Антенамерењето е процес на квантитативно оценување и анализа на перформансите и карактеристиките на антената. Со користење на специјална опрема за тестирање и методи на мерење, го мериме засилувањето, шемата на зрачење, односот на стоечки бранови, фреквентниот одговор и другите параметри на антената за да потврдиме дали дизајнерските спецификации на антената ги исполнуваат барањата, ги проверуваме перформансите на антената и дајте предлози за подобрување. Резултатите и податоците од мерењата на антената може да се користат за да се проценат перформансите на антената, да се оптимизираат дизајните, да се подобрат перформансите на системот и да се обезбедат насоки и повратни информации за производителите на антени и инженерите за апликации.
Потребна опрема за мерења на антени
За тестирање на антената, најфундаменталниот уред е VNA. Наједноставниот тип на VNA е VNA со 1 порт, кој може да ја мери импедансата на антената.
Мерењето на моделот на зрачење, засилувањето и ефикасноста на антената е потешко и бара многу повеќе опрема. Антената што треба да се мери ќе ја наречеме AUT, што значи Антена под тест. Потребната опрема за мерења на антената вклучува:
Референтна антена - Антена со познати карактеристики (добивка, шема, итн.)
Предавател на RF моќност - начин на инјектирање енергија во AUT [Антена под тест]
Систем на приемник - Ова одредува колкава енергија прима референтната антена
Систем за позиционирање - Овој систем се користи за ротирање на антената за тестирање во однос на изворната антена, за мерење на шемата на зрачење во функција на аголот.
Блок-дијаграм на горната опрема е прикажан на слика 1.
Слика 1. Дијаграм на потребната опрема за мерење на антената.
Овие компоненти ќе бидат накратко дискутирани. Референтната антена секако треба добро да зрачи на саканата фреквенција за тестирање. Референтните антени често се антени со двојна поларизација, така што хоризонталната и вертикалната поларизација може да се измерат истовремено.
Системот за пренос треба да биде способен да дава стабилно познато ниво на моќност. Излезната фреквенција, исто така, треба да биде приспособлива (селектирана) и разумно стабилна (стабилна значи дека фреквенцијата што ја добивате од предавателот е блиску до фреквенцијата што ја сакате, не се разликува многу со температурата). Предавателот треба да содржи многу малку енергија на сите други фреквенции (секогаш ќе има малку енергија надвор од саканата фреквенција, но не треба да има многу енергија на хармониците, на пример).
Системот за примање едноставно треба да одреди колку енергија се прима од антената за тестирање. Ова може да се направи преку едноставен мерач на енергија, кој е уред за мерење на моќноста на RF (радио фреквенција) и може да се поврзе директно со терминалите на антената преку далновод (како што е коаксијален кабел со N-тип или SMA конектори). Вообичаено, ресиверот е систем од 50 Ohm, но може да биде различна импеданса ако е наведено.
Забележете дека системот за пренос/примање често се заменува со VNA. Мерењето S21 пренесува фреквенција надвор од портата 1 и ја снима добиената моќност на портата 2. Оттука, VNA е добро прилагодена за оваа задача; сепак тоа не е единствениот метод за извршување на оваа задача.
Системот за позиционирање ја контролира ориентацијата на антената за тестирање. Бидејќи сакаме да ја измериме шемата на зрачење на антената за тестирање како функција на аголот (обично во сферични координати), треба да ја ротираме антената за тестирање така што изворната антена ја осветлува антената за тестирање од секој можен агол. За таа цел се користи системот за позиционирање. На слика 1, покажуваме дека AUT се ротира. Забележете дека има многу начини да се изврши оваа ротација; понекогаш референтната антена се ротира, а понекогаш и референтната и AUT антената се ротираат.
Сега кога ја имаме целата потребна опрема, можеме да разговараме каде да ги направиме мерењата.
Каде е добро место за нашите мерења на антената? Можеби би сакале да го направите ова во вашата гаража, но рефлексиите од ѕидовите, таваните и подот би ги направиле вашите мерења неточни. Идеалната локација за извршување на мерењата на антената е некаде во вселената, каде што не може да се појават рефлексии. Меѓутоа, бидејќи патувањето во вселената во моментов е премногу скапо, ќе се фокусираме на местата за мерење кои се на површината на Земјата. Анехоична комора може да се користи за изолирање на поставувањето на тестот на антената додека ја апсорбира рефлектираната енергија со пена што апсорбира RF.
Опсези на слободен простор (анехоични комори)
Опсегот на слободен простор се локации за мерење на антената дизајнирани да симулираат мерења што ќе се вршат во вселената. Односно, сите рефлектирани бранови од блиските објекти и земјата (кои се непожелни) се потиснуваат колку што е можно повеќе. Најпопуларните опсези на слободен простор се анехоичните комори, покачените опсези и компактниот опсег.
Анехоични комори
Анехоичните комори се опсези на внатрешни антени. Ѕидовите, таваните и подот се обложени со специјален материјал за апсорпција на електромагнетни бранови. Внатрешните опсези се пожелни бидејќи условите за тестирање можат да бидат многу построго контролирани од оние на опсезите на отворено. Материјалот е често и назабен облик, што ги прави овие комори доста интересни за гледање. Назабените форми на триаголник се дизајнирани така што она што се рефлектира од нив има тенденција да се шири во случајни насоки, а она што се собира заедно од сите случајни рефлексии има тенденција да се собира некохерентно и на тој начин дополнително се потиснува. Слика на анехоична комора е прикажана на следната слика, заедно со опрема за тестирање:
(Сликата го прикажува тестот на антената RFMISO)
Недостаток на анехоичните комори е тоа што тие често треба да бидат прилично големи. Честопати, антените треба да бидат на минимум неколку бранови должини една од друга за да се симулираат услови на далечно поле. Оттука, за пониски фреквенции со големи бранови должини ни требаат многу големи комори, но трошоците и практичните ограничувања често ја ограничуваат нивната големина. Некои одбранбени договорни компании кои го мерат радарскиот пресек на големи авиони или други објекти се познати по тоа што имаат анехоични комори со големина на кошаркарски терени, иако тоа не е обично. Универзитетите со анехоични комори обично имаат комори кои се 3-5 метри во должина, ширина и висина. Поради ограничувањето на големината и бидејќи материјалот што апсорбира RF вообичаено најдобро функционира на UHF и повисоки, анехоичните комори најчесто се користат за фреквенции над 300 MHz.
Покачени опсези
Покачените опсези се опсези на отворено. Во ова поставување, изворот и антената што се тестираат се монтирани над земјата. Овие антени можат да бидат на планини, кули, згради или каде и да се најде дека е соодветно. Ова често се прави за многу големи антени или на ниски фреквенции (VHF и подолу, <100 MHz) каде што мерењата во затворен простор би биле нерешливи. Основниот дијаграм на подигнат опсег е прикажан на слика 2.
Слика 2. Илустрација на покачен опсег.
Изворната антена (или референтната антена) не мора да е на поголема височина од антената за тестирање, само така го покажав овде. Видната линија (LOS) помеѓу двете антени (илустрирана со црниот зрак на Слика 2) мора да биде непречена. Сите други рефлексии (како црвениот зрак што се рефлектира од земјата) се непожелни. За покачени опсези, откако ќе се одредат изворот и локацијата на тест антената, операторите за тестирање потоа одредуваат каде ќе се појават значајните рефлексии и се обидуваат да ги минимизираат рефлексиите од овие површини. Честопати за оваа намена се користи материјал што апсорбира RF или друг материјал што ги отклонува зраците подалеку од антената за тестирање.
Компактен опсег
Изворната антена мора да биде поставена во далечното поле на антената за тестирање. Причината е што бранот што го прима тест антената треба да биде рамнински бран за максимална точност. Бидејќи антените зрачат сферични бранови, антената треба да биде доволно далеку така што бранот што зрачи од изворната антена е приближно рамен бран - видете Слика 3.
Слика 3. Изворна антена зрачи бран со сферичен бранов фронт.
Сепак, за внатрешните комори често нема доволно одвојување за да се постигне ова. Еден од методите за решавање на овој проблем е преку компактен опсег. Во овој метод, изворната антена е ориентирана кон рефлектор, чија форма е дизајнирана да го рефлектира сферичниот бран на приближно рамномерен начин. Ова е многу слично на принципот на кој работи антената за садови. Основната операција е прикажана на Слика 4.
Слика 4. Компактен опсег - сферичните бранови од изворната антена се рефлектираат да бидат рамни (колимирани).
Должината на параболичниот рефлектор обично се посакува да биде неколку пати поголема од антената за тестирање. Изворната антена на Слика 4 е поместена од рефлекторот така што не е на патот на рефлектираните зраци. Мора да се внимава и за да се задржи секое директно зрачење (заемна спојка) од изворната антена до антената за тестирање.
Време на објавување: јануари-03-2024 година
