Guida NanoVNA: calibrazione, antenne, choke in ferrite

Se hai comprato un NanoVNA “solo per controllare l’SWR”, sei già sulla strada giusta — ma il NanoVNA può fare molto più che mostrarti un numero. Usato correttamente, è un analizzatore di rete vettoriale (VNA) compatto: misura l’impedenza complessa in funzione della frequenza, visualizza S11 (riflessione) e S21 (trasmissione), e ti aiuta a diagnosticare problemi di antenna e linea di alimentazione, a costruire choke migliori, a verificare filtri e a stimare le perdite del cavo coassiale — senza andare a tentativi.

Questa guida è pensata per l’uso pratico. Niente “tour dei menu”, ma metodi ripetibili: calibrazione corretta, piano di riferimento controllato, buona meccanica RF (connettori/adattatori), impostazioni di sweep sensate e procedure solide per antenne, coassiale e ferriti.

Fondamenti del NanoVNA e aspettative realistiche

Un NanoVNA genera un segnale RF a scansione (sweep) e misura ampiezza e fase sulle sue porte. Da qui calcola i parametri di scattering:

S11: quanta energia viene riflessa dal carico (antenna, dispositivo in prova). Serve per impedenza, return loss, SWR, risonanza.
S21: quanta energia passa attraverso il dispositivo (filtro, cavo, attenuatore). Serve per perdita d’inserzione/guadagno e risposta in fase.

Dove eccelle davvero

Taratura antenne (frequenza di risonanza, banda, verifica del matching)
Diagnostica della linea (trend di perdita, stima velocity factor, connettori difettosi)
Valutazione dei common-mode choke (impedenza della ferrite vs frequenza)
Misura filtri (passa-banda, passa-basso, notch), attenuatori, accoppiatori (forme S21)
Confronti “prima/dopo” ripetibili

Dove è meno adatto

Misure ultra-precise di perdite molto basse (limiti di dinamica)
Metrologia wideband senza fixture curati
Misure con adattatori/connessioni instabili (misurerà soprattutto la tua catena di errori)

La mentalità che evita l’80% dei problemi

Un NanoVNA è “affidabile” quanto lo sono il tuo piano di riferimento di calibrazione e la tua meccanica RF (connettori, adattatori, scarico trazione). La calibrazione è un’abitudine, non un’azione una tantum.

Igiene hardware: connettori, adattatori, cavi

Molte lamentele sulla precisione sono in realtà problemi di SMA/adattatori. In VHF/UHF, un solo adattatore scadente può introdurre errori visibili.

Meno adattatori di quanto pensi

Ogni interfaccia aggiunge:

disadattamento
lunghezza elettrica
rischio di gioco meccanico, ossidazione, geometria fuori specifica

Regola pratica: catena la più corta e costante possibile. Se servono adattatori: qualità decente e una “catena standard” sempre uguale.

Proteggi le porte SMA del NanoVNA

Le SMA del NanoVNA non sono fatte per essere caricate meccanicamente. Usa:

un pigtail flessibile “sacrificabile”
scarico trazione (niente torsioni sulla porta)
adattatori “consumabili” sostituibili

Pulizia e serraggio ripetibile

“A mano” non è sempre ripetibile alle alte frequenze.
Non stringere brutalmente senza utensile, ma rendi il serraggio coerente.
Se la curva cambia quando tocchi il connettore: è meccanica, non software.

Capire il piano di riferimento (reference plane)

Il concetto più importante in pratica VNA è il piano di riferimento (o piano di calibrazione). Calibrando, dici al VNA: “fino a questo punto preciso, l’errore è compensato”.

Se calibri alla porta del NanoVNA e poi aggiungi adattatori/cavi, misurerai anche quelli. Se calibri con la catena già montata, sposti il piano di riferimento all’estremità della catena.

Perché è cruciale sulle antenne

Sulle antenne vuoi il piano di riferimento vicino possibile al punto di alimentazione. Se misuri dal lato stazione attraverso un lungo coassiale, misuri: antenna + trasformazioni di linea + perdite + effetti di modo comune.

Approccio pratico

Check rapido: calibra nel punto più accessibile.
Taratura/diagnostica: porta il NanoVNA al feedpoint o mantieni una catena di misura sempre identica.

Calibrazione senza stress: SOLT fatta bene

Il NanoVNA usa spesso la calibrazione SOLT:

Short (corto)
Open (aperto)
Load (carico 50 Ω)
Thru (passante per 2 porte)

Di solito:

calibrazione 1 porta (S11) per antenne/impedenza
calibrazione 2 porte (S11 + S21) per filtri/cavi/perdite

Calibrazione 1 porta (S11) passo-passo

Imposta la banda di frequenze (start/stop) che ti interessa davvero.
Scegli un numero di punti ragionevole.
Menu calibrazione → 1 porta.
Collega Open al piano di riferimento → misura.
Collega Short → misura.
Collega Load 50 Ω → misura.
Salva/attiva la calibrazione.

Nota: se cambi molto la banda di sweep, ricalibra. Non è “valida per tutto”.

Calibrazione 2 porte (S21) passo-passo

Imposta lo span adatto al dispositivo (filtro, cavo).
Scegli calibrazione 2 porte (Open/Short/Load su ogni porta + Thru).
Open/Short/Load su porta 1 al piano di riferimento.
Open/Short/Load su porta 2 al piano di riferimento.
Collega un Thru corto e pulito tra porta 1 e 2 → misura.
Salva/attiva.

Suggerimento: il Thru deve essere corto e definito. Un patch lungo “a caso” crea incertezze, a meno che tu lo tratti come parte fissa del setup.

Se il kit di calibrazione non è “premium”

Puoi ottenere ottimi risultati comparativi se:

usi sempre gli stessi standard
mantieni identica la catena e il piano di riferimento
ti concentri su ripetibilità e trend

Impostazioni di sweep che contano davvero

Span e risoluzione

Span troppo largo = perdi dettaglio dove serve. Span troppo stretto = rischi di perdere risonanze secondarie.

Workflow consigliato:

sweep ampio per capire la situazione
zoom sull’area utile + ricalibrazione

Numero di punti

Più punti = curva più dettagliata, sweep più lento.

Valori di partenza:

201–401 punti: controllo veloce
801–1024 punti: taratura fine/forma filtro

IF bandwidth e stabilità (se disponibile)

Ridurre l’IF bandwidth:

riduce rumore e “ballo” della traccia
rallenta lo sweep
aiuta quando cerchi piccoli dettagli

Smoothing/averaging

Utile per leggibilità, ma non sostituisce calibrazione e connessioni sane.

Leggere i dati: SWR, return loss, impedenza, Smith chart

L’SWR è comodo ma incompleto

L’SWR non ti dice:

se sei induttivo/capacitivo
qual è l’impedenza reale
se l’effetto viene dall’antenna o dalla linea

Il return loss (dB) è spesso più utile

Per confronti:

10 dB: accettabile
15–20 dB: buono
25–30 dB: ottimo
Ma non fissarti: “1:1 perfetto” può costare perdite altrove.

L’impedenza complessa è la verità

Visualizza R + jX:

R vicino a 50 Ω nel punto target è ideale in sistemi 50 Ω
la risonanza spesso corrisponde a X ≈ 0

Smith chart senza paura

È una mappa:

centro = 50 Ω resistivo
sinistra = R più bassa, destra = R più alta
sopra/sotto = reattanza (a seconda della convenzione)

Per antenne: guarda come la traccia si muove quando accorci/allunghi o modifichi il matching.

Misure antenna senza “autoinganno”

Misura al feedpoint se puoi

È il modo migliore per evitare trasformazioni della linea e modo comune. Anche un pigtail corto è meglio di un lungo coassiale “misterioso”.

Misura dal lato stazione: cosa stai misurando

Stai misurando:

trasformazioni dovute alla lunghezza elettrica
perdite del coassiale (che possono “migliorare” l’SWR)
effetti di routing e modo comune

Utile per:

rilevare derive
trovare guasti (acqua, rotture, connettori lenti)
confrontare configurazioni se il setup resta identico

Il modo comune: il disturbatore invisibile

Se la risonanza si sposta quando tocchi il coassiale o cambi percorso: corrente di modo comune sulla calza.

Correzioni (ordine pratico):

choke al feedpoint
balun/unun corretto e capito
controbilanciamento / radiali migliorati
routing del coassiale lontano dagli elementi radianti

Workflow di taratura ripetibile

Imposta span stretto sulla banda (es. 6,8–7,3 MHz).
Calibra 1 porta nel miglior punto possibile.
Osserva R e X.
Cambia lunghezza → sposta X=0 verso la frequenza target.
Regola matching → porta R verso l’impedenza desiderata.
Misura a ogni step e prendi appunti.

Esempi: come appaiono le antenne tipiche

Dipolo mezz’onda

risonanza netta (X attraversa 0)
R spesso 50–75 Ω secondo altezza/ambiente
banda e risonanza cambiano con altezza e oggetti vicini

EFHW (end-fed half-wave)

Sensibile a:

trasformazione unun (rapporto, perdite, saturazione)
controbilanciamento
modo comune sul coassiale

Sul NanoVNA:

risonanze “instabili” senza choke
comportamento più “onesto” con un choke efficace al feedpoint

Verticale con radiali

Con radiali adeguati: curva stabile. Senza: resistenza effettiva bassa, drift con umidità/ambiente, risultati poco ripetibili.

Antenne compromesse (soffitta, accorciate, caricate)

banda stretta (Q alto)
forte pendenza di X vicino alla risonanza
alta sensibilità a piccoli cambiamenti geometrici

Misure sul coassiale: perdite, VF e diagnostica

Perdita d’inserzione (S21) di un cavo

porta 1 → cavo → porta 2
calibrazione 2 porte alle estremità della tua catena
misura S21 in banda

La perdita cresce con la frequenza. Utile per:

confrontare cavi
rilevare danni (perdita anomala, ripple)
verificare connettori

Velocity factor / lunghezza elettrica

Buono come controllo:

“non è il cavo che pensavo”
stima approssimativa quando manca altro

Connettori scarsi / acqua nel cavo

Indizi:

ripple in S21 (onde stazionarie da disadattamento)
instabilità muovendo il cavo
miglioramento netto dopo rifacimento connettori

Filtri e componenti con S21

Il NanoVNA è utilissimo per:

passa-basso (armoniche)
passa-banda (selettività)
notch (reiezione)
attenuatori (perdita piatta)
alcuni accoppiatori (entro i limiti)

Regole per un setup S21 pulito

calibrazione 2 porte + Thru corto
cavi corti e stabili
pochi adattatori
span che copra banda utile e stopband

Se compare ripple

Sospetta prima:

adattatori in mismatch
schermatura insufficiente
cavi troppo lunghi
piano di riferimento incoerente

Misurare un choke in ferrite: il caso d’uso “killer”

Un choke deve offrire alta impedenza alla corrente di modo comune sull’esterno del coassiale.

Cosa cerchi

Obiettivo pratico:

almeno alcune centinaia di ohm
idealmente 1–5 kΩ sulle bande critiche
risposta larga, non un picco strettissimo

Attenzione a misurare la cosa giusta

Molti metodi “sbagliati” misurano soprattutto:

risonanze del fixture
capacità/induttanze parassite
la catena di adattatori

Quello che conta: geometria definita, collegamenti corti, piano di riferimento chiaro, confronto tra varianti.

Toroide vs perle vs spire

più spire → più induttanza ma più capacità (risonanze)
perle impilate → spesso più broadband
spire troppo serrate → possibili picchi (non sempre desiderabili)

Il NanoVNA ti fa scegliere: costruisci due varianti, misuri, tieni la curva più utile.

Antenne indoor/soffitta: cosa rivela il NanoVNA

In interno l’accoppiamento con:

isolamento con foglio metallico
impianto elettrico
strutture metalliche del tetto
grondaie e pluviali
canalizzazioni HVAC
può dominare.

Vedrai:

risonanza che cambia con pochi cm
drift stagionale (umidità, pioggia)
coassiale che diventa parte dell’antenna

Stabilizzare:

choke al feedpoint
routing coassiale costante
distanza dalle grosse masse metalliche
puntare a stabilità e perdite accettabili, non al “1:1 perfetto”

Tracce “strane”: cause più comuni

Risonanza cambia toccando il coassiale

Causa: modo comune / accoppiamento
Fix: choke, controbilanciamento, balun/unun, routing

Curva dentellata/instabile

Causa: contatto scarso, adattatore instabile, IF troppo larga, load mediocre
Fix: meccanica, ridurre IF, standard migliori

La calibrazione “sparisce”

Causa: span cambiato, catena cambiata, piano spostato
Fix: ricalibrare nel setup reale

SWR buono ma prestazioni scarse

Causa: perdite che mascherano mismatch, matching lossy, bassa efficienza di radiazione
Fix: guardare impedenza, stimare perdite, ripensare l’antenna

Workflow che fa risparmiare tempo

Un “kit standard”

1–2 buoni cavi SMA
un load 50 Ω decente
Thru corto e definito
1–2 adattatori di qualità (sempre gli stessi)
opzionale: torque tool SMA + pigtail sacrificabile

Tieni un log

Annota:

span
punti / IF bandwidth
piano di riferimento / catena
setup antenna (altezza, routing, choke, controbilanciamento)

Il potere del confronto

Anche con limiti assoluti, il NanoVNA è fortissimo nel comparativo:

choke A vs B
matching rev1 vs rev2
connettore vecchio vs nuovo
posizione antenna 1 vs 2

Checklist rapida: “le misure non hanno senso”

Calibrazione sulla banda giusta e catena invariata dopo?
Troppi adattatori?
Connettori serrati e stabili meccanicamente?
Stai misurando la linea/mode common invece dell’antenna?
Setup toccato/spostato tra misure?
Stai guardando solo SWR invece di impedenza/return loss?
L’ambiente (metallo, tetto, cavi) domina?

Suggerimenti avanzati per dati più affidabili

Port extension (se disponibile)

Utile se devi includere un cavo fisso e compensare il delay, ma:

non sostituisce una buona calibrazione
funziona bene solo con setup stabile

Limiti di dinamica in stopband

Un NanoVNA può non dimostrare reiezioni enormi (es. 80 dB). Però è ottimo per:

frequenza di taglio
forma del passband
miglioramenti relativi
risonanze e perdite inattese

Non ignorare la fase

La fase aiuta a individuare:

artefatti del fixture
risonanze inattese
problemi di cavo

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