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2024年6月29日 (土)

Why are they fussy about "d"B?

06291_20240701191901  NanoVNAを使って交流というか高周波関係の理解を深める為に基本的な測定をしている。手始めに2種類の抵抗のS11特性を測定した。
 まず最初はキャリブレーションに使った50Ωの抵抗。これでキャリブレートしたんだから当然の様に「ピッタリと50Ωの抵抗で、コンデンサ的でもコイル的でもありません。」と言った結果が出るはず。
06292_20240701191901  機械屋の私に取ってスミスチャートは難解だけど、右向き軸に普通の抵抗、下向き軸にコンデンサ起因の抵抗、上向き軸にコイル起因の抵抗を取り、無限大に関しては何が起因でも電気が流れないのは同じだから一つに纏めてしまえ・・・とぐいっと変形させたグラフだと理解して居る。
 そういう目で見ると横軸の中央、すなわち50Ωの位置にまとまって居るのは綺麗な純抵抗のデータだと解る。
 S11に関しての理解は1番ポートから出て行くエネルギと、1番ポートに入ってくるエネルギの比率を測定したものであり、このグラフのLogMagはその比率を対数で表して居る。
 こんな感じに書いてくれれば私でも直ぐに理解出来たのに、電気屋さんの頭の中は少し違う様で「電力の比率のlogを10倍した物がデシベル」とか「電圧の比率は20倍してデシベルに成ります」とか書かれて居るし、リターンロスと書いて有るのにマイナス表記とか・・・色々と訳が解らん様に成った。まあ最終的に何となく解った様な気分に成っているから良いや。
 今回の測定では周波数が低いところでは小数点が6-7個並ぶくらい極小の反射で、周波数が高くなってもゼロが3-4個並ぶくらいの反射でしか無い事が解る。具体的には1出して0.0001反射で戻ってくる感じか。
06293_20240701191901  比較として47Ωのカーボン抵抗も測定して見た。ここまでリード線を長く使う事なんか無いと思うけど、基板の裏で配線としてグリグリ曲げて使うと全長を使ってしまう事も有ったりする。
 私の作る回路は1.5GHzとか縁が無いけど、デジタル回路は多いので信号の立ち上がりは急峻。急峻な立ち上がりをフーリエ変換すれば多数の高周波成分が含まれて居る訳で、低クロックのデジタル回路であっても高周波的な挙動を何となく把握しておくのは無意味では無いと思う。
06294_20240701191901  こっちのスミスチャートはハッキリと点じゃない。50Ωよりも少しゼロに近い所をスタートして、上方向に半円を描いている。これは抵抗とコイルが直列接続された時のカーブその物だ。直交座標で考えると47Ωの点から上方向に直線でコイルっぽさの抵抗が増えていって居る状態。
 S11の方も全然違っていて、こちらは周波数が高くなると対数で0に近い所、すなわち比率で言うと1/1だから100%に近い量が戻って来ている事が読み取れる。
 今回の測定だけでも十分に興味深い挙動を観察する事が出来た。これだけでも5,700円の価値は有ると思う。私くらい出来の悪い電気系の学生はNanoVNAを買うべきだ。

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