Antenapengukuran ialah proses menilai dan menganalisis prestasi dan ciri antena secara kuantitatif. Dengan menggunakan peralatan ujian khas dan kaedah pengukuran, kami mengukur keuntungan, corak sinaran, nisbah gelombang berdiri, tindak balas frekuensi dan parameter lain antena untuk mengesahkan sama ada spesifikasi reka bentuk antena memenuhi keperluan, menyemak prestasi antena, dan memberikan cadangan penambahbaikan. Hasil dan data daripada pengukuran antena boleh digunakan untuk menilai prestasi antena, mengoptimumkan reka bentuk, meningkatkan prestasi sistem dan memberikan panduan dan maklum balas kepada pengeluar antena dan jurutera aplikasi.
Peralatan yang Diperlukan dalam Pengukuran Antena
Untuk ujian antena, peranti yang paling asas ialah VNA. Jenis VNA yang paling mudah ialah VNA 1-port, yang mampu mengukur impedans antena.
Mengukur corak sinaran, keuntungan dan kecekapan antena adalah lebih sukar dan memerlukan lebih banyak peralatan. Kami akan memanggil antena untuk diukur AUT, yang bermaksud Antenna Under Test. Peralatan yang diperlukan untuk pengukuran antena termasuk:
Antena rujukan - Antena dengan ciri yang diketahui (keuntungan, corak, dll)
Pemancar Kuasa RF - Cara menyuntik tenaga ke dalam AUT [Antenna Under Test]
Sistem penerima - Ini menentukan berapa banyak kuasa yang diterima oleh antena rujukan
Sistem penentududukan - Sistem ini digunakan untuk memutarkan antena ujian berbanding dengan antena sumber, untuk mengukur corak sinaran sebagai fungsi sudut.
Gambar rajah blok peralatan di atas ditunjukkan dalam Rajah 1.
Rajah 1. Gambar rajah peralatan pengukuran antena yang diperlukan.
Komponen ini akan dibincangkan secara ringkas. Antena Rujukan sudah tentu memancar dengan baik pada kekerapan ujian yang dikehendaki. Antena rujukan selalunya adalah antena tanduk dwi-kutub, supaya polarisasi mendatar dan menegak boleh diukur pada masa yang sama.
Sistem Pemancar harus mampu mengeluarkan tahap kuasa yang diketahui stabil. Kekerapan keluaran juga harus boleh ditala (boleh dipilih), dan agak stabil (stabil bermakna bahawa frekuensi yang anda perolehi daripada pemancar adalah hampir dengan frekuensi yang anda inginkan, tidak banyak berubah mengikut suhu). Pemancar harus mengandungi tenaga yang sangat sedikit pada semua frekuensi lain (selalunya akan ada sedikit tenaga di luar frekuensi yang dikehendaki, tetapi tidak sepatutnya terdapat banyak tenaga pada harmonik, contohnya).
Sistem Penerimaan hanya perlu menentukan berapa banyak kuasa yang diterima daripada antena ujian. Ini boleh dilakukan melalui meter kuasa ringkas, iaitu peranti untuk mengukur kuasa RF (frekuensi radio) dan boleh disambungkan terus ke terminal antena melalui talian penghantaran (seperti kabel sepaksi dengan penyambung jenis N atau SMA). Biasanya penerima adalah sistem 50 Ohm, tetapi boleh menjadi impedans yang berbeza jika dinyatakan.
Ambil perhatian bahawa sistem hantar/terima sering digantikan dengan VNA. Pengukuran S21 menghantar frekuensi keluar dari port 1 dan merekodkan kuasa yang diterima pada port 2. Oleh itu, VNA sangat sesuai untuk tugas ini; namun ia bukan satu-satunya kaedah untuk melaksanakan tugas ini.
Sistem Penentududukan mengawal orientasi antena ujian. Oleh kerana kita ingin mengukur corak sinaran antena ujian sebagai fungsi sudut (biasanya dalam koordinat sfera), kita perlu memutarkan antena ujian supaya antena sumber menerangi antena ujian dari setiap sudut yang mungkin. Sistem penentududukan digunakan untuk tujuan ini. Dalam Rajah 1, kami menunjukkan AUT sedang diputar. Ambil perhatian bahawa terdapat banyak cara untuk melakukan putaran ini; kadangkala antena rujukan diputar, dan kadangkala kedua-dua antena rujukan dan AUT diputar.
Memandangkan kita mempunyai semua peralatan yang diperlukan, kita boleh membincangkan tempat untuk melakukan pengukuran.
Di manakah tempat yang baik untuk pengukuran antena kami? Mungkin anda ingin melakukan ini di garaj anda, tetapi pantulan dari dinding, siling dan lantai akan menjadikan ukuran anda tidak tepat. Lokasi yang sesuai untuk melakukan pengukuran antena adalah di suatu tempat di angkasa lepas, di mana tiada pantulan boleh berlaku. Walau bagaimanapun, kerana perjalanan angkasa lepas pada masa ini sangat mahal, kami akan memberi tumpuan kepada tempat pengukuran yang berada di permukaan Bumi. Ruang Anechoic boleh digunakan untuk mengasingkan persediaan ujian antena sambil menyerap tenaga yang dipantulkan dengan buih serap RF.
Julat Angkasa Bebas (Ruang Anechoic)
Julat ruang bebas ialah lokasi pengukuran antena yang direka bentuk untuk mensimulasikan pengukuran yang akan dilakukan di angkasa. Iaitu, semua gelombang yang dipantulkan dari objek berdekatan dan tanah (yang tidak diingini) ditindas sebanyak mungkin. Julat ruang bebas yang paling popular ialah ruang anechoic, julat tinggi dan julat padat.
Bilik Anechoic
Ruang anechoic ialah julat antena dalaman. Dinding, siling dan lantai dilapisi dengan bahan penyerap gelombang elektromagnet khas. Julat dalaman adalah wajar kerana keadaan ujian boleh dikawal dengan lebih ketat berbanding julat luar. Bahan ini sering berbentuk bergerigi juga, menjadikan ruang ini agak menarik untuk dilihat. Bentuk segi tiga bergerigi direka bentuk supaya apa yang dipantulkan daripadanya cenderung merebak dalam arah rawak, dan apa yang ditambah bersama daripada semua pantulan rawak cenderung untuk menambah secara tidak koheren dan dengan itu ditindas lagi. Gambar ruang anechoic ditunjukkan dalam gambar berikut, bersama beberapa peralatan ujian:
(Gambar menunjukkan ujian antena RFMISO)
Kelemahan kepada ruang anechoic ialah mereka sering perlu agak besar. Selalunya antena perlu berada beberapa panjang gelombang dari satu sama lain sekurang-kurangnya untuk mensimulasikan keadaan medan jauh. Oleh itu, untuk frekuensi yang lebih rendah dengan panjang gelombang yang besar kita memerlukan ruang yang sangat besar, tetapi kekangan kos dan praktikal sering mengehadkan saiznya. Beberapa syarikat kontraktor pertahanan yang mengukur Keratan Rentas Radar kapal terbang besar atau objek lain diketahui mempunyai ruang anechoic sebesar gelanggang bola keranjang, walaupun ini bukan perkara biasa. Universiti yang mempunyai ruang anechoic biasanya mempunyai ruang yang panjang, lebar dan tinggi 3-5 meter. Kerana kekangan saiz, dan kerana bahan penyerap RF biasanya berfungsi paling baik pada UHF dan lebih tinggi, ruang anechoic paling kerap digunakan untuk frekuensi melebihi 300 MHz.
Banjaran Tinggi
Banjaran Bertingkat ialah banjaran luar. Dalam persediaan ini, sumber dan antena yang sedang diuji dipasang di atas tanah. Antena ini boleh berada di atas gunung, menara, bangunan, atau di mana-mana sahaja yang sesuai. Ini sering dilakukan untuk antena yang sangat besar atau pada frekuensi rendah (VHF dan ke bawah, <100 MHz) di mana pengukuran dalam ruangan akan sukar dikawal. Gambar rajah asas julat tinggi ditunjukkan dalam Rajah 2.
Rajah 2. Ilustrasi julat tinggi.
Antena sumber (atau antena rujukan) tidak semestinya berada pada ketinggian yang lebih tinggi daripada antena ujian, saya hanya menunjukkannya seperti itu di sini. Garis penglihatan (LOS) antara dua antena (diilustrasikan oleh sinar hitam dalam Rajah 2) mestilah tidak terhalang. Semua pantulan lain (seperti sinar merah yang dipantulkan dari tanah) adalah tidak diingini. Untuk julat tinggi, sebaik sahaja sumber dan lokasi antena ujian ditentukan, pengendali ujian kemudian menentukan tempat pantulan ketara akan berlaku dan cuba meminimumkan pantulan dari permukaan ini. Selalunya bahan penyerap rf digunakan untuk tujuan ini, atau bahan lain yang memesongkan sinar dari antena ujian.
Julat Padat
Antena sumber mesti diletakkan di medan jauh antena ujian. Sebabnya ialah gelombang yang diterima oleh antena ujian haruslah gelombang satah untuk ketepatan maksimum. Memandangkan antena memancarkan gelombang sfera, antena perlu cukup jauh supaya gelombang yang dipancarkan daripada antena sumber adalah kira-kira gelombang satah - lihat Rajah 3.
Rajah 3. Antena sumber memancarkan gelombang dengan muka gelombang sfera.
Walau bagaimanapun, untuk ruang dalaman selalunya terdapat pemisahan yang tidak mencukupi untuk mencapai ini. Satu kaedah untuk menyelesaikan masalah ini adalah melalui julat padat. Dalam kaedah ini, antena sumber diorientasikan ke arah reflektor, yang bentuknya direka bentuk untuk memantulkan gelombang sfera dalam cara yang lebih kurang satah. Ini sangat serupa dengan prinsip di mana antena hidangan beroperasi. Operasi asas ditunjukkan dalam Rajah 4.
Rajah 4. Julat Padat - gelombang sfera dari antena sumber dipantulkan menjadi satah (berkolima).
Panjang pemantul parabola biasanya dikehendaki beberapa kali lebih besar daripada antena ujian. Antena sumber dalam Rajah 4 diimbangi daripada pemantul supaya ia tidak menghalang sinaran pantulan. Penjagaan juga mesti dilakukan untuk mengekalkan sebarang sinaran langsung (gandingan bersama) dari antena sumber ke antena ujian.
Masa siaran: Jan-03-2024
