Antenămăsurarea este procesul de evaluare și analiză cantitativă a performanței și a caracteristicilor antenei. Folosind echipamente speciale de testare și metode de măsurare, măsurăm câștigul, modelul de radiație, raportul undelor staționare, răspunsul în frecvență și alți parametri ai antenei pentru a verifica dacă specificațiile de proiectare ale antenei îndeplinesc cerințele, verificăm performanța antenei și oferiți sugestii de îmbunătățire. Rezultatele și datele din măsurătorile antenei pot fi folosite pentru a evalua performanța antenei, a optimiza designul, a îmbunătăți performanța sistemului și pentru a oferi îndrumări și feedback producătorilor de antene și inginerilor de aplicații.
Echipamentul necesar în măsurătorile antenei
Pentru testarea antenei, cel mai fundamental dispozitiv este VNA. Cel mai simplu tip de VNA este un VNA cu 1 port, care este capabil să măsoare impedanța unei antene.
Măsurarea modelului de radiație, a câștigului și a eficienței unei antene este mai dificilă și necesită mult mai mult echipament. Vom numi antena care urmează să fie măsurată AUT, care înseamnă Antenna Under Test. Echipamentele necesare pentru măsurătorile antenei includ:
O antenă de referință - O antenă cu caracteristici cunoscute (câștig, model etc.)
Un transmițător de putere RF - O modalitate de a injecta energie în AUT [Antenă în curs de testare]
Un sistem receptor - Acesta determină cât de multă putere este primită de antena de referință
Un sistem de poziționare - Acest sistem este utilizat pentru a roti antena de testare în raport cu antena sursă, pentru a măsura diagrama de radiație în funcție de unghi.
O diagramă bloc a echipamentului de mai sus este prezentată în Figura 1.
Figura 1. Diagrama echipamentului de măsurare a antenei necesar.
Aceste componente vor fi discutate pe scurt. Antena de referință ar trebui, desigur, să radieze bine la frecvența de testare dorită. Antenele de referință sunt adesea antene cu corn cu polarizare duală, astfel încât polarizarea orizontală și verticală să poată fi măsurată în același timp.
Sistemul de transmisie ar trebui să fie capabil să emită un nivel stabil de putere cunoscut. Frecvența de ieșire ar trebui, de asemenea, să fie reglabilă (selectabilă) și rezonabil de stabilă (stabilă înseamnă că frecvența pe care o obțineți de la transmițător este aproape de frecvența dorită, nu variază mult cu temperatura). Transmițătorul ar trebui să conțină foarte puțină energie la toate celelalte frecvențe (va exista întotdeauna ceva energie în afara frecvenței dorite, dar nu ar trebui să existe multă energie la armonici, de exemplu).
Sistemul de recepție trebuie pur și simplu să determine câtă putere este primită de la antena de testare. Acest lucru se poate face printr-un simplu contor de putere, care este un dispozitiv pentru măsurarea puterii RF (frecvență radio) și poate fi conectat direct la bornele antenei printr-o linie de transmisie (cum ar fi un cablu coaxial cu conectori de tip N sau SMA). De obicei, receptorul este un sistem de 50 ohmi, dar poate avea o impedanță diferită dacă este specificată.
Rețineți că sistemul de transmisie/recepție este adesea înlocuit cu un VNA. O măsurătoare S21 transmite o frecvență din portul 1 și înregistrează puterea primită la portul 2. Prin urmare, un VNA este potrivit pentru această sarcină; cu toate acestea, nu este singura metodă de îndeplinire a acestei sarcini.
Sistemul de poziționare controlează orientarea antenei de testare. Deoarece dorim să măsurăm modelul de radiație al antenei de testare în funcție de unghi (de obicei în coordonate sferice), trebuie să rotim antena de testare astfel încât antena sursă să ilumineze antena de testare din orice unghi posibil. În acest scop este utilizat sistemul de poziționare. În Figura 1, arătăm rotirea AUT. Rețineți că există multe moduri de a efectua această rotație; uneori antena de referință este rotită, iar uneori atât antenele de referință, cât și AUT sunt rotite.
Acum că avem toate echipamentele necesare, putem discuta unde să facem măsurătorile.
Unde este un loc bun pentru măsurătorile antenei noastre? Poate că ați dori să faceți acest lucru în garaj, dar reflexiile de pe pereți, tavane și podea v-ar face măsurătorile inexacte. Locația ideală pentru a efectua măsurătorile antenei este undeva în spațiul cosmic, unde nu pot apărea reflexii. Cu toate acestea, deoarece călătoriile în spațiu sunt în prezent prohibitiv de costisitoare, ne vom concentra pe locurile de măsurare care se află pe suprafața Pământului. O cameră anecoică poate fi utilizată pentru a izola configurația de testare a antenei în timp ce absorbi energia reflectată cu spumă absorbantă de RF.
Dispoziții de spațiu liber (camere anecoice)
Intervalele de spațiu liber sunt locații de măsurare a antenei concepute pentru a simula măsurătorile care ar fi efectuate în spațiu. Adică, toate undele reflectate de la obiectele din apropiere și de la sol (care sunt nedorite) sunt suprimate cât mai mult posibil. Cele mai populare game de spațiu liber sunt camerele anecoice, gamele înalte și gama compactă.
Camere anecoice
Camerele anecoice sunt game de antene interioare. Pereții, tavanele și podeaua sunt căptușite cu material special de absorbție a undelor electromagnetice. Gamele interioare sunt de dorit, deoarece condițiile de testare pot fi controlate mult mai strâns decât cele ale zonelor exterioare. Materialul este adesea și în formă zimțată, ceea ce face ca aceste camere să fie destul de interesante de văzut. Formele triunghiulare zimțate sunt proiectate astfel încât ceea ce este reflectat din ele tinde să se răspândească în direcții aleatorii, iar ceea ce este adăugat împreună din toate reflexiile aleatoare tinde să se adauge incoerent și este astfel suprimat în continuare. O imagine a unei camere anecoice este prezentată în imaginea următoare, împreună cu unele echipamente de testare:
(Imaginea arată testul antenei RFMISO)
Dezavantajul camerelor anecoice este că adesea trebuie să fie destul de mari. Adesea, antenele trebuie să fie la câteva lungimi de undă distanță una de cealaltă la minimum pentru a simula condițiile de câmp îndepărtat. Prin urmare, pentru frecvențe inferioare cu lungimi de undă mari avem nevoie de camere foarte mari, dar costurile și constrângerile practice le limitează adesea dimensiunea. Unele companii contractante de apărare care măsoară secțiunea transversală radar a avioanelor mari sau a altor obiecte sunt cunoscute că au camere anecoice de dimensiunea terenurilor de baschet, deși acest lucru nu este obișnuit. Universitățile cu camere anecoice au de obicei camere care au 3-5 metri lungime, lățime și înălțime. Din cauza constrângerii de dimensiune și pentru că materialul care absorb RF funcționează de obicei cel mai bine la UHF și mai mult, camerele anecoice sunt cel mai adesea utilizate pentru frecvențe de peste 300 MHz.
Domenii ridicate
Elevated Ranges sunt zone exterioare. În această configurație, sursa și antena testate sunt montate deasupra solului. Aceste antene pot fi pe munți, turnuri, clădiri sau oriunde se găsește că este potrivit. Acest lucru se face adesea pentru antene foarte mari sau la frecvențe joase (VHF și mai jos, <100 MHz) unde măsurătorile interioare ar fi insolubile. Diagrama de bază a unui interval ridicat este prezentată în Figura 2.
Figura 2. Ilustrarea intervalului ridicat.
Antena sursă (sau antena de referință) nu este neapărat la o înălțime mai mare decât antena de test, tocmai am arătat-o așa aici. Linia vizuală (LOS) dintre cele două antene (ilustrată de raza neagră din Figura 2) trebuie să fie neobstrucționată. Toate celelalte reflexii (cum ar fi raza roșie reflectată de la sol) sunt nedorite. Pentru intervale ridicate, odată ce o sursă și locația antenei de testare sunt determinate, operatorii de testare determină apoi unde vor apărea reflexiile semnificative și încearcă să minimizeze reflexiile de pe aceste suprafețe. Adesea, în acest scop este folosit material absorbant rf sau alt material care deviază razele de la antena de testare.
Gamele compacte
Antena sursă trebuie plasată în câmpul îndepărtat al antenei de testare. Motivul este că unda primită de antena de test ar trebui să fie o undă plană pentru o precizie maximă. Deoarece antenele radiază unde sferice, antena trebuie să fie suficient de departe, astfel încât unda radiată de antena sursă să fie aproximativ o undă plană - vezi Figura 3.
Figura 3. O antenă sursă radiază o undă cu un front de undă sferic.
Cu toate acestea, pentru camerele interioare, adesea nu există suficientă separare pentru a realiza acest lucru. O metodă de a remedia această problemă este prin intermediul unui interval compact. În această metodă, o antenă sursă este orientată către un reflector, a cărui formă este proiectată să reflecte unda sferică într-o manieră aproximativ plană. Acest lucru este foarte asemănător cu principiul pe baza căruia funcționează o antenă antenă. Operația de bază este prezentată în Figura 4.
Figura 4. Gama compactă - undele sferice de la antena sursă sunt reflectate pentru a fi plane (colimate).
Lungimea reflectorului parabolic este de obicei dorit să fie de câteva ori mai mare decât antena de testare. Antena sursă din figura 4 este decalată față de reflector, astfel încât să nu fie în calea razelor reflectate. De asemenea, trebuie avut grijă pentru a păstra orice radiație directă (cuplare reciprocă) de la antena sursă la antena de testare.
Ora postării: 03-ian-2024
