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, ги мериме засилувањето, шемата на зрачење, односот на стоечкиот бран, фреквентниот одзив и другите параметри на антената за да потврдиме дали спецификациите за дизајн на антената ги исполнуваат барањата, да ги провериме перформансите на антената и да дадеме предлози за подобрување. Резултатите и податоците од мерењата на антената може да се користат за оценување на перформансите на антената, оптимизирање на дизајнот, подобрување на перформансите на системот и давање насоки и повратни информации на производителите на антени и инженерите за примена.
Потребна опрема за мерења на антени
За тестирање на антени, најосновниот уред е VNA. Наједноставниот тип на VNA е VNA со 1 порт, кој е способен да ја мери импедансата на антената.
Мерењето на шемата 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 е кратенка од Antenna Under Test (Антена под тест). Потребната опрема за мерења на антената вклучува:
Референтна антена - Антена со познати карактеристики (засилување, шема, итн.)
RF предавател на енергија - начин за вбризгување енергија во AUT [Антена под тестирање]
Приемен систем - Ова одредува колку енергија прима референтната антена
Систем за позиционирање - Овој систем се користи за ротирање на тест антената во однос на изворната антена, за мерење на шемата на зрачење како функција на аголот.
Блок-дијаграм на горенаведената опрема е прикажан на Слика 1.
Слика 1. Дијаграм на потребната опрема за мерење на антената.
Овие компоненти ќе бидат накратко разгледани. Референтната антена секако треба да зрачи добро на посакуваната тест фреквенција. Референтните антени често се двојно поларизирани рог-антени, така што хоризонталната и вертикалната поларизација може да се мерат истовремено.
Предавателот треба да биде способен да емитува стабилно познато ниво на моќност. Излезната фреквенција треба да биде и подеслива (изборлива) и разумно стабилна (стабилна значи дека фреквенцијата што ја добивате од предавателот е блиску до саканата фреквенција, не варира многу со температурата). Предавателот треба да содржи многу малку енергија на сите други фреквенции (секогаш ќе има одредена енергија надвор од посакуваната фреквенција, но не треба да има многу енергија кај хармониците, на пример).
Приемниот систем едноставно треба да утврди колку енергија прима од тест антената. Ова може да се направи преку едноставен мерач на енергија, кој е уред за мерење на RF (радиофреквентна) енергија и може да се поврзе директно со терминалите на антената преку преносна линија (како што е коаксијален кабел со N-тип или SMA конектори). Типично, приемникот е систем од 50 оми, но може да има различна импеданса доколку е наведено.
Забележете дека системот за пренос/прием често се заменува со VNA. Мерењето на S21 пренесува фреквенција од порт 1 и ја евидентира примената енергија на порт 2. Оттука, VNA е добро прилагоден за оваа задача; сепак, тоа не е единствениот метод за извршување на оваа задача.
Системот за позиционирање ја контролира ориентацијата на тест антената. Бидејќи сакаме да го измериме образецот на зрачење на тест антената како функција на аголот (обично во сферни координати), треба да ја ротираме тест антената така што изворната антена ќе ја осветлува тест антената од секој можен агол. Системот за позиционирање се користи за оваа намена. На Слика 1, го покажуваме AUT како се ротира. Забележете дека постојат 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 мерења на антената е некаде во вселената, каде што не можат да се појават рефлексии. Меѓутоа, бидејќи патувањето во вселената во моментов е претерано скапо, ќе се фокусираме на местата за мерење што се наоѓаат на површината на Земјата. Анехоична комора може да се користи за изолирање на тест-поставката на антената, додека апсорбира рефлектирана енергија со пена што апсорбира RF.
Слободни просторни шатори (анехоични комори)
Опсезите на слободен простор се локации за мерење на антени дизајнирани да симулираат мерења што би се вршеле во вселената. Тоа значи дека 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 внатрешни антенски шпорети. Ѕидовите, таваните и подот се обложени со специјален материјал за апсорпција на електромагнетни бранови. Внатрешните шпорети се пожелни бидејќи условите за тестирање можат да бидат многу построго контролирани отколку оние на надворешните шпорети. Материјалот често е исто така назабен по форма, што ги прави овие комори доста интересни за гледање. Назабените триаголни форми се дизајнирани така што она што се рефлектира од нив има тенденција да се шири во случајни насоки, а она што се собира од сите случајни рефлексии има тенденција да се собира неповрзано и на тој начин е дополнително потиснато. Слика од анехоична комора е прикажана на следната слика, заедно со дел од опремата за тестирање:
(Сликата го прикажува тестот на антената RFMISO)
Недостатокот на анехоичните комори е тоа што тие често треба да бидат доста големи. Честопати антените треба да бидат оддалечени барем неколку бранови должини една од друга за да симулираат услови на далечно поле. Оттука, за пониски фреквенции со големи бранови должини ни се потребни многу големи комори, но трошоците и практичните ограничувања честопати ја ограничуваат нивната големина. Познато е дека некои компании за одбрана кои го мерат пресекот на радарот на големи авиони или други објекти имаат анехоични комори со големина на кошаркарски терени, иако ова не е вообичаено. Универзитетите со анехоични комори обично имаат комори кои се долги, широки и високи од 3-5 метри. Поради ограничувањето на големината, и бидејќи материјалот што апсорбира RF обично работи најдобро на UHF и повисоки фреквенции, анехоичните комори најчесто се користат за фреквенции над 300 MHz.
Покачени опсези
Подигнатите опсези се надворешни опсези. Во оваа поставеност, изворот и антената што се тестираат се монтирани над земјата. Овие антени можат да бидат на планини, кули, згради или каде било што е соодветно. Ова често се прави за многу големи антени или на ниски фреквенции (VHF и под, <100 MHz) каде што мерењата во затворен простор би биле неизводливи. Основниот дијаграм на подигнат опсег е прикажан на Слика 2.
Слика 2. Илустрација на покачен опсег.
Изворната антена (или референтната антена) не мора да биде на поголема надморска височина од тест антената, јас само ја покажав така овде. Линијата на вид (LOS) помеѓу двете антени (илустрирана со црниот зрак на Слика 2) мора да биде непречена. Сите други рефлексии (како што е црвениот зрак рефлектиран од земјата) се непожелни. За надземни растојанија, откако ќе се одредат локацијата на изворот и 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 тест антената.
Компактни опсези
Изворната антена мора да биде поставена во далечното поле на тест антената. Причината е што бранот што го прима тест антената треба да биде рамнински бран за максимална точност. Бидејќи антените зрачат сферни бранови, антената треба да биде доволно далеку така што бранот зрачен од изворната антена е приближно рамнински бран - видете ја Слика 3.
Слика 3. Изворна антена зрачи бран со сферичен бранов фронт.
Сепак, за внатрешните комори честопати нема доволно одвојување за да се постигне ова. Еден метод 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 рамнински начин. Ова е многу слично на принципот на кој работи антената за чинија. Основното работење е прикажано на Слика 4.
Слика 4. Компактен опсег - сферните бранови од изворната антена се одбиваат рамнински (колимирани).
Должината на параболичниот рефлектор обично се посакува да биде неколку пати поголема од должината на тест антената. Изворната антена на Слика 4 е поместена од рефлекторот така што не им пречи на рефлектираните зраци. Исто така, треба да се внимава да се спречи какво било директно зрачење (меѓусебно поврзување) од изворната антена до тест антената.
Време на објавување: 03 јануари 2024 година
