Montando el analizador de red (VNA) de N2PK.

Hace ya la friolera de 3 añitos me llamó la atención un proyecto de analizador de redes (VNA) de Paul Kiciak, N2PK. Se trata de un analizador de redes  de buenas prestaciones y a un precio contenido en comparación con equipos comerciales. Las características del analizador en diversas comparativas, están en muchos casos por encima de otros productos comerciales.

http://n2pk.com/

Hice acopio del material y una vez tuve todo, se quedó durmiendo en un cajón hasta hace una semana que me decidí a montarlo. La verdad es que la dificultad del proyecto estriba principalmente en conseguir los materiales, algunos muy especiales. Por otro lado, se trata de un diseño con componentes smd (y no son pocos) que no todo el mundo es capaz de acometer sin haber tenido una experiencia anterior con éste tipo de componentes. Destacar también que la documentación está un poco repartida y hace falta antes de nada recuperarla y ordenarla para mejor entendimiento del proyecto.

Existe un grupo de Yahoo expecífico para éste proyecto dónde se comparte toda la información:

http://groups.yahoo.com/group/N2PK-VNA/


También hay un grupo para compras de material para proyecto:
 
http://groups.yahoo.com/group/N2PK_VNA_Group_Buy/


Uno de los participantes del foro, Ivan Makarov VE3IVM ha diseñado y comercializa las PCB´s de muy buena calidad y se ha currado un BOM (listado de materiales) en excel muy completo con todas las referencias de los componentes de Digi-Key para que los puedas pedir de forma fácil desde la web.


 http://www.makarov.ca/vna.htm


Hay 3 cosas que no se pueden conseguir en Digi-Key y hay que buscarlas en otros proveedores. El oscilador de referencia, que se lo pedí directamente a Eugene AE2F, los transformadores de Minicircuits y las bobinas de Mouser. En su día hice el pedido en la web de Dgi-Key y los componentes restantes los pedí conjuntamente con el colega Eduardo EA2BAJ que también estaba metido con el mismo proyecto.



¿Que es y para que sirve el VNA?

Como definición resumida, un VNA ó Vector Network Analyzer es un instrumento que permite realizar mediciones de los parámetros de red en redes eléctricas.

Éste VNA es capaz de realizar medidas tanto de transmision como de reflexión dentro del rango de 0.05 a 60MHz, con una resolución de frecuencia de 0.035Hz y un rango dinámico del orden de 110dB.
Las posibilidades de medida de transmisión incluye, magnitud de ganancia y pérdida, phase y retardo de grupo.


Las posibilidades de medida de reflexión incluye, impedancia y admitancia compleja, coeficiente de reflexión compleja, VSWR y pérdida de retorno.

Al contrario que otros medidores de impedancia que infieren el signo de la reactancia (algunas veces de forma incorrecta) partiendo de los valores de tendencia de la impedancia con la frecuencia, un VNA es capaz de determinarlo partiendo de los datos en una única frecuencia. Este es el resultado directo de realizar tanto la medida de la fase como de la magnitud de la señal de RF en cada frecuencia.
Añadiéndole un conversor de banda estrecha, éste VNA puede funcionar hasta los 500MHz aunque con perdida de rendimiento.



Proceso de montaje

Para el proceso de montaje utilicé un soldador JBC de 40W (sí, ya lo se un poco bruto por mi parte) porque la punta de otro soldador de menos potencia comprado en los chinos estaba en malas condiciones y no agarraba el estaño. El estaño que he usado si era apropiado porque era muy finito, 0,46mm. Acompañando, también se han usado diversos materiales como pinzas, lupa, alicates, etc e instrumental para realizar las comprobaciones básicas, polímetro y osciloscopio. El flux, que es tan importante para la soldadura, tampoco he podido usarlo pues tenía una botellita de dudosa calidad comprada recientemente a los chinos, pero que después de varias pruebas ha sido mejor tirarla a la basura.

Primero he atacado a los componentes más pequeños, resistencias y condensadores, luego los semiconductores y circuitos integrados y para finalizar los transformadores, oscilador y los conectores.

Hay que tener paciencia y dedicarle su tiempo a todos y cada uno de los componentes para evitar problemas posteriores. Es un trabajo tedioso, localizarlos, ubicarlos y soldarlos adecuadamente.

Una vez finalizado el montaje de todos los componentes hay que hacer las conprobaciones iniciales de que las líneas de alimentación +12V y +5V no tengan derivaciones. Yo tuve un +5V derivado por un corto en las patillas de uno de los conversores ADC. Es muy nomal tener algún problemilla inicial. Después de decicarle tiempo a buscar el problema y haberlo solucionado tuve suerte y no detecté ninguno más.

Posteriormente, realicé el cable de conexión al puerto paralelo, que es por dónde se comunica el analizador con el PC. Además es necesario implementar una fuente de alimentación de +12V y +5V. Yo la he realizado de momento para las pruebas partiendo de una de mis fuentes para las emisoras que tiene salida de 13.8V regulada a 12V. Para los +5V he utilizado un 7805 con un pequeño disipador. Como software  he utilizado MyVNA de Dave Roberts G8KBB.

http://g8kbb.roberts-family-home.co.uk/html/myvna.html

Afortunadamente la comunicación con el PC ha funcionado sin problemas a la primera (cosa rara). Es éste momento me faltan los conectores SMA para el puente de medidas por lo que solo he podido probar la parte del generador de RF. He podido comprobar que seleccionando una frecuencia en el software, ésta es generada por el VNA sin problemas entre todo su rango de trabajo 0.05 a 60MHz. Ésto ya es una muy buena noticia :-).


Aunque el diseño original de N2PK contempla exclusivamente un interface por puerto paralelo para la conexión al PC, varios colegas desarrollaron versiones de un interface USB a puerto paralelo con el fin de facilitar el uso del VNA en los ordenadores más actuales. Este interface esta basado en el chip de Cypress CY7C68013.

http://g8kbb.roberts-family-home.co.uk/html/usb_interface.html

Dave hizo algunas placas del interface y las distribuyó a los colegas que se lo solicitaron, yo tengo una suya.
Recientemente he querido buscar los componentes para el interface y he visto que no me merece la pena teniendo a los chinos a tiro de "click" en ebay. Hay placas ya montadas que te salen mas o menos por lo mismo de los componentes.

Es un ejemplo de la placa interface de los chinos que puede salir por unos 15€ puesta en casa.
La recibí hace un par de días y la verdad es que me he tenido que pegar con ella para hacer que funcione, no por que funcione mal, todo lo contrario, es que hay que seguir el proceso correspondiente para grabar el software correcto en la eeprom. La mía venía de origen con un software para ser usadacomo analizador lógico. Ya está funcionando y ahora puedo usar el VNA desde un PC con puerto USB.


Espero recibir pronto los conectores y así poder avanzar con más pruebas del analizador.



Continuará con más detalles y fotos...