おじさん工房 BBS 593389

基準インピーダンス変更機能

1：しぶ : 2021/03/02 (Tue) 21:12:51: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1614687172.jpg nanoVNAを使っていたのですが、基準インピーダンス変更機能に魅せられてあわててV2をかったのですが、HＷ Versonがたくさんあることに買ってから気づき、記事と違うモデルでがっかりしていたのですが、意を決してファームを書き換えたところ無事稼動して喜んでいます。
2：やどさん :
2021/03/06 (Sat) 16:47:18: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1615016838.jpg こんにちは！

NanoVNA-V2 おじさん工房ファーム、とても嬉しい機能ですね！
V2のGroups.ioにも”Ojisan F/W”を使ったX'tal測定の話題が先月あがっていました。

それで、以前 9MHzの水晶発振子を並べて AM用のフィルターを作ったのでアップします。

写真１は、基準インピーダンス変更機能を使わない50Ωの時で、リップル大でちゃんと観測できませんでした。

基準インピーダンスを設計値の約1000Ωにすると、フラットになりますが、2か所くらいピークがでました。これはRBWが大きいと顕著で、写真２はRBW=30にしたものです。

写真3は、BN43コアで作ったトランス（約50Ω：1000Ω = 2T:9T）を入出力に挿入したものです。ほぼ実際の特性が観測できていると思われます。
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3：やどさん :
2021/03/06 (Sat) 16:52:10: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1615017130.jpg 追加画像です

写真上：
　 NanoVNA-V2 Ojisan F/W (2020.10.04) を使って、9MHzのX'talのパラメータを測定
写真右：
　X'talパラメータを "Crystal ladder filter calculator"のwebサイトに入れて 4ポールのX'talラダーフィルターを作りました
　　→ https://www.giangrandi.org/electronics/crystalfilters/xtalladder.html
写真下：
　 DJ6EVさんのDishal_v2052というソフトが在ると知って特性が合っているか確認しました
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4：Ojisankoubou :
2021/03/07 (Sun) 08:56:39: Xtal Filter での基準インピーダンス変更やLマッチはやってみたかったのですが、時間がなくてそのままになっていました。

やどさんの結果を見るとピークが残ってはいますがかなり良くシミュレートできているように思えます。　

HP に実例として載せた LPF でもピークは取り切れていませんでしたし、下記の方の実験（s2pファイルをつくってシミュレーターでLマッチ）でもピークは残ってしまっています。　ピーク部分は測定誤差による影響が大きいようです。

https://twitter.com/kakuiwata/status/1367240538160648193

最後は実機で確認ですね。
5：やどさん :
2021/03/07 (Sun) 18:40:43: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1615110043.jpg こんにちは。

＞ピークが残ってはいますがかなり良くシミュレートできているように思えます

了解です！ NanoVNAの誤差とか限界に近いところなのですね、、
実は、測定が悪かったのかとか思ってキャリブレーションを取り直してみたり設定を変えたりもしてました。。

あっ、、APB-3で測定したデータがまた良い感じでしたので、画像追加します。（ﾄﾗﾝｽ整合です）
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6：Ojisankoubou :
2021/03/09 (Tue) 09:01:40: ほぼシミュレーション通りの特性が得られているようです。
ということは Xtalパラメータの測定も十分な精度で得られているということですね。　安心しました。
7：しぶ : 2021/03/09 (Tue) 09:27:15: 実は、この機能を使って測定したかったのは、真空管ラジオのIFTなのですが、まだ、上手く測れていませんのでうまくできたら報告させていただきます。
8：やどさん :
2021/03/11 (Thu) 22:36:41: こんばんは！

パラメータ抽出できて作ったフィルターの特性も確認できてとても嬉しいです！今フィルターを切り替えた真空管トランシーバで短波放送聴いてます。

真空管ではなく６石ラジオのIFT(455kHz)ですが、
QWERTYUIOPさんのツイートも見まして、NanoVNAで測定してみたのですが、うまく測定できませんでした。
https://twitter.com/kakuiwata/status/1348274065723719681

インピーダンスを350Ω位にすると多少山なりのS21カーブが見えますが、50Ωでは殆どフラット
おかしい。。(汗;;
9：Ojisankoubou :
2021/03/12 (Fri) 09:19:33: 基準インピーダンス変更では NanoVNA-V2 では測定できない S22、S12 を S22＝S11、S12＝S21 としていますが、これは入出力が対称であることが前提です。

IFTのように入出力が非対称な場合、S22≠S11、S12≠S21 なので NanoVNA-V2 に実装した基準インピーダンス変更は使えません。

入出力が非対称な場合は、ちゃんとした S パラメータをつくって回路シミュレーターにかける必要があります。

ちゃんとした S パラメータは、まず順接続で S11、S21 を測定し、次に入出力逆接続して測定した S11、S21 を S22、S12 としてつくります。
10：やどさん :
2021/03/12 (Fri) 22:49:51: あっ、そういう事なのですね！

入出力逆にして測定して、S22、S12としてシミュレータに読み込むと云うツイートも見たのですが、全然分かっていませんした。（汗；

すみません、IFTの方は、一次側をLC-SHUNTで解析してみたら共振していない様でした。調べてみます。。
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11：しぶ : 2021/03/13 (Sat) 13:22:22: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1615609342.jpg トランジスタラジオのIFTは、非対称ですが、真空管用はまだ調べ切れていませんが、対称のように感じています。
調べてゆくと、インピーダンスについては数百ｋΩ台であることがわかりましたので、300kΩとして測定したら写真のような結果が得られました。
まだまだわからないことが多いので調べながら進めてゆきたいと思います。
12：Ojisankoubou :
2021/03/14 (Sun) 13:59:36: 真空管用の IFT は触ったことがないのですが、調べてみると並列共振した２巻き線を M 結合させているような構造のようです。

インピーダンスを 300kΩ にしたとのことですが、50Ω のときはどのような特性だったのか興味があります。

基準インピーダンス変更は、カメラに例えるとデジタルズームみたいなもので、拡大すると画素が荒くなるように誤差が拡大されてきます。　ちゃんと整合を取るのは光学ズームでしょうか、誤差のすくない特性が取れます。
13：やどさん :
2021/03/17 (Wed) 23:09:12: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1615990152.jpg こんばんは！

そんなに高いインピーダンスにも変換できるのですね、、
デジタルズームとすると、かなり荒くなっているという事なのですね。

で、横からすみません、
自分も測定してみたくて５球スーパラジオの残骸を実家で見つけてきました。　（写真１）

・先ずは、一次側、二次側、の同調周波数をポート1-2間のシリーズスルーで測定しました　（写真２, ３）
　シャントスルーなどの測定方法は、ここも参照しました →　http://www.rf-world.jp/bn/RFW46/samples/p098-099.pdf

・基準ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ 50ΩでS21測定するも、ほとんどフラット？！　（写真４）

・基準ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽを40kΩ～60kΩくらいにすると、山が一番高くなりました　（写真５）

殆ど情報が無いように見える S21ですが、フィルター特性がちゃんと隠れているのですね！すごく不思議です。
→SパラメータファイルをNanoSaverで取得すると小数点以下16桁！もあったので、それでかな。。

　あと、Ｓパラメータの基準インピーダンス変換方法を記ＵＲＬで見つけました。
　→　http://www.mogami.com/paper/sparameter/sparameter-01.html

　Ojisan F/Wでは、”main2.cpp”ソース中の”apply_renormalization”で、Ｓパラメータを変換して、
　newS11とnewS12を算出している所かな？と思いますが、、理解できてません。（汗；
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14：やどさん :
2021/03/17 (Wed) 23:14:17: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1615990457.jpg 続いて失礼します

＞殆ど情報が無いように見えるＳ２１ですが、フィルター特性が隠れて…　すごく不思議です。

　“QucsStudio” v3.3.2というソフトで、Ｓパラメータシミュレーションを試行してみました。
　結果、
　NanoVNA-V2 OjisanF/Wで、基準ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽを40kΩに変換した時と同様のカーブになりました！！（画像下側）
　ちょっと感動です！

→ 念のため NanoVNA-V2で取得した S2Pファイル”V_IFT455kHz_All2.s2p”を下記に置きます。
　　https://drive.google.com/drive/folders/1do41Um1GZcw_dLl3PkC9IMoEjztCjsVQ?usp=sharing

　　これは、NanoVNA-V2（NanoVNASaver 0.3.8）で、
　　　ポート１（一次側）ポート２（二次側）方向に測定して、S11,S21を、
　　　ポート１（二次側）ポート２（一次側）方向に測定して、S22,S12を取得し、Excelで’S11 S21 S12 S22’順に並べて作成しました。
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15：Ojisankoubou :
2021/03/19 (Fri) 08:00:56: >殆ど情報が無いように見える S21ですが、フィルター特性がちゃんと隠れているのですね！すごく不思議です。

50Ωでこんなにフラットだとは思いもしませんでした。　本当にどこにフィルター特性が隠れているのか不思議です。

>→SパラメータファイルをNanoSaverで取得すると小数点以下16桁！もあったので、それでかな。。

NanoVNA_V2 内部での演算は float なので 7桁程度ですし、実際の測定の有効数字は3桁がいいところだと思います。

>Ojisan F/Wでは、”main2.cpp”ソース中の”apply_renormalization”で、Ｓパラメータを変換して、
>　newS11とnewS12を算出している所かな？と思いますが、、理解できてません。（汗；

プログラムでは中間の Z パラメータを介することなく、基準インピーダンス変更した式に展開していますので何をやっているのかわかりにくいと思います。　
複素数計算ができる言語や excel などで計算してみるとよいかと思います。
16：しぶ : 2021/03/19 (Fri) 20:56:16: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_448700/448683/full/448683_1616154976.png やどさんが既に計測してあげていただいておりますので、不要ですが、念のため同じ環境で測定した結果を添付いたします。
上が50Ω、下が300kΩです。
デジタルズームと光学ズームの違いは感覚的によく理解できました。
17：やどさん :
2021/03/20 (Sat) 00:10:04: こんばんは

しぶさんの測定も50Ωではフラットに近いのですね！

どうもありがとうございます。自分の方は、こんな感じかな？と測定して、あれ？何か間違えた？とやり直したりでした。

でも、基準インピーダンス変換すごいですね。
S21測定値の有効数字も多くないのにフィルター特性が見えてくるって。

そうか、s2pファイルは一旦Excelファイルにしたから、Excelに計算させる方法もあるのですね！
どのようにフィルター特性が浮かび上がるのか、分かるかもしれない！？

→ そんな簡単には出来ないと思いますが（汗;;
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