VNA effekttålighet vid S11-mätning på effektsteg är en komplicerad fråga då det beror på så många olika faktorer.
En VNA klarar att anlutas till en effektförstärkare om uteffekten inte överstiger max i VNA tillåten inmatad effekt.
Generellt kan en bättre VNA klara 20-30 dBm inmatat, vilket inte verkar så mycket, det är under 1 Watt.
Det går att konfigurera den för högre effekter men kostar dyra tillsatser.
Det enklare alternativet för att öka effekten som en VNA kan mäta på är att använda resistiva dämpsatser mellan VNA och förstärkare. Vill man mäta på ett slutsteg som producerar 1 kW så behövs då ca 40 dB dämpning, där resistiva lasten måste klara denna effekten.
Det är inga konstigheter och inte heller så dyrt men det kommer inte fungera på någon av de billiga USB-VNA's som jag känner till.
Viktigaste anledningen handlar om vilken dynamik som blir kvar att mäta på efter att man dämpat bort egen signal.
En VNA mäter genom att skicka ut sin egna signal på mätobjektet som den sedan lyssnar efter. Eftersom detta sker på samma mätport vid S11-mätningar så kommer även denna signalen att dämpas av dämpsatsen, två ggr, dels när den skickas ut genom dämpsatsen, dels när VNA'n sedan ska lyssna efter den mottagna signalen. Det innebär att man med 40 dB dämpsats dämpar egna signalen minst 80 dB plus att en del av den utsända signalen absorberas av mätobjektet.
För absorbtions-biten måste det finnas en dynamik så att det fortfarande finns något kvar att mäta när VNA'an får tillbaks sin signal. Dämpning min 80 dB och säj att 30 dB dynamik är min-krav för vettigt mätresultat.
Det innebär att utsänd signal ska kunna uppfattas efter 110 dB dämpning.
Hur stort dynamiskt område har du på en bättre radio-mottagare? Om den matas med en stark signal, hur svag signal kan den då uppfatta innan signalen försvinner under brusgolvet? 110 dB är rätt bra.
Mätbandbredden är väsentlig för var grundbruset hamnar men också för hur snabbt man kan svepa av ett frekvensområde, tar inte upp det mer, men det gäller samma sak som för vilken frekvens-svepande radio /spektrumanalysator som helst och mätresultat från VNA är oftast inget som man vill vänta i sekunder på, trots att man sveper över stort frekvensområde. Det är som ed en vanlig multimeter, man vill kunna avläsa resultatet omgående trots att man kanske mäter över mer än en GHz, som man ofta gör om man mäter GSM eller WiFi, t.ex.
Om en VNA är hyggligt konstruerad, så skiljer inte grundbruset så många dB ens mellan enklaste och dyraste instrumentet.
Vad som däremot kan skilja väsentligt är hur stark signal som kan skickas ut från VNA, med bibehållen isolation till mottagen signal.
Skiljer denna max signal-nivån 10 dB mellan två olika instrument med i övrigt samma data, så har instrumentet med den svagare signalen 10 dB sämre dynamik, dvs den klara inte lika mycket yttre dämpsats, med bibehållen mätdynamik. Samma sak om instrumenten klarar olika ineffekt så är hög effektålighet bra för bästa dynamik och möjlighet att öka detta effektområde med dämpsatser.
Med ovan i minne, några siffror som jämförelse mellan dels en USB-VNA och dels antikviteten HP8752, de som är omnämnda i denna tråden:
HP8752C: Max uteffekt +10 dBm Max ineffekt +20 dBm
USB-VNA: Max uteffekt -17 dBm Max ineffekt +0 dBm
Om vi utgår från att grundbrus är lika har den billigare versionen har mao 47 dB mindre dynamiskt effektområde.
47 dB kan låta som mycket, och är det också, men det är stor skillnad i pris och om jag skulle gissa vänder sej USB-versionen i huvudsak till amatörer som vill mäta på passiva filter och antenner, inget aktivt, inte ens minsta LNA-filter eller en lågeffekt Blåtand.
Hittade en annan USB VNA,
miniVNA Tiny, den uppges ha 70 dB dynamik. Inte så illa.
Så här ser dess mätresultat ut efter att ha mätt på en passiv RC-länk:
vna_test.jpg
Mätresultatet till vänster är billig miniVNA och till höger en dyr R&S VNA. Om allt är bra ska man se en slät båge som börjar kl4 och slutar mycket nära centrum.
Här finns ingen dynamik kvar att addera en dämpsats på den vänstra kurvan, den är redan allt för skräpig. Inte ens en helt okalibrerad VNA ser så illa ut som denna kurva visar över 1,5 GHz
Mätningen och bilden är knyckt från
denna PDF.
Min gissning är att kurvorna inte ser fullt så krulliga ut om man mäter på ett mindre frekvensområde och bara håller sej på lägre frekvens, för detta resultatet är inte användbart ens av en glad amatör.
Ett problem som många av dessa billigare VNA's har, som gör dessa svåra att använda som proffs-instrument är avsaknaden av standard styr-interface.
När man man mäter med en VNA sker det ofta samtidigt med synkroniserad spektrumanalysator, call-testers eller vrid-bord, om man mäter antenners S21 för att plotta strålningsdiagram.
Ett proffs-instrument har nästan alltid möjlighet till direkt bus-kommunikation mellan instrumenten, via GPIB och standard protokoll och/eller USB/LAN till en mätinsamlande dator.
Till de billiga instrumentens försvar är att de är billiga. För några tusenlappar kan man göra hyggliga mätningar om man vet om instrumentets begränsningar.
En ny bättre R&S VNA kostar lätt en miljon eller mer. Det är lite häftigt för den som bara har det som hobby och inte tänkt sej mäta med hög precision vid 30 GHz eller behöver synka med med andra instrument.
Skulle jag vara amatör, men med seriösa bygg och mät-ambitioner i egen verkstad, så hade jag jagat en VNA-antikvitet för 10-20.000 men för amatören som bara vill något som kan mäta VSWR på många olika antenn-platser är det inte så lämpligt instrument.
En gammal HP VNA drar mycket ström och är ett ofta tung, kan väga 30-60 kg, så det är inte direkt något fält-instrument, så där har en billig USB-VNA en stor fördel.
Slutligen, så finns det små bärbara USB-VNA med nästan proffs-data till inte allt för dyr peng.
Copper Mountain är ett exempel.
Vill man bara mäta S11 har de även den varianten. Har själv testat dessa i egen mätsetup och är nöjd med mätdata, och svep-hastigheten är bättre än några av mina andra instrument.