profi-Ausführung. Leider ausserhalb eines normalen Funkamateur-Budgets. 

Nicht so der kleine NanoVNA, denn das Teil wird natürlich in China geklont. Wie könnte es anders sein. Es gibt davon unzählige Varianten und diese kosten zwischen 50 und 150 Dollar.

Und das Beste an diesen Klons: Sie sind für Amateurfunk-Zwecke recht gute Antennen-Analysatoren.  

Es gibt heute unzählige Videos zum NanoVNA. Die meisten in Englisch und von eher bescheidener Natur. Im folgenden Video wird die Geschichte des Nano VNA aber gut erklärt und man erhält einen Überblick über die verschiedenen Modelle und ihre Vor- und Nachteile (auf deutsch):   

  In der Zwischenzeit habe ich mir auch eines dieser Wunderkästchen angeschafft. Ein NanoVNA H4 mit der Hardware-Version 4.3_MS. Ich habe das Teil bei Amazon gekauft und bin damit bisher sehr zufrieden. Zwar gibt es dazu kein Handbuch, nur eine Flowchart für das Menü. Aber wenn man bisher nicht hinter einem Stein gelebt hat, begreift man beim Herumspielen rasch, wie der Hase läuft. Notfalls auch ohne eine neunte Schulklasse absolviert zu haben.

Meine Version kann auf maximal 401 Messpunkte eingestellt werden (101 sind bei einfacheren Modellen Standard), und verfügt über einen eingebauten Li Ion Akku und einen Slot für eine Micro SD Karte. Die Eichnormale für die Kalibrierung werden mitgeliefert und das Teil steckt in einer hübschen Kartonschachtel. Die erwähne ich nur, weil ich immer gerne solche Schachteln benutze, um darin Kondensatoren aufzubewahren. 

Ich werde mit dem Nano VNA hauptsächlich Antennen messen. Aber so ein VNA kann noch wesentlich mehr. Im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Antennen-Analyzer hat er nämlich zwei Anschlussbuchsen. Nein, nicht um zwei Antennen gleichzeitig zu messen. Man kann zwischen den beiden Anschlüssen alle Arten von "Netzwerken" einspannen, wie zum Beispiel Filter. Und dann kann man nicht nur das SWR, bzw. das Return Loss Diagramm darstellen lassen, sondern auch eine Smith Chart. Das ist eine zu einem Kreis zusammen gebogene Abbildung komplexer Impedanzen wie sie sich eigentlich nur Ingenieure ausdenken können.

Wer das alle genau wissen will, lädt sich von dieser Seite am besten den hb9uf_nanovna_primer_v1.2.pdfvon HB9UF herunter. Wer lieber ein Video zur Bedienung des NanoVNA sehen möchte, dem empfehle ich das folgende:

Der Ultimate 3S von QRP Labs

Foto: Blick ins Motélon Tal. Im Hintergrund der Dent de Brenleire 2354m HB/FR-003 und der Dent de Folliéran 2340m HB/FR-0041.

Funkgeräte, Antennen und Stationszubehör selbst zu bauen, gehört zum Amateurfunk und bereitet nicht nur viel Vergnügen und Befriedigung. Es ist eine Beschäftigung, die das Wissen und die geistigen und manuellen Fähigkeiten des Funkamateurs weiterentwickelt. Die Möglichkeit einen Sender selbst bauen zu dürfen, ist zudem ein außerordentliches Privileg, das wir uns durch unsere Lizenz erworben haben.

Zwar ist nicht jeder Funkamateur in der Lage, ein Funkgerät selbst zu entwickeln. Braucht es doch dazu Fähigkeiten, die über den Stoff der Lizenzprüfung hinaus gehen. Aber um einen Bausatz nach Anleitung zusammen zu bauen, dazu sollte jeder Funkamateur in der Lage sein.

Die Old Timer unter uns erinnern sich sicher noch an die legendären Heathkit Bausätze. Die Firma gibt es schon lange nicht mehr, doch einige ihrer Geräte sind noch heute im Gebrauch. Wie zum Beispiel der SB-102 oder der HW-101. Heathkit war bekannt für vortrefflich detaillierte Arbeitsanweisungen in denen jeder einzelne Schritt genau beschrieben wurde. Ich mag mich noch gut an den 2m AM Transceiver HW-17 erinnern, den ich in den 70er Jahren gebaut habe. Lange kam er aber nicht mehr zum Einsatz. Die Empfindlichkeit seines Empfängers war bescheiden und die AM Zeit auf dem 2m Band ging rasch zu Ende. SSB wurde populär, gefördert u.a. durch den Icom IC-202. Dann kam FM auf und damit die Relaisstationen. 

Zwar gibt es die Firma Heathkit mit ihren Hamradio Bausätzen nicht mehr, doch andere Firmen sind in ihre Fußstapfen getreten. Zum Beispiel Elecraft. Allerdings geht es dabei heutzutage nur noch um das Montieren einzelner Module. Mit Ausnahme des K2. Ein Kurzwellentransceiver für CW und SSB der vollständig auf Komponenten-Level mit bedrahteten Bauteilen gelötet werden musste. Ein auch nach heutigen Maßstäben sehr guter Transceiver, der mir viele Stunden Vergnügen beim Zusammenbau und beim Betrieb bereitet hat.

In den vergangenen Jahren habe ich auch immer wieder Bausätze von Hans Summers G0UPL (QRP Labs) gebaut. Die Arbeitsanweisungen seiner QRP-Transceiver für CW und Digitalbetrieb sind durchaus auf Heathkit Niveau. 

Nun habe ich den Bakensender Ultimate U3S zusammengebaut. Sein Vorgänger der U3 leistet mir zwar nach wie vor gute Dienste für Experimente und Versuche und würde das sicher auch weiterhin tun. Aber ich hatte einfach Lust darauf, die neue, verbesserte Version zu bauen.

Dieser Sender liefert ca. 1/4 Watt HF und kann auf allen Bändern  von 2200m bis 2m in Betrieb genommen werden. Er kann CW, WSPR und viele andere digitale Modulationsarten und ist einfach über zwei Tasten zu programmieren. Der Bandwechsel erfolgt durch Austausch des Tiefpassfilter-Moduls. Ich habe ihn mit der optionalen Umschaltbank gebaut, die mit 6 Tiefpassfilter bestückt werden kann. Zurzeit habe ich den U3S für 2200m, 630m, 160m, 80m, 10m und 6m ausgerüstet. Da er eine  5V Speisung benötigt, braucht man ein entsprechendes Netzteil oder einen Spannungsregler. Ich habe ihm ein Step Down Modul aus China verpasst: ein Schaltregler, der meine Batteriespannung von 12V auf 5V heruntersetzt. Ich verwende dieses Modul. Es kostet 2$ und kann DC rauf oder runter transformieren von 3 bis 35V auf 1.25 bis 30V und liefert maximal 2A. Mehr als genug für meine Zwecke. Es hat sich bei mir bereits für andere Aufgaben bewährt. Seine Taktfrequenz beträgt 50 kHz. Zusätzliche Filter Massnahmen können deshalb nicht schaden.

Hier ein paar Bilder zu meinem Ultimate 3S:

 Meine Erfahrungen beim Bau des Ultimate 3S:

Beim Bau des Gerätes traten keine besonderen Probleme zu Tage. Das Gerät funktionierte auf Anhieb auf 6m und den Kurzwellenbändern. Doch beim Betrieb auf 2200m und 630m hängte sich der Mikroprozessor auf. Rien ne vas plus - ein Reset war notwendig. Ursache unbekannt. Die Lösung: Umbau des Ausgangstrafos der Endstufe von der bifilaren Version auf die alternative Drosselversion mit 25 Windungen, wie sie auch in meinem alten U3 existiert. Mit drei BS170 in der Endstufe wurden damit auf Lang- und Mittelwelle ca. 350mW Output erreicht. Im 160m Band 400mW und im 80m Band 330mW. Im 10m Band aber nur noch 70mW und im 6m Band 30mW. Die Stromaufnahme ab 12V lag bei maximal 160mA. Der Ruhestrom bei 55mA. Wird der U3S nur auf den KW/VHF Bändern betrieben, ist der bifilare Trafo die besser Lösung. Siehe dazu auch die Leistungskurven von Hans Summers in der Bauanleitung.