1.Introduction
Le NanoVNA est un analyseur de réseau low-cost. La dernière version V2 Plus4 (cf 1) à une plage de mesure de 100kHz à 4.4 GHz avec une dynamique de 70 à 90dB pour un prix inférieur à 200€.
Un kit de calibration est nécessaire pour faire une mesure correcte. Pour une calibration d’un seul port, il faut 3 bouchons.
- Un bouchon court-circuit (Short)
- Un bouchon circuit ouvert (Open)
- Une charge de 50 Ohms (Load)
Un kit de précision peut coûter plusieurs milliers d’euros. A l’achat du NanoVNA, un kit de calibration SMA est fourni, cependant aucune indication n’est donnée sur les caractéristiques de ce kit.
Un kit de calibration même de qualité, sans description des caractéristiques ou fichier de donnée ne permet pas de faire des mesures précises.
Nous allons voir, dans cet article comment créer des fichiers de calibration pour un kit à un prix raisonnable.
2. Le Kit de calibration
Le site SDR-KIT (cf 2) propose des kits « Premium » utilisable jusqu’à 12 Ghz en connecteur mâle ou femelle pour 66€.
Un élément important, c’est qu’ils sont fournis avec une mesure pour chaque kit de la charge 50 Ohms et une description des caractéristiques sous forme de PDF.
https://sdr-kits.net/documents/Rosenberger_Female_Cal_Standards_rev5.pdf
3. Récupération des caractéristiques
Pour le bouchon court-circuit, il est indiqué une valeur de 26.91 ps. C’est le temps que va mettre l’onde pour arriver au court-circuit. Mais comme l’onde fait l’aller-retour, le délai est de -53.82 ps.
Le signe «-» indique que le court-circuit est après le plan de référence.
On peut calculer la distance entre le plan de référence et le court-circuit. Dans le document, il est précisé que le Velocity Factor=0.7
l=Delay(s)*VelocityFactor*c
avec c=299 792 458 m/s
On trouve une longueur du court-circuit de 5.657 mm
Pour le bouchon circuit ouvert, on va utiliser l’adaptateur femelle-femelle. Le délai est de 42.35 ps soit un délai total de -84.70 ps et une longueur de 8.887 mm.
La valeur de la charge est notée sur le boitier et a été mesurée avec 4 points par rapport à une référence 50 ohm à 0.01%.
De plus il est indiqué qu’il faut prévoir une capacité parallèle de 2 fF.
On peut convertir le Velocity Factor en permittivité : ε =1/VF² soit ε=2.04081
4. Modélisation avec le logiciel QucsStudio
L’objectif ici est de créer des fichiers de paramètres S correspondants à chaque bouchon. Nous allons pour cela utiliser le logiciel de simulation circuit QucsStudio, créer les 3 schémas suivants et les simuler.
1. Modélisation du circuit ouvert
On obtient le résultat suivant pour le S11 :
2.Modélisation du court-circuit
3.Modélisation de la charge
Ensuite, il faut exporter en fichiers paramètre-S au format touchstone. (cf 5)
5. Calibration avec le logiciel NanoVNA-QT
Aller dans le menu « Calibration » puis « Kit settings » ensuite sélectionner les fichiers s1p.
Faire une calibration SOL.
6. Vérification de la calibration
Une fois que la calibration a été faite, rebrancher le bouchon Open
Le S11 est à 0dB. Sur l’abaque de Smith, la courbe forme un arc de cercle en partant du point gauche.
Ceci est tout à fait normal, et montre que le circuit-ouvert est à une certaine distance du plan de référence.
Faire une mesure de vérification du bouchon Short :
Le S11 est aussi à 0dB mais l’arc de cercle sur l’abaque de Smith est cette fois vers le haut.
Faire une mesure de vérification du bouchon 50 ohm :
Cette fois, le S11 est inférieur à -40dB, ce qui est classique pour une charge 50 ohms.
7. Conclusion
Cet article vous a montré comment générer des fichiers de configuration pour un kit de calibration à prix abordable afin de les utiliser dans le logiciel NanoVNA-QT.
Une vérification simple a été faite. Cependant une vérification plus précise pourrait être faite en utilisant une référence. Par exemple, en mesurant un atténuateur dont on a les fichiers de mesure du fabricant en amplitude et en phase.
Liens vers les sites cités en référence dans cet article :
- Le site officiel du NanoVNA v2
https://nanorfe.com/fr/nanovna-v2.html - Kit de calibration
https://www.sdr-kits.net/calibration-information-for-DG8SAQ-VNWA-3-3EC - Téléchargement du logiciel NanoVNA-QT
https://nanorfe.com/nanovna-v2-software.html - Le site du logiciel QucsStudio
http://qucsstudio.de/ - Exportation de fichiers SnP dans QucsStudio
https://csc-rf-electronics.blogspot.com/2021/09/simple-way-of-getting-s2p-file-from.html
Le Blog RF 