Antenamatavimas – tai antenos veikimo ir charakteristikų kiekybinio įvertinimo ir analizės procesas. Naudodami specialią bandymo įrangą ir matavimo metodus, išmatuojame antenos stiprinimą, spinduliuotės modelį, stovinčios bangos santykį, dažnio atsaką ir kitus antenos parametrus, kad patikrintume, ar antenos konstrukcijos specifikacijos atitinka reikalavimus, patikriname antenos veikimą ir teikti tobulinimo pasiūlymus. Antenos matavimų rezultatai ir duomenys gali būti naudojami vertinant antenos veikimą, optimizuojant dizainą, gerinant sistemos veikimą ir teikiant nurodymus bei grįžtamąjį ryšį antenos gamintojams ir taikomųjų programų inžinieriams.
Reikalinga įranga antenos matavimams
Antenos testavimui svarbiausias įrenginys yra VNA. Paprasčiausias VNA tipas yra 1 prievado VNA, galinti išmatuoti antenos varžą.
Antenos spinduliavimo modelio, stiprinimo ir efektyvumo matavimas yra sunkesnis ir reikalauja daug daugiau įrangos. Išmatuojamą anteną vadinsime AUT, kuri reiškia „Antenna Under Test“. Antenos matavimams reikalinga įranga:
Etaloninė antena – antena su žinomomis charakteristikomis (stiprinimu, raštu ir kt.)
RF galios siųstuvas – būdas įvesti energiją į AUT [Antena Under Test]
Imtuvo sistema – tai nustato, kiek galios gauna atskaitos antena
Padėties nustatymo sistema – ši sistema naudojama bandomajai antenai pasukti šaltinio antenos atžvilgiu, kad būtų galima išmatuoti spinduliuotės modelį kaip kampo funkciją.
Pirmiau nurodytos įrangos blokinė schema parodyta 1 paveiksle.
1 pav. Reikalingos antenos matavimo įrangos diagrama.
Šie komponentai bus trumpai aptarti. Žinoma, etaloninė antena turi skleisti gerai norimu bandymo dažniu. Etaloninės antenos dažnai yra dvigubos poliarizacijos raginės antenos, todėl horizontalią ir vertikalią poliarizaciją galima išmatuoti tuo pačiu metu.
Perdavimo sistema turi sugebėti perduoti stabilų žinomą galios lygį. Išvesties dažnis taip pat turėtų būti derinamas (pasirenkamas) ir pakankamai stabilus (stabilus reiškia, kad dažnis, kurį gaunate iš siųstuvo, yra artimas norimam dažniui, labai nesikeičia priklausomai nuo temperatūros). Siųstuvas turi turėti labai mažai energijos visais kitais dažniais (visada bus šiek tiek energijos už norimo dažnio ribų, bet, pavyzdžiui, harmonikoje neturėtų būti daug energijos).
Priėmimo sistema tiesiog turi nustatyti, kiek energijos gaunama iš bandomosios antenos. Tai galima padaryti naudojant paprastą galios matuoklį, kuris yra RF (radijo dažnio) galios matavimo prietaisas ir gali būti tiesiogiai prijungtas prie antenos gnybtų per perdavimo liniją (pavyzdžiui, bendraašiu kabeliu su N tipo arba SMA jungtimis). Paprastai imtuvas yra 50 omų sistema, tačiau, jei nurodyta, gali būti kitokia varža.
Atkreipkite dėmesį, kad siuntimo / priėmimo sistema dažnai pakeičiama VNA. S21 matavimas perduoda dažnį iš 1 prievado ir registruoja gautą galią 2 prievade. Vadinasi, VNA puikiai tinka šiai užduočiai; tačiau tai nėra vienintelis būdas atlikti šią užduotį.
Padėties nustatymo sistema kontroliuoja bandomosios antenos orientaciją. Kadangi norime išmatuoti bandomosios antenos spinduliavimo modelį kaip kampo funkciją (paprastai sferinėmis koordinatėmis), turime pasukti bandymo anteną taip, kad šaltinio antena apšviestų bandomąją anteną visais įmanomais kampais. Tam naudojama padėties nustatymo sistema. 1 paveiksle parodyta, kad AUT pasukamas. Atkreipkite dėmesį, kad yra daug būdų, kaip atlikti šį sukimąsi; kartais pasukama etaloninė antena, o kartais pasukama ir etaloninė, ir AUT antena.
Dabar, kai turime visą reikiamą įrangą, galime aptarti, kur atlikti matavimus.
Kur yra gera vieta mūsų antenos matavimams? Galbūt norėtumėte tai padaryti savo garaže, tačiau dėl atspindžių nuo sienų, lubų ir grindų jūsų matavimai būtų netikslūs. Ideali vieta antenos matavimams atlikti yra kosmose, kur negali atsirasti atspindžių. Tačiau kadangi kelionės į kosmosą šiuo metu yra pernelyg brangios, mes sutelksime dėmesį į matavimo vietas, esančias Žemės paviršiuje. Antenos bandymo sąrankai izoliuoti galima naudoti Anechoic kamerą, kuri sugeria atspindėtą energiją RF sugeriančiomis putomis.
Laisvosios erdvės diapazonai (Abechoic Chambers)
Laisvos erdvės diapazonai yra antenos matavimo vietos, skirtos imituoti matavimus, kurie būtų atliekami erdvėje. Tai yra, visos atsispindėjusios bangos nuo netoliese esančių objektų ir žemės (kurios yra nepageidaujamos) yra kiek įmanoma slopinamos. Populiariausi laisvos erdvės diapazonai yra aidos kameros, paaukštinti diapazonai ir kompaktiškas diapazonas.
Aidos kameros
Aidos kameros yra patalpų antenos diapazonai. Sienos, lubos ir grindys išklotos specialia elektromagnetines bangas sugeriančia medžiaga. Vidaus diapazonai yra pageidautini, nes bandymo sąlygos gali būti daug griežčiau kontroliuojamos nei lauko diapazonų. Medžiaga dažnai taip pat yra dantytos formos, todėl šias kameras gana įdomu pamatyti. Nelygių trikampių formos sukurtos taip, kad tai, kas iš jų atsispindi, linkusi sklisti atsitiktinėmis kryptimis, o tai, kas sudėta iš visų atsitiktinių atspindžių, yra linkusi nenuosekliai pridėti ir taip toliau slopinama. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas aido neturinčios kameros paveikslėlis kartu su tam tikra bandymo įranga:
(Nuotraukoje parodytas RFMISO antenos testas)
Aidomų kamerų trūkumas yra tas, kad jos dažnai turi būti gana didelės. Dažnai antenos turi būti nutolusios viena nuo kitos mažiausiai kelių bangų ilgių atstumu, kad imituotų tolimojo lauko sąlygas. Taigi žemesniems dažniams ir dideliems bangų ilgiams reikia labai didelių kamerų, tačiau kaina ir praktiniai suvaržymai dažnai riboja jų dydį. Yra žinoma, kad kai kurios gynybos rangos įmonės, matuojančios didelių lėktuvų ar kitų objektų radarų skerspjūvį, turi krepšinio aikštelių dydžio aidą sukeliančias kameras, nors tai nėra įprasta. Universitetai, kuriuose yra aidomų kamerų, paprastai turi 3–5 metrų ilgio, pločio ir aukščio kameras. Dėl dydžio apribojimo ir dėl to, kad RF sugerianti medžiaga paprastai geriausiai veikia esant UHF ir aukštesniam dažniui, aidiosios kameros dažniausiai naudojamos didesniems nei 300 MHz dažniams.
Padidinti diapazonai
Padidinti diapazonai yra lauko diapazonai. Šioje sąrankoje bandomas šaltinis ir antena yra sumontuoti virš žemės. Šios antenos gali būti ant kalnų, bokštų, pastatų ar bet kur, kur galima rasti tinkamą. Tai dažnai daroma naudojant labai dideles antenas arba esant žemiems dažniams (VHF ir žemesniems, <100 MHz), kai patalpose būtų sunku atlikti matavimus. Pagrindinė padidinto diapazono diagrama parodyta 2 paveiksle.
2 pav. Padidinto diapazono iliustracija.
Šaltinio antena (arba etaloninė antena) nebūtinai yra aukštesniame aukštyje nei bandomoji antena, aš tiesiog tai parodžiau čia. Matymo linija (LOS) tarp dviejų antenų (2 paveiksle iliustruota juodu spinduliu) turi būti neuždengta. Visi kiti atspindžiai (pavyzdžiui, nuo žemės atsispindintis raudonas spindulys) yra nepageidaujami. Padidinto diapazono atveju, nustačius šaltinio ir bandomosios antenos vietą, bandymo operatoriai nustato, kur atsiras reikšmingi atspindžiai, ir bando sumažinti atspindžius nuo šių paviršių. Dažnai šiam tikslui naudojama RF sugerianti medžiaga arba kita medžiaga, kuri nukreipia spindulius nuo bandymo antenos.
Kompaktiški diapazonai
Šaltinio antena turi būti dedama tolimajame bandymo antenos lauke. Priežastis ta, kad bandomosios antenos gaunama banga turi būti plokštuminė banga, kad būtų pasiektas maksimalus tikslumas. Kadangi antenos spinduliuoja sferines bangas, antena turi būti pakankamai toli, kad iš šaltinio antenos skleidžiama banga būtų apytiksliai plokštumos (žr. 3 pav.).
3 pav. Šaltinio antena spinduliuoja bangą su sferiniu bangos frontu.
Tačiau patalpų kamerose dažnai nepakanka atskyrimo, kad tai būtų pasiekta. Vienas iš būdų išspręsti šią problemą yra kompaktiškas diapazonas. Taikant šį metodą, šaltinio antena yra nukreipta į reflektorių, kurio forma sukurta taip, kad atspindėtų sferinę bangą maždaug plokštuminiu būdu. Tai labai panašu į lėkštinės antenos veikimo principą. Pagrindinė operacija parodyta 4 paveiksle.
4 pav. Kompaktiškas diapazonas – sferinės bangos iš šaltinio antenos atsispindi plokštumos (kolimuotos).
Paprastai pageidautina, kad parabolinio reflektoriaus ilgis būtų kelis kartus didesnis nei bandomosios antenos. 4 paveiksle šaltinio antena yra nutolusi nuo reflektoriaus taip, kad ji netrukdytų atspindėtiems spinduliams. Taip pat reikia pasirūpinti, kad bet kokia tiesioginė spinduliuotė (abipusis ryšys) iš šaltinio antenos nepatektų į bandymo anteną.
Paskelbimo laikas: 2024-03-03
