Antenamērīšana ir antenas veiktspējas un raksturlielumu kvantitatīvās novērtēšanas un analīzes process. Izmantojot īpašu pārbaudes aprīkojumu un mērīšanas metodes, mēs izmērām antenas pastiprinājumu, starojuma modeli, stāvviļņu attiecību, frekvences reakciju un citus antenas parametrus, lai pārbaudītu, vai antenas konstrukcijas specifikācijas atbilst prasībām, pārbaudītu antenas veiktspēju un sniegt uzlabojumu ieteikumus. Antenas mērījumu rezultātus un datus var izmantot, lai novērtētu antenas veiktspēju, optimizētu dizainu, uzlabotu sistēmas veiktspēju un sniegtu norādījumus un atgriezenisko saiti antenu ražotājiem un lietojumprogrammu inženieriem.
Nepieciešamais aprīkojums antenas mērījumos
Antenas testēšanai vissvarīgākā ierīce ir VNA. Vienkāršākais VNA veids ir 1 porta VNA, kas spēj izmērīt antenas pretestību.
Antenas starojuma modeļa, pastiprinājuma un efektivitātes mērīšana ir grūtāka un prasa daudz vairāk aprīkojuma. Mērāmo antenu mēs sauksim par AUT, kas apzīmē Antenna Under Test. Nepieciešamais aprīkojums antenas mērījumiem ietver:
Atsauces antena — antena ar zināmiem raksturlielumiem (pastiprinājums, raksts utt.)
RF jaudas raidītājs — veids, kā ievadīt enerģiju AUT [Antena tiek pārbaudīta]
Uztvērēja sistēma — tas nosaka, cik daudz jaudas saņem atsauces antena
Pozicionēšanas sistēma — šo sistēmu izmanto, lai pagrieztu testa antenu attiecībā pret avota antenu, lai izmērītu starojuma modeli kā leņķa funkciju.
Iepriekš minētā aprīkojuma blokshēma ir parādīta 1. attēlā.
1. attēls. Nepieciešamās antenas mērīšanas iekārtas diagramma.
Šie komponenti tiks īsi apspriesti. Atskaites antenai, protams, vajadzētu labi izstarot vēlamajā testa frekvencē. Atsauces antenas bieži ir divpolarizētas ragu antenas, lai vienlaikus varētu izmērīt horizontālo un vertikālo polarizāciju.
Raidīšanas sistēmai jāspēj izvadīt stabilu zināmu jaudas līmeni. Izvades frekvencei jābūt arī regulējamai (atlasāmai) un samērā stabilai (stabils nozīmē, ka frekvence, ko saņemat no raidītāja, ir tuvu vēlamajai frekvencei, daudz nemainās atkarībā no temperatūras). Raidītājā visās pārējās frekvencēs ir jābūt ļoti mazai enerģijai (vienmēr būs daļa enerģijas ārpus vēlamās frekvences, bet, piemēram, harmonikām nevajadzētu būt daudz enerģijas).
Uztvērējai sistēmai vienkārši ir jānosaka, cik daudz jaudas tiek saņemta no testa antenas. To var izdarīt, izmantojot vienkāršu jaudas mērītāju, kas ir RF (radiofrekvenču) jaudas mērīšanas ierīce, un to var tieši savienot ar antenas spailēm, izmantojot pārvades līniju (piemēram, koaksiālo kabeli ar N-veida vai SMA savienotājiem). Parasti uztvērējs ir 50 omu sistēma, taču, ja norādīts, tam var būt atšķirīga pretestība.
Ņemiet vērā, ka pārraides/uztveršanas sistēma bieži tiek aizstāta ar VNA. S21 mērījums pārraida frekvenci no 1. porta un reģistrē saņemto jaudu 2. portā. Tādējādi VNA ir labi piemērots šim uzdevumam; tomēr tā nav vienīgā metode šī uzdevuma veikšanai.
Pozicionēšanas sistēma kontrolē testa antenas orientāciju. Tā kā mēs vēlamies izmērīt testa antenas starojuma modeli kā leņķa funkciju (parasti sfēriskās koordinātēs), mums ir jāpagriež testa antena tā, lai avota antena apgaismotu testa antenu no visiem iespējamiem leņķiem. Šim nolūkam tiek izmantota pozicionēšanas sistēma. 1. attēlā redzams, ka AUT tiek pagriezts. Ņemiet vērā, ka ir daudz veidu, kā veikt šo rotāciju; dažreiz tiek pagriezta atsauces antena, bet dažreiz tiek pagriezta gan atsauces, gan AUT antena.
Tagad, kad mums ir viss nepieciešamais aprīkojums, varam apspriest, kur veikt mērījumus.
Kur ir piemērota vieta mūsu antenas mērījumiem? Varbūt jūs vēlētos to darīt savā garāžā, bet atspīdumi no sienām, griestiem un grīdas padarītu jūsu mērījumus neprecīzus. Ideāla vieta antenas mērījumu veikšanai ir kaut kur kosmosā, kur nevar rasties atstarošana. Tomēr, tā kā ceļošana kosmosā pašlaik ir pārmērīgi dārga, mēs koncentrēsimies uz mērījumu vietām, kas atrodas uz Zemes virsmas. Atbalss kameru var izmantot, lai izolētu antenas testa iestatījumu, vienlaikus absorbējot atstaroto enerģiju ar RF absorbējošām putām.
Brīvās telpas diapazoni (neatbalsīgi kameras)
Brīvās vietas diapazoni ir antenu mērījumu vietas, kas paredzētas, lai simulētu mērījumus, kas tiktu veikti kosmosā. Tas ir, visi atstarotie viļņi no tuvumā esošajiem objektiem un zemes (kas ir nevēlami) tiek pēc iespējas apspiesti. Populārākie brīvās vietas diapazoni ir bezatbalss kameras, paaugstinātie diapazoni un kompaktais diapazons.
Atskaņas kameras
Atsauksmes kameras ir iekštelpu antenu diapazoni. Sienas, griesti un grīda ir izklāta ar īpašu elektromagnētisko viļņu absorbējošu materiālu. Iekštelpu diapazoni ir vēlami, jo testa apstākļus var kontrolēt daudz stingrāk nekā āra diapazonus. Materiāls bieži ir arī robainas formas, padarot šīs kameras diezgan interesantas. Rotainās trīsstūra formas ir veidotas tā, lai no tām atspīdinātajam ir tendence izplatīties nejaušos virzienos, un tas, kas ir salikts no visiem nejaušajiem atspulgiem, mēdz nesakarīgi pievienoties un tādējādi tiek vēl vairāk nomākts. Atskaņas kameras attēls ir parādīts nākamajā attēlā, kā arī dažas pārbaudes iekārtas:
(Attēlā redzams RFMISO antenas tests)
Atsauksmes kameru trūkums ir tāds, ka tām bieži ir jābūt diezgan lielām. Bieži vien antenām ir jābūt vismaz vairāku viļņu garumu attālumā vienai no otras, lai modelētu tāla lauka apstākļus. Tādējādi zemākām frekvencēm ar lieliem viļņu garumiem mums ir vajadzīgas ļoti lielas kameras, taču izmaksas un praktiskie ierobežojumi bieži ierobežo to lielumu. Ir zināms, ka dažām aizsardzības līgumslēdzējām kompānijām, kas mēra lielu lidmašīnu vai citu objektu radaru šķērsgriezumu, ir atbalsi neatskaņotas kameras basketbola laukumu lielumā, lai gan tas nav parasts. Universitātēs ar bezatbalss kamerām parasti ir kameras, kuru garums, platums un augstums ir 3–5 metri. Izmēra ierobežojumu dēļ un tāpēc, ka RF absorbējošais materiāls parasti vislabāk darbojas UHF un augstākā līmenī, bezatbalss kameras visbiežāk tiek izmantotas frekvencēm virs 300 MHz.
Paaugstināti diapazoni
Paaugstinātie diapazoni ir āra diapazoni. Šajā iestatījumā pārbaudāmais avots un antena ir uzstādīti virs zemes. Šīs antenas var atrasties kalnos, torņos, ēkās vai jebkurā vietā, kur atrodat piemērotu. To bieži dara ļoti lielām antenām vai zemām frekvencēm (VHF un zemāk, <100 MHz), kur iekštelpu mērījumi būtu grūti izpildāmi. Paaugstināta diapazona pamata diagramma ir parādīta 2. attēlā.
2. attēls. Paaugstinātā diapazona ilustrācija.
Avota antena (vai atsauces antena) ne vienmēr atrodas augstākā augstumā nekā testa antena, es to vienkārši parādīju šeit. Redzes līnijai (LOS) starp abām antenām (2. attēlā attēlots ar melnu staru) jābūt netraucētai. Visi pārējie atspīdumi (piemēram, sarkanais stars, kas atstarojas no zemes) ir nevēlami. Paaugstinātos diapazonos, kad ir noteikts avota un testa antenas atrašanās vieta, testa operatori nosaka, kur radīsies nozīmīgi atstarojumi, un mēģina samazināt atstarojumu no šīm virsmām. Bieži vien šim nolūkam izmanto RF absorbējošu materiālu vai citu materiālu, kas novirza starus no testa antenas.
Kompaktie diapazoni
Avota antena jānovieto testa antenas tālākajā laukā. Iemesls ir tāds, ka testa antenas uztvertajam vilnim jābūt plakanam, lai nodrošinātu maksimālu precizitāti. Tā kā antenas izstaro sfēriskus viļņus, antenai jāatrodas pietiekami tālu, lai no avota antenas izstarotais vilnis būtu aptuveni plakans vilnis — skatiet 3. attēlu.
3. attēls. Avota antena izstaro vilni ar sfērisku viļņu fronti.
Tomēr iekštelpu kamerām bieži vien nav pietiekami daudz atdalīšanas, lai to panāktu. Viena no metodēm šīs problēmas novēršanai ir kompakta diapazona izmantošana. Šajā metodē avota antena ir vērsta pret reflektoru, kura forma ir paredzēta, lai atspoguļotu sfērisko viļņu aptuveni plakanā veidā. Tas ir ļoti līdzīgs principam, pēc kura darbojas šķīvju antena. Pamatdarbība ir parādīta 4. attēlā.
4. attēls. Kompakts diapazons – sfēriskie viļņi no avota antenas tiek atspoguļoti plakaniski (kolimēti).
Paraboliskā atstarotāja garums parasti ir vairākas reizes lielāks par testa antenu. Avota antena 4. attēlā ir nobīdīta no reflektora tā, lai tā nebūtu ceļā atstarotajiem stariem. Jāievēro arī piesardzība, lai novērstu jebkādu tiešu starojumu (savstarpēju savienojumu) no avota antenas uz testa antenu.
Ievietošanas laiks: Jan-03-2024
