Как найти место обрыва или длину кабеля с помощью NanoVNA?
Обновлено Редакция GAW
NanoVNA измеряет отражение в частотной области, но умеет пересчитывать его во временную — получается рефлектометр (TDR). По времени, за которое импульс доходит до неоднородности и возвращается, прибор вычисляет расстояние до неё: до конца кабеля, обрыва, замыкания или плохого разъёма. Обзор ВЧ-приборов — в статье «ВЧ-измерения».
Настройка
| Шаг | Где в меню | Значение |
|---|---|---|
| Калибровка порта 0 | CAL → CALIBRATE | OPEN, SHORT, LOAD |
| Диапазон | STIMULUS | START = 50 кГц, STOP — по нужной длине |
| Канал | DISPLAY → CHANNEL | CH0 REFLECT (S11) |
| Формат | DISPLAY → FORMAT | REAL |
| Пересчёт | DISPLAY → TRANSFORM | TRANSFORM ON, LOW PASS STEP |
| Кабель | TRANSFORM → VELOCITY FACTOR | коэффициент укорочения, например 66 |
Начальная частота 50 кГц обязательна для режимов LOW PASS. Верхняя частота задаёт компромисс: чем она выше, тем точнее положение отражения, но тем короче наибольшая длина, которую видно на экране. Для длинного кабеля STOP уменьшают.
Как читать результат
Сигнал в кабеле идёт медленнее света — в долю, равную коэффициенту укорочения. По примеру Kuphaldt миля кабеля с коэффициентом 0,66 даёт задержку 8,146 мкс в одну сторону и 16,292 мкс туда и обратно, поэтому расстояние до отражения:
где t — время возврата отражения. Прибор делает этот пересчёт сам, но надёжнее один раз проверить показания на отрезке известной длины: так заодно уточняется коэффициент укорочения. Связь частоты, длины волны и укорочения считает калькулятор длины волны.
Знак отражения подсказывает, что случилось: у разомкнутого конца коэффициент отражения +1, у замкнутого −1. Калибровка — в термине «Калибровка векторного анализатора цепей», измерение антенны тем же прибором — в ответе «Что делать, если NanoVNA показывает резонанс антенны ниже нужной частоты».
Похожие вопросы
Как отличить обрыв от замыкания на графике?
По знаку ступеньки в режиме LOW PASS STEP: разомкнутый конец даёт отражение того же знака, что и падающий сигнал, — ступенька вверх, замкнутый — противоположного, ступенька вниз (так ведут себя отражения по Kuphaldt и коэффициент отражения +1 и −1). В руководстве nanovna.com разомкнутый конец показан на переходной характеристике (LOW PASS STEP), а замкнутый — на импульсной (LOW PASS IMPULSE).
Где взять коэффициент укорочения?
Из спецификации кабеля — по Kuphaldt он определяется диэлектриком между проводниками. Если спецификации нет, измерьте отрезок того же кабеля известной длины и подберите VELOCITY FACTOR так, чтобы NanoVNA показала эту длину.
Нужно ли калибровать NanoVNA для TDR?
Да, как и для обычных измерений: калибровка OPEN, SHORT, LOAD на порту 0 переносит плоскость отсчёта на разъём или на конец переходника. Без неё к расстоянию добавится собственный тракт прибора. Порядок — в термине «Калибровка векторного анализатора цепей».
Источники
- nanovna.com. Start measurement (перевод руководства cho45) — CH0 — S11 (отражение), CH1 — S21 (передача); DISPLAY → TRANSFORM → TRANSFORM ON переводит данные во временную область; чем выше верхняя частота, тем выше разрешение по времени, чем ниже — тем больше наибольшая длина, это компромисс; режимы BANDPASS, LOW PASS IMPULSE и LOW PASS STEP — в режимах LOW PASS имитируется TDR, примеры: переходная характеристика для разомкнутого конца и импульсная для замкнутого, начальная частота должна быть 50 кГц, конечная выбирается по расстоянию, формат REAL; окна MINIMUM, NORMAL (Кайзер β = 6), MAXIMUM (β = 13); DISPLAY → TRANSFORM → VELOCITY FACTOR — коэффициент укорочения кабеля, например 67 для кабеля с 67 %, время пересчитывается в расстояние
- NanoVNA User Guide (gen111.taobao.com / hugen79, 2019-07-11) — диапазон частот — STIMULUS → START/STOP или CENTER/SPAN; калибровка CAL → CALIBRATE: OPEN, SHORT, LOAD на порту 0, ISOLN, THRU; при открытом конце точки на правом краю диаграммы Смита, при коротком — на левом, при нагрузке — в центре; перед новой калибровкой — RESET
- Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. II — AC, 6th ed., гл. 14 «Transmission Lines», CC BY — коэффициент укорочения — отношение скорости распространения в линии к скорости света; для кабеля длиной в милю с коэффициентом 0,66 сигнал идёт 8,146 мкс в одну сторону и 16,292 мкс туда и обратно; по времени возврата отражения определяют длину кабеля и место обрыва — это рефлектометр (TDR); отражение возникает и от разомкнутого, и от замкнутого конца
Нашли ошибку?
Смотрите также
- ВЧ-измеренияАнализатор спектра: RBW, DANL, защита входа; NanoVNA: калибровка, S11, S21
- Калибровка VNA (SOLT)Коррекция погрешностей векторного анализатора цепей по известным эталонам
- Коэффициент отраженияДоля отражённой волны на неоднородности линии: (R − Z0)/(R + Z0)
- Частота и длина волныλ = c/f, период, антенна λ/4, кабель
- Что делать, если NanoVNA показывает резонанс антенны ниже нужной частоты?Укоротить антенну пропорционально частоте, меряя в корпусе и на месте