АнтенаМерење је процес квантитативне процене и анализе перформанси и карактеристика антене. Коришћењем посебне опреме за тестирање и метода мерења, меримо појачање, дијаграм зрачења, однос стојећих таласа, фреквентни одзив и друге параметре антене како бисмо проверили да ли спецификације дизајна антене испуњавају захтеве, проверили перформансе антене и дали предлоге за побољшање. Резултати и подаци мерења антене могу се користити за процену перформанси антене, оптимизацију дизајна, побољшање перформанси система и пружање смерница и повратних информација произвођачима антена и инжењерима примене.
Потребна опрема за мерења антена
За тестирање антена, најосновнији уређај је VNA. Најједноставнији тип VNA је VNA са 1 портом, који је у стању да мери импедансу антене.
Мерење дијаграма зрачења, појачања и ефикасности антене је теже и захтева много више опреме. Антену коју треба мерити назваћемо AUT, што је скраћеница од Антена под тестом (Antena Under Test). Потребна опрема за мерења антене укључује:
Референтна антена - антена са познатим карактеристикама (појачање, дијаграм итд.)
РФ предајник снаге - начин убризгавања енергије у AUT [антена која се тестира]
Систем пријемника - Ово одређује колико снаге прима референтна антена
Систем за позиционирање - Овај систем се користи за ротирање тест антене у односу на изворну антену, како би се измерио дијаграм зрачења у зависности од угла.
Блок дијаграм горе наведене опреме је приказан на слици 1.
Слика 1. Дијаграм потребне опреме за мерење антене.
Ове компоненте ће бити укратко размотрене. Референтна антена би наравно требало добро да зрачи на жељеној тест фреквенцији. Референтне антене су често двоструко поларизоване антене са рупом, тако да се хоризонтална и вертикална поларизација могу мерити истовремено.
Систем за предај треба да буде способан да емитује стабилан познати ниво снаге. Излазна фреквенција такође треба да буде подесива (изборљива) и разумно стабилна (стабилна значи да је фреквенција коју добијате од предајника близу жељене фреквенције, не мења се много са температуром). Предајник треба да садржи врло мало енергије на свим осталим фреквенцијама (увек ће постојати извесна енергија ван жељене фреквенције, али не би требало да буде много енергије на хармоницима, на пример).
Пријемни систем једноставно треба да утврди колико снаге прима од тест антене. То се може урадити помоћу једноставног мерача снаге, који је уређај за мерење РФ (радио-фреквентне) снаге и може се директно повезати са терминалима антене преко далековода (као што је коаксијални кабл са N-тип или SMA конекторима). Типично, пријемник је систем од 50 ома, али може бити и са другачијом импедансом ако је наведено.
Треба напоменути да се систем за предају/пријем често замењује VNA. S21 мерење преноси фреквенцију из порта 1 и бележи примљену снагу на порту 2. Стога је VNA веома погодан за овај задатак; међутим, то није једини метод за обављање овог задатка.
Систем за позиционирање контролише оријентацију тест антене. Пошто желимо да измеримо дијаграм зрачења тест антене као функцију угла (обично у сферним координатама), потребно је да ротирамо тест антену тако да изворна антена осветљава тест антену из сваког могућег угла. Систем за позиционирање се користи у ту сврху. На слици 1 приказујемо ротацију AUT-а. Треба напоменути да постоји много начина за извођење ове ротације; понекад се ротира референтна антена, а понекад се ротирају и референтна и AUT антена.
Сада када имамо сву потребну опрему, можемо разговарати о томе где да извршимо мерења.
Где је добро место за мерења антене? Можда бисте желели да то урадите у својој гаражи, али би рефлексије од зидова, плафона и пода учиниле ваша мерења нетачним. Идеална локација за мерења антене је негде у свемиру, где не може доћи до рефлексија. Међутим, пошто су путовања у свемир тренутно прескупа, фокусираћемо се на места мерења која се налазе на површини Земље. Анехоична комора може се користити за изоловање тестног подешавања антене, док се рефлектована енергија апсорбује пеном која апсорбује РФ.
Слободни просторни распони (анехоичне коморе)
Опсези у слободном простору су локације за мерење антена дизајниране да симулирају мерења која би се вршила у свемиру. То јест, сви рефлектовани таласи од оближњих објеката и тла (који су непожељни) су што је више могуће потиснути. Најпопуларнији опсези у слободном простору су анехоичне коморе, уздигнути опсези и компактни опсези.
Анехоичне коморе
Анехогене коморе су антенски полигони у затвореном простору. Зидови, плафони и под су обложени посебним материјалом који апсорбује електромагнетне таласе. Унутрашњи полигони су пожељни јер се услови тестирања могу много боље контролисати него код спољних полигона. Материјал је често и назубљеног облика, што ове коморе чини прилично занимљивим за видети. Назубљени троугласти облици су дизајнирани тако да оно што се од њих рефлектује тежи да се шири у насумичним правцима, а оно што се сабере од свих насумичних рефлексија тежи да се сабира некохерентно и стога се додатно потискује. Слика анехогене коморе је приказана на следећој слици, заједно са неком опремом за тестирање:
(Слика приказује тест RFMISO антене)
Мана анехоидних комора је што често морају бити прилично велике. Често антене морају бити удаљене најмање неколико таласних дужина једна од друге како би симулирале услове далеког поља. Стога, за ниже фреквенције са великим таласним дужинама потребне су нам веома велике коморе, али трошкови и практична ограничења често ограничавају њихову величину. Познато је да неке компаније за уговарање одбрамбених пројеката које мере радарски попречни пресек великих авиона или других објеката имају анехоидне коморе величине кошаркашких терена, иако то није уобичајено. Универзитети са анехоидним коморама обично имају коморе дужине, ширине и висине 3-5 метара. Због ограничења величине и зато што материјал који апсорбује РФ обично најбоље ради на UHF и вишим фреквенцијама, анехоидне коморе се најчешће користе за фреквенције изнад 300 MHz.
Узвишени венци
Повишени домети су спољни домети. У овој поставци, извор и антена која се тестирају су монтирани изнад земље. Ове антене могу бити на планинама, торњевима, зградама или где год се сматра погодним. Ово се често ради за веома велике антене или на ниским фреквенцијама (VHF и ниже, <100 MHz) где би мерења у затвореном простору била немогућа. Основни дијаграм повишеног домета је приказан на слици 2.
Слика 2. Илустрација повишеног домета.
Изворна антена (или референтна антена) не мора нужно бити на вишој надморској висини од тест антене, само сам то тако показао овде. Линија вида (LOS) између две антене (илустрована црним зраком на слици 2) мора бити неометана. Сви остали одсјаји (као што је црвени зрак рефлектован од тла) су непожељни. За узвишене домете, када се одреди локација извора и тест антене, оператери тестирања затим одређују где ће се појавити значајни одсјаји и покушавају да минимизирају одсјаје са ових површина. Често се у ту сврху користи материјал који апсорбује радио-таласе или други материјал који скреће зраке од тест антене.
Компактни домети
Изворна антена мора бити постављена у далеком пољу тест антене. Разлог је тај што талас који прима тест антена треба да буде равански талас ради максималне тачности. Пошто антене зраче сферне таласе, антена мора бити довољно удаљена тако да талас који зрачи изворна антена буде приближно равански талас - видети слику 3.
Слика 3. Изворна антена зрачи талас са сферним таласним фронтом.
Међутим, за затворене коморе често нема довољно раздвајања да би се ово постигло. Један од начина за решавање овог проблема јесте компактан домет. Код овог начина, изворна антена је оријентисана ка рефлектору, чији је облик дизајниран да рефлектује сферни талас на приближно раван начин. Ово је веома слично принципу на којем ради антена типа „талас“. Основни рад је приказан на слици 4.
Слика 4. Компактни опсег - сферни таласи са изворне антене се рефлектују и постају планарни (колимирани).
Дужина параболичног рефлектора је обично пожељна да буде неколико пута већа од дужине тест антене. Изворна антена на слици 4 је померена од рефлектора тако да не смета рефлектованим зрацима. Такође се мора водити рачуна да се спречи било какво директно зрачење (међусобно спрезање) од изворне антене до тест антене.
Време објаве: 03.01.2024.
