AntenaPengukuran ialah proses menilai dan menganalisis prestasi dan ciri antena secara kuantitatif. Dengan menggunakan peralatan ujian khas dan kaedah pengukuran, kami mengukur gandaan, 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. Keputusan 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 pengujian antena, peranti paling asas ialah VNA. Jenis VNA yang paling ringkas ialah VNA 1-port, yang mampu mengukur impedans antena.
Mengukur corak sinaran, gandaan dan kecekapan antena adalah lebih sukar dan memerlukan lebih banyak peralatan. Kita akan memanggil antena yang akan diukur sebagai AUT, yang bermaksud Antenna Under Test. Peralatan yang diperlukan untuk pengukuran antena termasuk:
Antena rujukan - Antena dengan ciri-ciri yang diketahui (gain, corak, dll.)
Pemancar Kuasa RF - Satu cara untuk menyuntik tenaga ke dalam AUT [Antena Di Bawah Ujian]
Sistem penerima - Ini menentukan berapa banyak kuasa yang diterima oleh antena rujukan
Sistem penentuan kedudukan - Sistem ini digunakan untuk memutarkan antena ujian relatif kepada antena sumber, untuk mengukur corak sinaran sebagai fungsi sudut.
Gambarajah blok peralatan di atas ditunjukkan dalam Rajah 1.
Rajah 1. Gambar rajah peralatan pengukuran antena yang diperlukan.
Komponen-komponen ini akan dibincangkan secara ringkas. Antena Rujukan sudah tentu harus memancarkan dengan baik pada frekuensi ujian yang diingini. Antena rujukan selalunya merupakan antena horn berkutub dua, supaya pengkutuban mendatar dan menegak boleh diukur pada masa yang sama.
Sistem Pemancar harus mampu mengeluarkan tahap kuasa yang stabil dan diketahui. Frekuensi output juga harus boleh ditala (dipilih), dan agak stabil (stabil bermaksud frekuensi yang anda dapat 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 (sebagai contoh, akan sentiasa ada tenaga di luar frekuensi yang diingini, tetapi tidak sepatutnya ada banyak tenaga pada harmonik).
Sistem Penerima hanya perlu menentukan berapa banyak kuasa yang diterima daripada antena ujian. Ini boleh dilakukan melalui meter kuasa mudah, 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 ialah sistem 50 Ohm, tetapi boleh mempunyai impedans yang berbeza jika dinyatakan.
Perhatikan bahawa sistem penghantaran/penerima 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; walau bagaimanapun, ia bukanlah 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, kita menunjukkan AUT sedang diputar. Perhatikan bahawa terdapat banyak cara untuk melakukan putaran ini; kadangkala antena rujukan diputar, dan kadangkala kedua-dua antena rujukan dan AUT diputar.
Sekarang kita mempunyai semua peralatan yang diperlukan, kita boleh membincangkan di mana untuk melakukan pengukuran.
Di manakah tempat yang sesuai untuk pengukuran antena kami? Mungkin anda ingin melakukan ini di garaj anda, tetapi pantulan dari dinding, siling dan lantai akan menjadikan pengukuran anda tidak tepat. Lokasi yang ideal untuk melakukan pengukuran antena adalah di angkasa lepas, di mana tiada pantulan boleh berlaku. Walau bagaimanapun, kerana perjalanan angkasa lepas pada masa ini sangat mahal, kami akan menumpukan pada tempat pengukuran yang berada di permukaan Bumi. Kebuk Anekoik boleh digunakan untuk mengasingkan persediaan ujian antena sambil menyerap tenaga pantulan dengan busa penyerap RF.
Banjaran Angkasa Bebas (Kebuk Anekoik)
Julat ruang bebas ialah lokasi pengukuran antena yang direka untuk mensimulasikan pengukuran yang akan dilakukan di angkasa lepas. Iaitu, semua gelombang yang dipantulkan dari objek berdekatan dan tanah (yang tidak diingini) ditekan sebanyak mungkin. Julat ruang bebas yang paling popular ialah ruang anekoik, julat tinggi dan julat padat.
Dewan Anekoik
Kebuk anekoik 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 juga sering berbentuk bergerigi, menjadikan kebuk ini agak menarik untuk dilihat. Bentuk segi tiga bergerigi direka bentuk supaya apa yang dipantulkan daripadanya cenderung tersebar dalam arah rawak, dan apa yang ditambah bersama daripada semua pantulan rawak cenderung bertambah secara tidak koheren dan dengan itu ditindas lebih lanjut. Gambar kebuk anekoik ditunjukkan dalam gambar berikut, bersama-sama dengan beberapa peralatan ujian:
(Gambar menunjukkan ujian antena RFMISO)
Kelemahan ruang anekoik ialah ia selalunya perlu agak besar. Selalunya antena perlu berada sekurang-kurangnya beberapa panjang gelombang antara satu sama lain 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 selalunya mengehadkan saiznya. Sesetengah syarikat kontrak pertahanan yang mengukur Keratan Rentas Radar kapal terbang besar atau objek lain diketahui mempunyai ruang anekoik sebesar gelanggang bola keranjang, walaupun ini bukan perkara biasa. Universiti dengan ruang anekoik biasanya mempunyai ruang yang panjang, lebar dan tingginya 3-5 meter. Disebabkan kekangan saiz, dan kerana bahan penyerap RF biasanya berfungsi paling baik pada UHF dan lebih tinggi, ruang anekoik paling kerap digunakan untuk frekuensi melebihi 300 MHz.
Banjaran Tinggi
Julat Tinggi ialah julat luar. Dalam persediaan ini, sumber dan antena yang diuji dipasang di atas tanah. Antena ini boleh diletakkan di atas gunung, menara, bangunan atau di 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 dalaman sukar dilakukan. Gambar rajah asas julat tinggi ditunjukkan dalam Rajah 2.
Rajah 2. Ilustrasi julat yang dinaikkan.
Antena sumber (atau antena rujukan) tidak semestinya berada pada ketinggian yang lebih tinggi daripada antena ujian, saya cuma menunjukkannya seperti itu di sini. Garis penglihatan (LOS) antara kedua-dua antena (digambarkan oleh sinar hitam dalam Rajah 2) mestilah tidak terhalang. Semua pantulan lain (seperti sinar merah yang dipantulkan dari tanah) adalah tidak diingini. Untuk julat yang tinggi, sebaik sahaja lokasi sumber dan antena ujian ditentukan, pengendali ujian kemudiannya menentukan di mana pantulan yang ketara akan berlaku, dan cuba meminimumkan pantulan dari permukaan ini. Selalunya bahan penyerap rf digunakan untuk tujuan ini, atau bahan lain yang memesongkan sinar menjauhi 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. Oleh kerana antena memancarkan gelombang sfera, antena perlu berada cukup jauh supaya gelombang yang dipancarkan dari antena sumber adalah lebih kurang gelombang satah - lihat Rajah 3.
Rajah 3. Antena sumber memancarkan gelombang dengan muka gelombang sfera.
Walau bagaimanapun, untuk ruang dalaman selalunya tidak terdapat pemisahan yang mencukupi untuk mencapai matlamat 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 secara hampir satah. Ini sangat serupa dengan prinsip operasi antena piring. Operasi asas ditunjukkan dalam Rajah 4.
Rajah 4. Julat Padat - gelombang sfera dari antena sumber dipantulkan sebagai satah (kolimat).
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 yang dipantulkan. Penjagaan juga mesti diambil untuk memastikan sebarang sinaran langsung (gandingan bersama) daripada antena sumber ke antena ujian.
Masa siaran: 03-Jan-2024
