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 да бисмо проверили да ли спецификације дизајна антене испуњавају захтеве, проверавали перформансе антене и дати предлоге за побољшање. Резултати и подаци из мерења антене могу се користити за процену перформанси антене, оптимизацију дизајна, побољшање перформанси система и пружање смерница и повратних информација произвођачима антена и инжењерима апликација.
Потребна опрема за мерење антене
За тестирање антене, најосновнији уређај је ВНА. Најједноставнији тип ВНА је ВНА са 1 портом, који може да мери импедансу антене.
Мерење дијаграма зрачења, појачања и ефикасности антене је теже и захтева много више опреме. Назваћемо антену за мерење АУТ, што је скраћеница од Антена под тестом. Потребна опрема за антенска мерења укључује:
Референтна антена - Антена са познатим карактеристикама (појачање, шаблон, итд.)
РФ предајник снаге - начин убризгавања енергије у АУТ [Антена у тестирању]
Систем пријемника - Ово одређује колико снаге прима референтна антена
Систем за позиционирање - Овај систем се користи за ротацију испитне антене у односу на изворну антену, за мерење дијаграма зрачења као функције угла.
Блок дијаграм горе наведене опреме је приказан на слици 1.
Слика 1. Шема потребне антенске мерне опреме.
Ове компоненте ће бити укратко размотрене. Референтна антена би наравно требала добро зрачити на жељеној фреквенцији тестирања. Референтне антене су често двоструко поларизоване рог антене, тако да се хоризонтална и вертикална поларизација могу мерити у исто време.
Предајни систем треба да буде способан да даје стабилан познати ниво снаге. Излазна фреквенција такође треба да буде подесива (која се може изабрати) и разумно стабилна (стабилна значи да је фреквенција коју добијате од предајника блиска фреквенцији коју желите, да не варира много у зависности од температуре). Предајник треба да садржи врло мало енергије на свим другим фреквенцијама (увек ће бити енергије изван жељене фреквенције, али не би требало да буде много енергије на хармоницима, на пример).
Пријемни систем једноставно треба да одреди колико снаге прима тест антена. Ово се може урадити преко једноставног мерача снаге, који је уређај за мерење РФ (радио фреквенције) снаге и може се повезати директно на терминале антене преко далековода (као што је коаксијални кабл са Н-типом или СМА конекторима). Обично је пријемник систем од 50 ома, али може бити другачија импеданса ако је наведено.
Имајте на уму да се систем за пренос/пријем често замењује ВНА. С21 мерење преноси фреквенцију из порта 1 и бележи примљену снагу на порту 2. Дакле, ВНА је добро прилагођен овом задатку; међутим, то није једини метод за обављање овог задатка.
Систем за позиционирање контролише оријентацију испитне 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. У ту сврху се користи систем позиционирања. На слици 1 приказујемо АУТ који се ротира. Имајте на уму да постоји много начина да се изврши ова ротација; понекад се ротира референтна антена, а понекад се ротирају и референтна и АУТ антена.
Сада када имамо сву потребну опрему, можемо да разговарамо о томе где да извршимо мерења.
Где је добро место за наша антенска мерења? Можда бисте то желели да урадите у својој гаражи, али рефлексије са зидова, плафона и пода учиниле би ваша мерења нетачнима. Идеална локација за обављање мерења антене је негде у свемиру, где не може доћи до рефлексије. Међутим, пошто су свемирска путовања тренутно изузетно скупа, фокусираћемо се на места мерења која се налазе на површини Земље. Анехогена комора се може користити за изолацију тестне поставке антене док апсорбује рефлектовану енергију пеном која апсорбује РФ.
Опсези слободног простора (бенехоичне коморе)
Опсези слободног простора су антенске мерне локације дизајниране да симулирају мерења која би се обављала у свемиру. То јест, сви рефлектовани таласи од оближњих објеката и тла (који су непожељни) су потиснути што је више могуће. Најпопуларнији распони слободног простора су безехогене коморе, повишени распони и компактни опсег.
Анехоичне коморе
Анехоичне коморе су домета унутрашњих антена. Зидови, плафони и под су обложени специјалним материјалом који апсорбује електромагнетне таласе. Опсези у затвореном простору су пожељни јер се услови тестирања могу много строже контролисати од оних на отвореном. Материјал је често и назубљеног облика, што ове коморе чини прилично занимљивим за гледање. 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 има тенденцију да се додаје некохерентно и тако даље потискује. Слика анехогене коморе је приказана на следећој слици, заједно са неком опремом за тестирање:
(На слици је приказан тест РФМИСО антене)
Недостатак безехогених комора је што често морају да буду прилично велике. Често антене морају бити удаљене најмање неколико таласних дужина једна од друге да би симулирале услове далеког поља. Дакле, за ниже фреквенције са великим таласним дужинама потребне су нам веома велике коморе, али цена и практична ограничења често ограничавају њихову величину. Познато је да неке компаније које се баве одбрамбеним уговарањем које мере радарски пресек великих авиона или других објеката имају анехогене коморе величине кошаркашких терена, иако то није уобичајено. Универзитети са анехогеним коморама обично имају коморе које су 3-5 метара дужине, ширине и висине. Због ограничења величине и због тога што материјал који апсорбује РФ обично најбоље функционише на УХФ и вишим, анехогене коморе се најчешће користе за фреквенције изнад 300 МХз.
Елеватед Рангес
Елеватед Рангес су отворени распони. У овој поставци, извор и антена који се тестирају су постављени изнад земље. Ове антене могу бити на планинама, кулама, зградама или где год се нађе да је погодно. Ово се често ради за веома велике антене или на ниским фреквенцијама (ВХФ и испод, <100 МХз) где би мерења у затвореном простору била нерешива. Основни дијаграм повишеног опсега приказан је на слици 2.
Слика 2. Илустрација повишеног домета.
Изворна антена (или референтна антена) није нужно на вишој надморској висини од тестне антене, управо сам је тако показао овде. Линија видљивости (ЛОС) између две антене (илустрована црним зраком на слици 2) мора бити неометана. Све друге рефлексије (као што је црвени зрак који се одбија од земље) су непожељни. За повишене домете, када се одреде извор и локација испитне антене, тест оператери затим одређују где ће се појавити значајне рефлексије и покушавају да минимизирају рефлексије са ових површина. Често се за ову сврху користи материјал који апсорбује РФ или други материјал који одбија зраке од испитне антене.
Цомпацт Рангес
Изворна антена мора бити постављена у удаљеном пољу испитне антене. Разлог је тај што би талас који је примила тест антена требало да буде раван за максималну тачност. Пошто антене емитују сферне таласе, антена мора бити довољно удаљена да талас који зрачи из изворне антене буде приближно раван талас - видети слику 3.
Слика 3. Антена извора зрачи талас са сферним таласним фронтом.
Међутим, за унутрашње коморе често нема довољно раздвајања да би се то постигло. Један од начина да се реши овај проблем је путем компактног опсега. У овој методи, изворна антена је оријентисана према рефлектору, чији је облик дизајниран да рефлектује сферни талас на приближно раван начин. Ово је веома слично принципу на којем ради антена. Основна операција је приказана на слици 4.
Слика 4. Компактни домет – сферни таласи од изворне антене се рефлектују да буду равни (колимирани).
Обично се жели да дужина параболичног рефлектора буде неколико пута већа од пробне антене. Изворна антена на слици 4 је одмакнута од рефлектора тако да не смета рефлектованим зрацима. Такође се мора водити рачуна да се задржи било какво директно зрачење (међусобно спајање) од изворне антене до испитне антене.
Време поста: Јан-03-2024
