AntenaMjerenje je proces kvantitativne procjene i analize performansi i karakteristika antene. Korištenjem posebne ispitne opreme i metoda mjerenja, mjerimo pojačanje, dijagram zračenja, omjer stojnih talasa, frekvencijski odziv i druge parametre antene kako bismo provjerili da li specifikacije dizajna antene ispunjavaju zahtjeve, provjerili performanse antene i dali prijedloge za poboljšanje. Rezultati i podaci mjerenja antene mogu se koristiti za procjenu performansi antene, optimizaciju dizajna, poboljšanje performansi sistema i pružanje smjernica i povratnih informacija proizvođačima antena i inženjerima primjene.
Potrebna oprema za mjerenja antena
Za testiranje antene, najosnovniji uređaj je VNA. Najjednostavniji tip VNA je VNA sa 1 portom, koji je u stanju da mjeri impedanciju antene.
Mjerenje dijagrama zračenja, pojačanja i efikasnosti antene je teže i zahtijeva mnogo više opreme. Antenu koju treba mjeriti nazvat ćemo AUT, što je skraćenica od Antena pod testom (Antena pod testom). Potrebna oprema za mjerenja antene uključuje:
Referentna antena - Antena sa poznatim karakteristikama (pojačanje, dijagram, itd.)
RF predajnik snage - način ubrizgavanja energije u AUT [Antena koja se testira]
Prijemni sistem - Ovo određuje koliko snage prima referentna antena
Sistem za pozicioniranje - Ovaj sistem se koristi za rotiranje testne antene u odnosu na izvornu antenu, kako bi se izmjerio dijagram zračenja u funkciji ugla.
Blok dijagram gore navedene opreme prikazan je na Slici 1.
Slika 1. Dijagram potrebne opreme za mjerenje antene.
Ove komponente će biti ukratko razmotrene. Referentna antena bi naravno trebala dobro zračiti na željenoj ispitnoj frekvenciji. Referentne antene su često dvostruko polarizirane horne antene, tako da se horizontalna i vertikalna polarizacija mogu mjeriti istovremeno.
Predajni sistem treba biti sposoban da daje stabilan poznati nivo snage. Izlazna frekvencija također treba biti podesiva (odabirljiva) i razumno stabilna (stabilna znači da je frekvencija koju dobijate iz predajnika blizu željene frekvencije, ne mijenja se mnogo s temperaturom). Predajnik treba da sadrži vrlo malo energije na svim ostalim frekvencijama (uvijek će postojati određena energija izvan željene frekvencije, ali ne bi trebalo biti puno energije na harmonicima, na primjer).
Prijemni sistem jednostavno treba utvrditi koliko snage prima od testirane antene. To se može učiniti pomoću jednostavnog mjerača snage, koji je uređaj za mjerenje RF (radiofrekventne) snage i može se direktno spojiti na terminale antene putem dalekovoda (kao što je koaksijalni kabel s N-tipom ili SMA konektorima). Prijemnik je obično sistem od 50 oma, ali može imati i drugačiju impedanciju ako je specificirano.
Treba napomenuti da se sistem predaje/prijema često zamjenjuje VNA-om. S21 mjerenje prenosi frekvenciju iz porta 1 i bilježi primljenu snagu na portu 2. Stoga je VNA vrlo pogodan za ovaj zadatak; međutim, to nije jedina metoda za obavljanje ovog zadatka.
Sistem za pozicioniranje kontroliše orijentaciju testne antene. Budući da želimo izmjeriti dijagram zračenja testne antene kao funkciju ugla (obično u sfernim koordinatama), potrebno je rotirati testnu antenu tako da izvorna antena osvjetljava testnu antenu iz svakog mogućeg ugla. Sistem za pozicioniranje se koristi u tu svrhu. Na slici 1 prikazana je rotacija AUT-a. Treba napomenuti da postoji mnogo načina za izvođenje ove rotacije; ponekad se rotira referentna antena, a ponekad se rotiraju i referentna i AUT antena.
Sada kada imamo svu potrebnu opremu, možemo razgovarati o tome gdje ćemo izvršiti mjerenja.
Gdje je dobro mjesto za naša mjerenja antene? Možda biste to željeli uraditi u svojoj garaži, ali bi refleksije od zidova, plafona i poda učinile vaša mjerenja netačnim. Idealna lokacija za izvođenje mjerenja antene je negdje u svemiru, gdje ne može doći do refleksija. Međutim, budući da su svemirska putovanja trenutno preskupa, fokusirat ćemo se na mjesta mjerenja koja se nalaze na površini Zemlje. Anehoična komora može se koristiti za izolaciju testne postavke antene, dok istovremeno apsorbira reflektiranu energiju pomoću pjene koja apsorbira radiofrekventne signale.
Rasponi slobodnog prostora (gluhe komore)
Dometi u slobodnom prostoru su lokacije za mjerenje antena dizajnirane da simuliraju mjerenja koja bi se izvodila u svemiru. To jest, svi reflektirani valovi od obližnjih objekata i tla (koji su nepoželjni) se potiskuju koliko god je to moguće. Najpopularniji dometi u slobodnom prostoru su anehoične komore, povišeni dometi i kompaktni dometi.
Anehoične komore
Anehoične komore su antenski poligoni za unutrašnju upotrebu. Zidovi, plafoni i pod su obloženi posebnim materijalom koji apsorbuje elektromagnetne talase. Unutrašnji poligoni su poželjni jer se uslovi testiranja mogu mnogo strože kontrolisati nego kod vanjskih poligona. Materijal je često i nazubljenog oblika, što ove komore čini prilično zanimljivim za vidjeti. Nazubljeni trouglasti oblici su dizajnirani tako da se ono što se od njih reflektuje širi u nasumičnim smjerovima, a ono što se sabere od svih nasumičnih refleksija ima tendenciju da se sabira nekoherentno i stoga se dodatno potiskuje. Slika anehoične komore prikazana je na sljedećoj slici, zajedno s nekom opremom za testiranje:
(Slika prikazuje test RFMISO antene)
Nedostatak anehoičnih komora je što često moraju biti prilično velike. Antene često moraju biti udaljene jedna od druge najmanje nekoliko talasnih dužina kako bi simulirale uslove dalekog polja. Stoga, za niže frekvencije sa velikim talasnim dužinama potrebne su nam vrlo velike komore, ali troškovi i praktična ograničenja često ograničavaju njihovu veličinu. Poznato je da neke kompanije za ugovaranje odbrane koje mjere radarski poprečni presjek velikih aviona ili drugih objekata imaju anehoične komore veličine košarkaških terena, iako to nije uobičajeno. Univerziteti sa anehoičnim komorama obično imaju komore dužine, širine i visine 3-5 metara. Zbog ograničenja veličine i zato što materijal koji apsorbuje radiofrekventne talase obično najbolje radi na UHF i višim frekvencijama, anehoične komore se najčešće koriste za frekvencije iznad 300 MHz.
Uzvišeni planinski lanci
Povišeni dometi su vanjski dometi. U ovoj postavci, izvor i antena koja se testira montirani su iznad zemlje. Ove antene mogu biti na planinama, tornjevima, zgradama ili gdje god se smatra prikladnim. Ovo se često radi za vrlo velike antene ili na niskim frekvencijama (VHF i niže, <100 MHz) gdje bi mjerenja u zatvorenom prostoru bila nemoguća. Osnovni dijagram povišenog dometa prikazan je na Slici 2.
Slika 2. Ilustracija povišenog dometa.
Izvorna antena (ili referentna antena) ne mora nužno biti na većoj nadmorskoj visini od testne antene, ovdje sam to samo tako pokazao. Linija vidljivosti (LOS) između dvije antene (prikazana crnim zrakom na Slici 2) mora biti nesmetana. Sve ostale refleksije (kao što je crveni zrak reflektiran od tla) su nepoželjne. Za povišene domete, nakon što se odrede lokacija izvora i testne antene, operateri testiranja određuju gdje će se pojaviti značajne refleksije i pokušavaju minimizirati refleksije od tih površina. Često se u tu svrhu koristi materijal koji apsorbira radiofrekventne talase ili drugi materijal koji skreće zrake od testne antene.
Kompaktni asortiman
Izvorna antena mora biti postavljena u dalekom polju ispitivane antene. Razlog je taj što val koji prima ispitivana antena treba biti ravanski val radi maksimalne tačnosti. Budući da antene zrače sferne valove, antena mora biti dovoljno udaljena da val koji zrači izvorna antena bude približno ravanski val - vidi Sliku 3.
Slika 3. Izvorna antena zrači talas sa sfernim talasnim frontom.
Međutim, za zatvorene komore često nema dovoljno razmaka da bi se ovo postiglo. Jedan od načina za rješavanje ovog problema je korištenje kompaktnog dometa. U ovoj metodi, izvorna antena je orijentirana prema reflektoru, čiji je oblik dizajniran da reflektira sferni val na približno planaran način. Ovo je vrlo slično principu na kojem radi satelitska antena. Osnovni rad je prikazan na slici 4.
Slika 4. Kompaktni domet - sferni talasi sa izvorne antene se reflektuju i postaju planarni (kolimirani).
Obično se želi da dužina paraboličnog reflektora bude nekoliko puta veća od dužine testne antene. Izvorna antena na Slici 4 je pomaknuta od reflektora tako da ne smeta reflektiranim zracima. Također se mora voditi računa da se spriječi direktno zračenje (međusobno sprezanje) od izvorne antene do testne antene.
Vrijeme objave: 03.01.2024.
