Antenamerjenje je postopek kvantitativnega ocenjevanja in analiziranja zmogljivosti in karakteristik antene. Z uporabo posebne testne opreme in merilnih metod merimo ojačanje, sevalni vzorec, razmerje stoječih valov, frekvenčni odziv in druge parametre antene, da preverimo, ali konstrukcijske specifikacije antene ustrezajo zahtevam, preverimo delovanje antene in podati predloge za izboljšave. Rezultate in podatke iz meritev antene je mogoče uporabiti za ocenjevanje delovanja antene, optimizacijo zasnov, izboljšanje delovanja sistema ter zagotavljanje navodil in povratnih informacij proizvajalcem anten in inženirjem aplikacij.
Potrebna oprema za merjenje antene
Za preskušanje antene je najbolj osnovna naprava VNA. Najenostavnejša vrsta VNA je 1-vratna VNA, ki lahko meri impedanco antene.
Merjenje sevalnega vzorca, ojačanja in učinkovitosti antene je težje in zahteva veliko več opreme. Anteni, ki jo bomo izmerili, bomo rekli AUT, kar pomeni Antenna Under Test. Potrebna oprema za antenske meritve vključuje:
Referenčna antena – antena z znanimi značilnostmi (ojačanje, vzorec itd.)
RF oddajnik moči – način vbrizgavanja energije v AUT [Antena v preskušanju]
Sistem sprejemnika – To določa, koliko moči prejme referenčna antena
Sistem za določanje položaja – Ta sistem se uporablja za vrtenje preskusne antene glede na izvorno anteno za merjenje sevalnega vzorca kot funkcije kota.
Blok diagram zgornje opreme je prikazan na sliki 1.
Slika 1. Diagram potrebne antenske merilne opreme.
Te komponente bodo na kratko obravnavane. Referenčna antena mora seveda dobro sevati pri želeni preskusni frekvenci. Referenčne antene so pogosto dvojno polarizirane roge, tako da je mogoče hkrati meriti vodoravno in navpično polarizacijo.
Oddajni sistem mora biti sposoben oddajati stabilno znano raven moči. Izhodna frekvenca mora biti tudi nastavljiva (izbirna) in razumno stabilna (stabilna pomeni, da je frekvenca, ki jo dobite od oddajnika, blizu želene frekvence in se ne spreminja veliko s temperaturo). Oddajnik naj vsebuje zelo malo energije na vseh drugih frekvencah (izven želene frekvence bo vedno nekaj energije, na harmonikih pa je na primer ne sme biti veliko).
Sprejemni sistem mora preprosto določiti, koliko moči prejme preskusna antena. To je mogoče storiti s preprostim merilnikom moči, ki je naprava za merjenje RF (radiofrekvenčne) moči in se lahko poveže neposredno na priključke antene prek prenosnega voda (kot je koaksialni kabel s priključki tipa N ali SMA). Običajno je sprejemnik 50-ohmski sistem, vendar je lahko drugačna impedanca, če je določeno.
Upoštevajte, da sistem za oddajanje/sprejemanje pogosto nadomesti VNA. Meritev S21 prenaša frekvenco iz vrat 1 in beleži prejeto moč na vratih 2. Zato je VNA zelo primeren za to nalogo; vendar to ni edina metoda za opravljanje te naloge.
Sistem za določanje položaja nadzoruje usmerjenost preskusne antene. Ker želimo izmeriti sevalni vzorec preskusne antene kot funkcijo kota (običajno v sferičnih koordinatah), moramo preskusno anteno zasukati tako, da izvorna antena osvetljuje preskusno anteno iz vseh možnih kotov. V ta namen se uporablja sistem za določanje položaja. Na sliki 1 prikazujemo vrtenje AUT. Upoštevajte, da obstaja veliko načinov za izvedbo te rotacije; včasih se obrne referenčna antena, včasih pa sta zasukani tako referenčna kot AUT antena.
Zdaj, ko imamo vso potrebno opremo, se lahko pogovorimo, kje bomo izvajali meritve.
Kje je dobro mesto za meritve naših anten? Morda bi to želeli narediti v svoji garaži, vendar bi zaradi odseva od sten, stropov in tal vaše meritve bile netočne. Idealna lokacija za izvajanje antenskih meritev je nekje v vesolju, kjer ni možnih odbojev. Ker pa so vesoljska potovanja trenutno pregrešno draga, se bomo osredotočili na merilna mesta, ki so na površju Zemlje. Za izolacijo preskusne namestitve antene, medtem ko absorbira odbito energijo s peno, ki absorbira RF, lahko uporabite brezzvočno komoro.
Razponi prostega prostora (brezhovne komore)
Območja prostega prostora so merilna mesta anten, namenjena simulaciji meritev, ki bi se izvajale v vesolju. To pomeni, da so vsi odbiti valovi od bližnjih predmetov in tal (ki so nezaželeni) čim bolj potlačeni. Najbolj priljubljeni razponi za prosti prostor so brezhovne komore, dvignjeni razponi in kompaktni razpon.
Odmevne komore
Odmevne komore so območja sobne antene. Stene, strop in tla so obloženi s posebnim materialom, ki absorbira elektromagnetne valove. Notranja strelišča so zaželena, ker je preskusne pogoje mogoče strožje nadzorovati kot tiste na zunanjih streliščih. Material je pogosto tudi nazobčane oblike, zaradi česar so te komore zelo zanimive za ogled. Nazobčane trikotne oblike so zasnovane tako, da se tisto, kar se odbije od njih, širi v naključnih smereh, tisto, kar se sešteje iz vseh naključnih odbojev, pa se nagiba k neskladnemu dodajanju in je tako še potlačeno. Na naslednji sliki je prikazana slika brezehoične komore skupaj z nekaj preskusne opreme:
(Slika prikazuje preizkus antene RFMISO)
Pomanjkljivost brezhovnih komor je, da morajo biti pogosto precej velike. Pogosto morajo biti antene druga od druge oddaljene vsaj nekaj valovnih dolžin, da simulirajo razmere oddaljenega polja. Zato potrebujemo za nižje frekvence z velikimi valovnimi dolžinami zelo velike komore, vendar stroški in praktične omejitve pogosto omejujejo njihovo velikost. Nekatera obrambna pogodbena podjetja, ki merijo radarski presek velikih letal ali drugih predmetov, so znana po tem, da imajo odmevne komore velikosti košarkarskih igrišč, čeprav to ni običajno. Univerze z odmevnimi komorami imajo običajno komore, ki so dolge, široke in visoke 3-5 metrov. Zaradi omejitve velikosti in ker material, ki absorbira RF, običajno najbolje deluje pri UHF in višjih frekvencah, se brezehoične komore najpogosteje uporabljajo za frekvence nad 300 MHz.
Povišani obsegi
Elevated Ranges so strelišča na prostem. V tej postavitvi sta vir in antena, ki se testirata, nameščena nad tlemi. Te antene so lahko na gorah, stolpih, zgradbah ali kjer koli se komu zdi primerno. To se pogosto izvaja za zelo velike antene ali pri nizkih frekvencah (VHF in nižje, <100 MHz), kjer bi bilo merjenje v zaprtih prostorih težko izvesti. Osnovni diagram povišanega območja je prikazan na sliki 2.
Slika 2. Ponazoritev povišanega obsega.
Izvorna antena (ali referenčna antena) ni nujno na višji nadmorski višini kot preskusna antena, tukaj sem jo samo prikazal. Linija vidnega polja (LOS) med obema antenama (prikazano s črnim žarkom na sliki 2) ne sme biti ovirana. Vsi drugi odboji (kot je rdeči žarek, ki se odbija od tal) so nezaželeni. Pri višjih razponih, ko sta določena vir in lokacija preskusne antene, izvajalci preskusa nato določijo, kje se bodo pojavili pomembni odboji, in poskušajo čim bolj zmanjšati odboje od teh površin. V ta namen se pogosto uporablja material, ki absorbira RF, ali drug material, ki odbija žarke stran od preskusne antene.
Kompaktni obsegi
Izvorna antena mora biti nameščena v oddaljenem polju preskusne antene. Razlog je v tem, da mora biti val, ki ga sprejme preskusna antena, ravni val za največjo natančnost. Ker antene sevajo sferične valove, mora biti antena dovolj daleč, da je val, ki ga seva izvorna antena, približno ravninski val - glejte sliko 3.
Slika 3. Izvorna antena seva val s sferično valovno fronto.
Vendar pa za notranje komore pogosto ni dovolj ločitve, da bi to dosegli. Ena od metod za odpravo te težave je uporaba kompaktnega obsega. Pri tej metodi je izvorna antena usmerjena proti reflektorju, katerega oblika je oblikovana tako, da odbija sferično valovanje na približno ravninski način. To je zelo podobno principu, po katerem deluje krožna antena. Osnovna operacija je prikazana na sliki 4.
Slika 4. Kompaktno območje - sferični valovi iz izvorne antene se odbijajo kot ravninski (kolimirani).
Zaželeno je, da je dolžina paraboličnega reflektorja nekajkrat večja od preskusne antene. Izvorna antena na sliki 4 je odmaknjena od reflektorja, tako da ni na poti odbitih žarkov. Prav tako je treba paziti, da preprečite kakršno koli neposredno sevanje (medsebojno spajanje) iz izvorne antene na preskusno anteno.
Čas objave: Jan-03-2024
