Mistero calcolo vswr , Z ed R

[rosco]

Per capire gli effetti delle modifiche ad efhw sto facendo un programmino che sofrapponga i grafici e dia un "sommario" ( tipo dove sono i minimi ).

Per non passare da altri programmi, sto provando ad interrogare direttamente MR100 ( clone del SARK 100, ma mi scontro con un problema;
prendendo direttamente i valori di tensione, mi risulta Z < R

Forse prendo un granchio, ma dovrebbe essere Z >= R con Z=R per X=0

Da manuale
The analyzer measures four voltages of the bridge for impedance calculations.
    The incident voltage (VF),
    the reflected voltage (VR),
    the voltage at the antenna (VZ),
    and the voltage across the known resistance of the leg of the load (VA).

Usando le formule dello stesso manuale (essendo spagnolo suppongo roe=vswr)

    roe = (vf + vr) / (vf - vr)
    z = z0 * vz / va
    r = ((math.pow(z0, 2) + math.pow(z, 2)) * roe) / (z0 * (math.pow(roe, 2) + 1))
    assert z >= r 

Nell'originale al numeratore è roe ed al denominatore è swr, ma credo sia la stessa cosa
inoltre invece di z0 mette 50 ed il suo quadrato 2500;
io ho provato a parametrizzare per vedere se con valori diversi di z0 cambiava qualcosa, ma è sempre R>Z, anche se di poco

con valori in ingresso 4013000 32164 1886050 1603584
ottengo
Return loss -41.92 ( aggiunto io e calcolato solo con  vr vf)
ROS  1.01 , Z  58.807 , R  59.575 , X  9.535

Dopo aver provato a variare z0, riproverò dopo calibrazione e batteria carica, ma mi domando se sia possibile/utile prevedere una "correzione" alla tensione
e se si, se possa essere lineare o cosa.

L'idea è mettere una resistenza da 50 e "correggere " valori di tensione fino ad avere Z>=R
e poi vedere come cambiano le cose  con quella correzione, variando la frequenza.

Suppongo che la calibrazione dello strumento faccia qualcosa del genere e non so se una ulteriore correzione possa essere utile o peggiorare le cose.
PS
non ho bisogno di grande precisione, mi basta vedere dove risuonano "i filacci", ma se posso avere qualche indicazione in più è meglio.

Spero di essermi spiegato, se interessa a qualcuno posso "approfondire".

Si tratta di un problema noto oppure o qualcuno ha qualche suggerimento più "mirato" ?

[rosco]

Direi che probabilmente l'errore è nelle formule o nelle letture delle tensioni,
anche le letture "ufficiali" danno Z = 170  -> imp 194 j0
( oppure sto prendendo un granchio )

Con più calma rifarò i test subito dopo calibrazione e con alimentazione fissa
in modo da minimizzare altre cause.

[Franco Balestrazzi]

Il cuore dell'analizzatore è il sistema è il sistema di misura. La prima cosa da fare è misurare una R= 50 Ohm. La Z deve essere uguale a R =50 e la X=0. Normalmente quando ci si allontana da questo caso ideale la precisione diminuisce. In ogni caso Z=sqrt(R al quadrato + X al quadrato). Se  così non è hai problemi al tuo analizzatore. La X può risultare negativa solo in analizzatori che ne misurano il segno. Per esempio Metrovna, rigexpert aa230zoom non lo fanno e penso pure il tuo. Però misurando Z, X, R la relazione sopra vale e le indicazioni sono corrette. Prova poi con 50 Ohm in serie a una X conosciuta. X=2*pigreco*f*L e vedi cosa legge.

[rosco]

Il cuore dell'analizzatore è il sistema è il sistema di misura. La prima cosa da fare è misurare una R= 50 Ohm. La Z deve essere uguale a R =50 e la X=0.

che è quello che ho fatto, i 58 Ohm sono una resistenza da 50 +- tolleranza
A me come precisione basterebbe, il problema è che se R>Z va in errore la formula

X = sqrt(Z al quadrato - R al quadrato).

Se ci sono altre formule per ottenere gli stessi risultati partendo solo dalle tensioni, ben vengano, al momento non le ho trovate.

Secondo me, leggere direttamente le tensioni e poi fare i calcoli esternamente dovrebbe essere il modo migliore per minimizzare gli errori di calcolo/arrotondamento.

Il problema è trovare le formule più appropriate e l'affidabilità delle misure di tensione.

Prova poi con 50 Ohm in serie a una X conosciuta. X=2*pigreco*f*L e vedi cosa legge.

a me basterebbe avere indicazione abbastanza affidabile di quando X è vicina a 0, che mi sembra di capire che non necessariamente è quando ROS è minimo o 1:1 .

[Franco Balestrazzi]

No la formula è quella. Non tiene conto del segno della reattanza ma solo del modulo ed inoltre sono elevate al uadrato quindi qualsiasi segno meno viene convertito in positivo. La fase di X viene misurata con un altro circuito. Scusa la franchezza ma 8 Ohm su 50 non è un errore trascurabile. Sembra che il tuo MR100 abbia qualche problemino.

[kz]

Sembra che il tuo MR100 abbia qualche problemino.

se posso intromettermi: ne ho provati 2 e hanno tutti più o meno gli stessi difetti

[Franco Balestrazzi]

Non lo volevo dire ma sono delle "ciofeche"

[kz]

Non lo volevo dire ma sono delle "ciofeche"

non sono d'accordo, per quello che costano (molto poco) fanno quello che devono fare

[rosco]

per quello che costano (molto poco) fanno quello che devono fare

concordo, permettono di "giocare" e farsi esperienza .

Naturalmente se si vogliono fare misure "serie" serve altro,
ma preferisco investire/buttare qualche decina di euro così e poi eventualmente prendere a ragion veduta qualcosa di meglio
che spendere una cifra per uno strumento che poi si rischia di non usare
o peggio di ritrovarsi una qualità simile , ma a caro prezzo.

[Franco Balestrazzi]

Fanno misure senza un senso reale e quasi mai coincidenti con la realta'. Il prezzo definisce l'oggetto.Cosa te ne fai di uno strumento non affidabile ? Si usa uno strumento per eseguire misure in modo che esegua calcoli basati sulla teoria e non sulla cabala. Se i risultati sono alla carlona che senso ha parlare di strumenti e imparare qualcosa, che esperienza ti vuoi fare se non domandarti ogni volta se sara giusto o sbagliato quello che mi indica?. E come lo devo interpretare ?. Non e' la prima volta che si leggono 3D su questo oggetto sia qui sia su altri forum, e la risposta e' sempre stata la solita.
Poi ognuno fa quello che vuole, ma se devo usare uno strumento e' bene che questo, a parere mio, sia perlomeno affidabile in caso contrario risparmio i soldi.
Altra faccenda e' che non e' detto che con SWR=1 la X sia uguale a 0. La risonanza la hai quando X=0 ma non sempre coincide con SWR=1. sono due cose un po diverse. Ecco perche' e' importante conoscere i valori corretti di Z=R+jX con |Z|=sqr(R al quadrato + X al quadrato). Potresti trovare una lunghezza di cavo tale per cui la X diversa da 0 sotto l'antenna sia annullata dalla componente reattiva del cavo ad una ben precisa lunghezza e quindi vedresti SWR=1 ma con una X sotto l'antenna ben diversa da 0.

[rosco]

Cosa te ne fai di uno strumento non affidabile ? Si usa uno strumento per eseguire misure in modo che esegua calcoli basati sulla teoria e non sulla cabala. Se i risultati sono alla carlona che senso ha parlare di strumenti e imparare qualcosa, che esperienza ti vuoi fare se non domandarti ogni volta se sara giusto o sbagliato quello che mi indica?. E come lo devo interpretare ?

Per l'utilizzo basico, ovvero tagliare dipoli o sintonizzare loop magnetici, fino ad ora è stato affidabile.
Quanto ai valori Z, R e X sono solo cose in più ed accorgersi dell'incongruenza dei valori credo faccia parte del "gioco".

Avere strumenti affidabili ed usare metodi di misura non corretti ( es leggerli senza tener conto dell'eventuale trasformazione della linea di trasmissione o altro ) porterebbe a conseguenze simili.

Per i miei scopi ( divertimento personale ) basterebbe capire , anche a grandi linee, DOVE è il problema di questi strumenti.
Naturalmente a parte quelli che si guastano e non danno proprio misure, o non riconoscono neanche la risonanza dei dipoli che sono palesemente guasti.

Comunque proseguo nella ricerca delle formule per il ponte "sbilanciato".

Quello che non capisco è:

se la formula è giusta, vuol dire che il ROS non è coerente con i valori di tensione sulle impedenze ?
quindi tensione diretta e riflessa non sono coerenti con quelle su Z0 e Zx oppure ci saranno altri motivi?

[Franco Balestrazzi]

Ti ripeto e' nella misura che difetta. Se di Z,R,X non ti interessa allora usa un normale swr meter. Cosa pretendi da un oggetto che costa a malapena 80euro. Il ros non e' rappresentativo della risonanza di una antenna (X=0).

[rosco]

Ti ripeto e' nella misura che difetta. Se di Z,R,X non ti interessa allora usa un normale swr meter.

Perchè, se con questo posso fare i grafici che mi piacciono tanto ?
E per il ROS è abbastanza affidabile, nel senso che se dice che ad una certa frequenza il ros è basso e ci trasmetto, l'817 NON si lamenta.

[Franco Balestrazzi]

Dovresti misurare la Z nel punto di alimentazione dell'antenna e tararla in modo tale che X=0 e rimanga solo la parte reale R (che non e' detto sia 50 Ohm). Dopodiche puoi inserire la lunghezza che vuoi di cavo in quanto la X non cambia e ti ritroveresti ai capi del tuo rtx la stessa Z che avevi misurato sotto  l'antenna. Nelmodo che fai tu usi il tuo strumentino come un banale rosmetro che ti fa leggere un SWR complessivo della X introdotta dal cavo e che guarda caso, per quella lunghezza e per quella frequenza elimina la coniugata complessa della X della antenna nel punto di alimentazione. Ecco perche' ti basta un rosmetro e basta. Se tu dessi una occhiata alla carta di Smith troveresti che all'allontanarsi dal carico (antenna con una z=r+/-jx ci si muove su cerchi al variare della reattanza introdotta dalla linea di alimentazione (ipotizzando resistenza di perdita della linea nulla) e uindi potrai trovare un punto in cui avrai una Z al tuo rtx di 50+/-j0. Il finale del tuo rtx e' felice ma il rendimento della sistema antenna non e' il massimo in quanto avrai un regime di onde stazionarie che viaggiano avanti e indietro sulla linea e il tutto fa si che la potenza irradiata sia minore dei tuoi canonici 100W (ad esempio) anche se il tuo rosmetro rende felice il tuo finale cosi' non si cuoce. Ricordati la Rd (resistenza di irradiazione di antenna e' quella che conta e, a meno di perdite dovrebbe coincidere con 50 Ohm).

[kz]

ho pagato nel 2017 il clone più economico, quello con le coperture in plexiglass, circa 57 euro più 5 euro di adattatore bluetooth che non ho mai avuto il tempo di montare, ovvero il prezzo di un wattmetro/rosmetro decente: per misurare qualche autocostruzione va benissimo.
il punto debole dello strumento sta nella taratura: la versione successiva dello strumento, SARK110, ha un software più evoluto che ha necessità di essere tarato come la gran parte degli analizzatori con un carico da 50 ohm, un connettore aperto e un connettore cortocircuitato; che indica delle sostanziali modifiche al firmware.
è uno strumento economico e imperfetto, bisogna convivere con le sue peculiari imprecisioni, credo che la domanda di rosco fosse diretta proprio a cercare di comprendere (e quindi poter calcolare come tara) la fonte di tale imprecisione.

[Franco Balestrazzi]

Si ma con i valori che fornisce che esperienze vuoi fare se non quella di complicarti ancora di piu' le idee. Sarai sempre a chiederti e a chiedere :cosa sono questi risultati e che correlazione esiste tra loro ?. Se usi una calcolatrice che alla somma di 2+2 ti fornisce 5 non pensi che ci sia un errore nella formula ma che sia la calcolatrice che sbaglia ovviamente.
Tutto qui poi ognuno e' libero di fare quello che vuole.

[rosco]

cercare di comprendere (e quindi poter calcolare come tara) la fonte di tale imprecisione.

Hai centrato il problema.

Da quello che capisco, mentre si trova tensione riflessa 0 quindi ROS 1 , misura R != 50
a volte di poco 52, a volte di più, anche 60.

Per ora, da quello che ho capito potrebbe essere la taratura, nel caso si potrebbe ovviare via software oppure qualche problema nella tensione riflessa ( qualche diodo o altro non compensato ?!?) ; quindi il passo successivo sarà vedere
prima  se si riesce a fare qualche correzione
poi  se ne vale la pena.

Per ora mi accontento di usarlo come rosmetro intelligente, es col mio programmino individua i minimi e mostra qualcosa del genere.
NB
la misura è della endfed arrotolata sul mobile con passo da 10KHz , giusto per provare.

[LuckyLuciano®]

Il cuore dell'analizzatore è il sistema è il sistema di misura.

Franco sono d'accordo con te, ma come spiegheresti la notevole differenza di misura fatta su impianti mobili di alcuni modelli di analizzatore d'antenna rispetto alla semplice rilevazione con rosmetro?
Ho notato differenza di 0,5 punti tra MetroVNA e rosmetro. Se rosmetro segna 1:1,1 l'analizzatore segna 1:1,6.
Ed addirittura 2,2 punti tra AW07a e rosmetro. Se rosmetro segna 1:1,1 l'analizzatore segna 1:2,4  .
Non c'erano differenze rilevanti (se non un 0,1 punto) tra analizzatore Mini60 e Rosmetro.

Il "difetto" non è presente se la misura è fatta su installazioni fisse.

[rosco]

come spiegheresti la notevole differenza di misura fatta su impianti mobili di alcuni modelli di analizzatore d'antenna rispetto alla semplice rilevazione con rosmetro?

io ipotizzerei il tx che suppongo sia usato assieme al rosmetro, e che è collegato a massa.

[LuckyLuciano®]

io ipotizzerei il tx che suppongo sia usato assieme al rosmetro, e che è collegato a massa.

cioè?

[rosco]

Potrebbe essere che con l'analizzatore misuri solo il cavo e l'antenna,
quando attacchi il rosmetro, aggiungi anche il trasmtettitore, che probabilmente è collegato alla massa del veicolo che entra a far parte dell'antenna in altro modo.

Solo una mia ipotesi, comunque.
Io avevo letture diverse tra analizzatore collegato al pc via seriale, anche se alimentato dalla sua batteria, e via bluetooth.
Nel dubbio uso sempre bluetooth.

[LuckyLuciano®]

Potrebbe essere che con l'analizzatore misuri solo il cavo e l'antenna,
quando attacchi il rosmetro, aggiungi anche il trasmtettitore, che probabilmente è collegato alla massa del veicolo che entra a far parte dell'antenna in altro modo.

Solo una mia ipotesi, comunque.
Io avevo letture diverse tra analizzatore collegato al pc via seriale, anche se alimentato dalla sua batteria, e via bluetooth.
Nel dubbio uso sempre bluetooth.

ho pensato anche io a questa eventualità.
Ed ho provato ad aggiungere una massa tra telaio ed analizzatore. Sia sul telaio analizzatore che sul pcb. Ma senza esito risolutivo.
Questo difetto non c'era però con il Mini60 che ho usato decine e decine di volte.
Dovrei provare il RigExpert per una comparazione.

[rosco]

ho pensato anche io a questa eventualità.
Ed ho provato ad aggiungere una massa tra telaio ed analizzatore. Sia sul telaio analizzatore che sul pcb. Ma senza esito risolutivo.

Alcuni "pensieri in libertà"

- aggiungendo la massa all'analizzatore, cambiava poco o non cambiava ?
- hai provato anche a collegarla al PL ? Non sapendo come sono i collegamenti interni ...
- il "meno" del tx era sul telaio o su filo ? Il filo che va alla batteria potrebbe essere diverso
- hai provato "aggiungendo" un pezzo di cavo ? Sia senza sia con collegamento a massa?

Questo difetto non c'era però con il Mini60 che ho usato decine e decine di volte.
Dovrei provare il RigExpert per una comparazione.

A parte che potrebbe NON essere un difetto, sono curioso di sapere il comportamento col terzo analizzatore.

PS
Naturalmente ipotizzo che la taratura degli analizzatori e la misura  sia stata fatta con la batteria carica ( al massimo).

Rileggendo, con uno c'è solo 0.5 di differenza che mi sembra "trascurabile" ( almeno per i miei standard), mentre dell'1.3 dell'altro inizierei a preoccuparmi.

PS2
Altra possibilità è che, a causa di differenze del segnale usato dall'analizzatore e/o presenza di forti segnali ( in antenna o disturbi) la misura risulti falsata.
In questo caso il rosmetro ne sarebbe immune ( o no ?).

[LuckyLuciano®]

Alcuni "pensieri in libertà"

- aggiungendo la massa all'analizzatore, cambiava poco o non cambiava ?
- hai provato anche a collegarla al PL ? Non sapendo come sono i collegamenti interni ...
- il "meno" del tx era sul telaio o su filo ? Il filo che va alla batteria potrebbe essere diverso
- hai provato "aggiungendo" un pezzo di cavo ? Sia senza sia con collegamento a massa?

Ti rispondo per punti.
- cambiava pochissimo, migliorando di 0,2 punti.
- no, ma ci ho pensato. E' un lavoro che ho pensato di fare proprio mentre eseguivo queste misure. Devo controllare com'è collegata la massa del PL rispetto a quella elettrica dello strumento
- era collegato a massa telaio. Ed ho fatto varie prove a spostare, aggiungere o maggiorare le masse presenti senza risultati
- no, anche questo è in sospeso appena ho sotto mano qualche altra installazione mobile, ho già preparato un cavetto che collega la massa PL con quella elettrica del veicolo

A parte che potrebbe NON essere un difetto, sono curioso di sapere il comportamento col terzo analizzatore.

PS1
Naturalmente ipotizzo che la taratura degli analizzatori e la misura  sia stata fatta con la batteria carica ( al massimo).

Rileggendo, con uno c'è solo 0.5 di differenza che mi sembra "trascurabile" ( almeno per i miei standard), mentre dell'1.3 dell'altro inizierei a preoccuparmi.

PS2
Altra possibilità è che, a causa di differenze del segnale usato dall'analizzatore e/o presenza di forti segnali ( in antenna o disturbi) la misura risulti falsata.
In questo caso il rosmetro ne sarebbe immune ( o no ?).

PS1: assolutamente si tutto perfettamente controllato fino alla nausea 
0,5 potrebbe essere una differenza trascurabile, però il non vedere la perfetta coincidenza fra strumenti  (che per i miei standard è al massimo di 0,2 punti) mi mette i nervi .
Sapendo poi che un cacchio di Mini60 da 4 soldi era perfetto nella lettura rispetto a questi blasonati e costosi analizzatori (con un DELTA al massimo di 0,1 punti)

PS2: qui non ho idea. Anche perchè confuterebbe la "normalità" di funzionamento del Mini60. Cioè, scatterebbe la classica domanda (che vuol dire tutto e niente): "e come mai con quell'analizzatore funziona e con questo no?"