Présentation générale

Cette année le marché des analyseurs de réseaux pour les amateurs a enfin été complété par une version capable d'atteindre la bande de fonctionnement du WiFi. Le nouveau produit conçu par une entreprise allemande mRS se nomme miniVNA Tiny. Ce nouveau-né surprend par ses dimensions et ses performances à la fois. Le fabriquant promet un fonctionnement de 1MHz jusqu'à 3GHz ce qui permet de profiter non seulement de la bande des radioamateurs mais aussi et surtout de la bande ISM autour de 2.4GHz.

Un autre point important qui concerne ce type d'appareils est son prix. Pour ma part j'ai pu profiter de l'offre de lancement sur le site de wimo qui les proposait à 360 euros ce qui est remarquablement peu cher pour un VNA.

Modification du boîtier

Bien évidemment, à ce prix le produit possède quelques imperfections. La première chose qui saute au yeux c'est le boitier en plastique transparent qui permet de constater l'absence totale de blindage électromagnétique du VNA, qui reste un appareil de mesure sensible à l'environnement.

Alors qu'il est difficile de bien isoler la partie analogique de la partie numérique à l'intérieur de l'appareil, qui peut venir rajouter le bruit EM, il est possible de minimiser les rayonnements parasites provenant de l’extérieur. L'idée était de préserver l'appareil dans l'état original, mais l'encastrer dans un boitier en aluminium. L'utilisation d'un boitier plus grand a également permis de modifier la connectique de l'appareil, à savoir transformer les connecteur SMA qui peuvent être fragilisés avec le temps en connecteurs de type N. Pour préserver la possibilité de mesurer les appareils terminés par des connecteurs SMA ou BNC, un jeux d'adaptateurs de types N-SMA et N-BNC a été acheté.


Présentation du logiciel

Le VNA est piloté à partir de "vna/J", application téléchargeable sur le site de mRS qui fonctionne sous Windows, Linux et MacOS. Elle offre une interface graphique instinctive et efficace qui permet une calibration et une mesure rapide. La calibration est réalisée à l'aide d'un jeux de cales Open/Short/Load, ce qui pour un VNA destiné aux amateurs mérite des compliments. Quant aux résultats de mesures, ils peuvent être sauvegardés sous plusieurs formats comme JPEG, EXCEL, ZPLOT, S2P, PDF.

Interface du vna/J

Calibration

Il existe deux modes de calibration, le Mode 1 permet de subdiviser la bande totale de 1MHz-3GHz en plusieurs sous-bandes avec le nombre de points différent pour augmenter la précision localement. Le Mode 2 permet une discrétisation homogène de toute la bande, avec plusieurs cycles de calibration (overscans) pour obtenir un résultat moyen à la fin.

Menu de la calibration

Le résultat de la calibration permet d'observer un autre défaut de l'appareil qui est dû à la méthode de balayage de fréquence. En effet pour permettre un fonctionnement sur la bande de fréquences annoncée, au lieu d'utiliser un seul oscillateur qui couvrirait tout le bande, le constructeur à choisi l'utilisation de plusieurs oscillateurs moins performants. A l'aide de multiplicateurs de fréquence ces oscillateurs mises en cascade se relient de façon à produire les fréquences de 1MHz à 3GHz. En revanche ce procédé nécessite la commutation entre les oscillateurs ce qui provoque des sauts de phase qui sont visibles lors de la calibration (fig 1) mais aussi lors des mesures (fig 2, fig 3, fig 4). *Ce défaut à été corrigé d'une manière logicielle à partir de la version 3.1 de vna/j, désormais l'effet de la commutation n'est plus visible lors de la mesure.

fig 1. Calibration open

Le basculement entre les oscillateurs à lieu à des fréquences autour de 1GHz et 1.5GHz.

fig 2. Open fig 3. Short
fig 4. Load


Ce défaut peut être corrigé/atténué en jouant avec le nombre de points lors de la calibration et les sous-intervalles du Mode 1. Le désactivation du filtrage réduit également l'amplitude des pics (fig 5, fig 6). Outre que ces deux fréquences où la mesure risque d'être erronée, mon exemplaire possède un autre pic au tout début de la bande, proche de 1MHz.

fig 5. Load fig 6. Load smith

Mesure du S11 des antennes WiFi

Dans cette partie trois antennes résonantes dans la bande 2.4GHz serons mesurées en réflexion.

Antenne 1
Monopole lambda/4
Provenance: ebay (chine)
Prix: 2.35 € (16/10/2014)


Antenne 2
Monopole lambda/4
Provenance: ebay (chine)


Antenne 3
Patch à rayonnement dépointé
Provenance: fabriquée à l'université


Comparaison

Afin d'évaluer la précision du Tiny, la mesure d'une résistance de 10 Ohms entre 2 et 30 MHz a été faite et comparée avec Agilent N9913A.

miniVNA Tiny Agilent N9913A

Comme on peut le constater, la différence entre les valeurs des impédances mesurées est plus que correcte pour la plupart des bricoles
à 2MHz : 10.7-j2 (Tiny) et 10.72+j0.24 (N9913A)
à 30MHz : 9.5+j2.5 (Tiny) et 10.09+j4.58 (N9913A)

Conclusion

En conclusion on peut dire que malgré quelques défauts constatés, comme l'absence de l'écranisation et la présence de pics à des certaines fréquences, le miniVNA Tiny est un très bon appareil. Ces performances et la facilité d'utilisation le rend très intéressant pour les radioamateurs et les étudiants qui souhaitent améliorer leurs connaissances en circuits RF. Avec la bande de fréquence allant jusqu'à 3 GHz il est désormais possible de mesurer ces propres antennes WiFi sans sortir de chez sois et pour un coup abordable.