AntennaAng pagsukat ay ang proseso ng quantitatively na pagsusuri at pagsusuri sa pagganap at mga katangian ng antenna. Sa pamamagitan ng paggamit ng mga espesyal na kagamitan sa pagsubok at mga pamamaraan ng pagsukat, sinusukat namin ang nakuha, pattern ng radiation, standing wave ratio, frequency response at iba pang mga parameter ng antenna upang ma-verify kung ang mga detalye ng disenyo ng antenna ay nakakatugon sa mga kinakailangan, suriin ang pagganap ng antenna, at magbigay ng mga mungkahi sa pagpapabuti. Ang mga resulta at data mula sa mga sukat ng antenna ay maaaring gamitin upang suriin ang pagganap ng antenna, i-optimize ang mga disenyo, pahusayin ang pagganap ng system, at magbigay ng gabay at feedback sa mga tagagawa ng antenna at mga application engineer.
Mga Kinakailangang Kagamitan sa Mga Pagsukat ng Antenna
Para sa pagsusuri ng antenna, ang pinakapangunahing device ay ang VNA. Ang pinakasimpleng uri ng VNA ay isang 1-port na VNA, na kayang sukatin ang impedance ng isang antenna.
Ang pagsukat ng pattern ng radiation, nakuha at kahusayan ng antenna ay mas mahirap at nangangailangan ng mas maraming kagamitan. Tatawagin namin ang antenna na susukat na AUT, na nangangahulugang Antenna Under Test. Ang mga kinakailangang kagamitan para sa pagsukat ng antenna ay kinabibilangan ng:
Isang reference na antenna - Isang antenna na may mga kilalang katangian (gain, pattern, atbp)
Isang RF Power Transmitter - Isang paraan ng pag-iniksyon ng enerhiya sa AUT [Antenna Under Test]
Isang receiver system - Tinutukoy nito kung gaano karaming kapangyarihan ang natatanggap ng reference antenna
Isang positioning system - Ginagamit ang system na ito upang paikutin ang test antenna na may kaugnayan sa source antenna, upang sukatin ang radiation pattern bilang isang function ng anggulo.
Ang isang block diagram ng kagamitan sa itaas ay ipinapakita sa Figure 1.
Figure 1. Diagram ng kinakailangang kagamitan sa pagsukat ng antenna.
Ang mga sangkap na ito ay tatalakayin sa madaling sabi. Siyempre, ang Reference Antenna ay dapat na kumikinang nang maayos sa nais na dalas ng pagsubok. Ang mga reference na antenna ay kadalasang dual-polarized horn antenna, upang ang pahalang at patayong polarisasyon ay masusukat nang sabay.
Ang Sistema ng Pagpapadala ay dapat na may kakayahang mag-output ng isang matatag na kilalang antas ng kapangyarihan. Ang dalas ng output ay dapat ding tunable (mapipili), at makatwirang stable (ang ibig sabihin ng stable na ang dalas na nakukuha mo mula sa transmitter ay malapit sa frequency na gusto mo, hindi gaanong nag-iiba sa temperatura). Ang transmitter ay dapat maglaman ng napakakaunting enerhiya sa lahat ng iba pang mga frequency (palaging mayroong ilang enerhiya sa labas ng gustong frequency, ngunit hindi dapat magkaroon ng maraming enerhiya sa harmonics, halimbawa).
Kailangan lang matukoy ng Receiving System kung gaano karaming power ang natatanggap mula sa test antenna. Magagawa ito sa pamamagitan ng simpleng power meter, na isang device para sa pagsukat ng RF (radio frequency) power at maaaring direktang ikonekta sa mga terminal ng antenna sa pamamagitan ng transmission line (tulad ng coaxial cable na may mga N-type o SMA connectors). Kadalasan ang receiver ay isang 50 Ohm system, ngunit maaaring ibang impedance kung tinukoy.
Tandaan na ang transmit/receive system ay kadalasang pinapalitan ng VNA. Ang pagsukat ng S21 ay nagpapadala ng dalas mula sa port 1 at nagtatala ng natanggap na kapangyarihan sa port 2. Samakatuwid, ang isang VNA ay angkop na angkop sa gawaing ito; gayunpaman hindi lamang ito ang paraan ng pagsasagawa ng gawaing ito.
Kinokontrol ng Positioning System ang oryentasyon ng test antenna. Dahil gusto naming sukatin ang pattern ng radiation ng test antenna bilang isang function ng anggulo (karaniwan ay sa spherical coordinates), kailangan naming i-rotate ang test antenna upang ang source antenna ay maliwanagan ang test antenna mula sa bawat posibleng anggulo. Ang sistema ng pagpoposisyon ay ginagamit para sa layuning ito. Sa Figure 1, ipinapakita namin ang AUT na iniikot. Tandaan na maraming paraan upang maisagawa ang pag-ikot na ito; minsan ang reference antenna ay iniikot, at kung minsan ang reference at AUT antenna ay iniikot.
Ngayon na mayroon na tayong lahat ng kinakailangang kagamitan, maaari nating talakayin kung saan gagawin ang mga sukat.
Saan ang magandang lugar para sa aming mga pagsukat ng antenna? Marahil ay gusto mong gawin ito sa iyong garahe, ngunit ang mga pagmuni-muni mula sa mga dingding, kisame at sahig ay gagawing hindi tumpak ang iyong mga sukat. Ang perpektong lokasyon upang magsagawa ng mga pagsukat ng antenna ay nasa isang lugar sa outer space, kung saan walang mga pagmumuni-muni na maaaring mangyari. Gayunpaman, dahil ang paglalakbay sa kalawakan ay kasalukuyang napakamahal, tututuon tayo sa mga lugar ng pagsukat na nasa ibabaw ng Earth. Maaaring gumamit ng Anechoic Chamber para ihiwalay ang setup ng pagsubok ng antenna habang sumisipsip ng nasasalamin na enerhiya gamit ang RF absorbing foam.
Libreng Space Ranges (Anechoic Chambers)
Ang mga saklaw ng libreng espasyo ay mga lokasyon ng pagsukat ng antenna na idinisenyo upang gayahin ang mga pagsukat na isasagawa sa kalawakan. Iyon ay, ang lahat ng sinasalamin na alon mula sa kalapit na mga bagay at ang lupa (na hindi kanais-nais) ay pinipigilan hangga't maaari. Ang pinakasikat na mga hanay ng libreng espasyo ay mga anechoic na silid, mga nakataas na hanay, at ang compact na hanay.
Anechoic Chambers
Ang mga anechoic chamber ay panloob na hanay ng antena. Ang mga dingding, kisame at sahig ay nilagyan ng espesyal na electromagnetic wave absorbering material. Ang mga panloob na hanay ay kanais-nais dahil ang mga kondisyon ng pagsubok ay maaaring mas mahigpit na kontrolado kaysa sa mga panlabas na hanay. Ang materyal ay kadalasang tulis-tulis din sa hugis, na ginagawang medyo kawili-wiling makita ang mga silid na ito. Ang mga hugis ng tulis-tulis na tatsulok ay idinisenyo upang kung ano ang makikita mula sa mga ito ay may posibilidad na kumalat sa mga random na direksyon, at kung ano ang idinagdag mula sa lahat ng mga random na pagmuni-muni ay may posibilidad na magdagdag ng hindi magkakaugnay at sa gayon ay pinipigilan pa. Ang isang larawan ng isang anechoic chamber ay ipinapakita sa sumusunod na larawan, kasama ang ilang kagamitan sa pagsubok:
(Ang larawan ay nagpapakita ng RFMISO antenna test)
Ang disbentaha sa mga anechoic chamber ay madalas na kailangan nilang medyo malaki. Kadalasan ang mga antenna ay kailangang ilang wavelength ang layo sa isa't isa sa pinakamababa upang gayahin ang mga kondisyon sa malayong larangan. Samakatuwid, para sa mas mababang mga frequency na may malalaking wavelength kailangan namin ng napakalaking silid, ngunit ang gastos at praktikal na mga hadlang ay kadalasang nililimitahan ang kanilang laki. Ang ilang mga kumpanya sa pagkontrata ng depensa na sumusukat sa Radar Cross Section ng mga malalaking eroplano o iba pang mga bagay ay kilala na may mga anechoic chamber na kasing laki ng mga basketball court, bagaman hindi ito karaniwan. Ang mga unibersidad na may mga anechoic na silid ay karaniwang may mga silid na 3-5 metro ang haba, lapad at taas. Dahil sa hadlang sa laki, at dahil ang RF absorbing material ay karaniwang pinakamahusay na gumagana sa UHF at mas mataas, ang mga anechoic chamber ay kadalasang ginagamit para sa mga frequency na higit sa 300 MHz.
Mga Matataas na Saklaw
Ang Elevated Ranges ay mga panlabas na hanay. Sa setup na ito, ang source at antenna na sinusuri ay naka-mount sa itaas ng lupa. Ang mga antenna na ito ay maaaring nasa mga bundok, mga tore, mga gusali, o kung saan man mahanap na angkop. Ito ay madalas na ginagawa para sa napakalaking antenna o sa mababang frequency (VHF at mas mababa, <100 MHz) kung saan ang mga panloob na sukat ay hindi masusukat. Ang pangunahing diagram ng isang nakataas na hanay ay ipinapakita sa Figure 2.
Figure 2. Ilustrasyon ng nakataas na hanay.
Ang source antenna (o reference antenna) ay hindi kinakailangang nasa mas mataas na elevation kaysa sa test antenna, ipinakita ko lang ito dito. Ang linya ng paningin (LOS) sa pagitan ng dalawang antenna (isinalarawan ng itim na sinag sa Figure 2) ay dapat na walang harang. Ang lahat ng iba pang mga pagmuni-muni (tulad ng pulang sinag na sinasalamin mula sa lupa) ay hindi kanais-nais. Para sa mga matataas na hanay, kapag natukoy na ang pinagmulan at lokasyon ng antenna ng pagsubok, tutukuyin ng mga operator ng pagsubok kung saan magaganap ang mga makabuluhang pagmuni-muni, at susubukang bawasan ang mga pagmuni-muni mula sa mga ibabaw na ito. Kadalasan ang rf absorbing material ay ginagamit para sa layuning ito, o iba pang materyal na nagpapalihis sa mga sinag palayo sa test antenna.
Mga Compact na Saklaw
Ang source antenna ay dapat ilagay sa malayong field ng test antenna. Ang dahilan ay ang wave na natanggap ng test antenna ay dapat na isang plane wave para sa maximum accuracy. Dahil ang mga antenna ay nagpapalabas ng mga spherical wave, ang antenna ay kailangang sapat na malayo upang ang wave na na-radiated mula sa source antenna ay humigit-kumulang isang plane wave - tingnan ang Figure 3.
Figure 3. Ang isang source antenna ay nagpapalabas ng wave na may spherical wavefront.
Gayunpaman, para sa mga panloob na silid ay madalas na walang sapat na paghihiwalay upang makamit ito. Ang isang paraan upang ayusin ang problemang ito ay sa pamamagitan ng isang compact range. Sa pamamaraang ito, ang isang source antenna ay nakatuon sa isang reflector, na ang hugis ay idinisenyo upang ipakita ang spherical wave sa humigit-kumulang planar na paraan. Ito ay halos kapareho sa prinsipyo kung saan gumagana ang isang dish antenna. Ang pangunahing operasyon ay ipinapakita sa Figure 4.
Figure 4. Compact Range - ang mga spherical waves mula sa source antenna ay ipinapakita na planar (collimated).
Ang haba ng parabolic reflector ay karaniwang gustong maging ilang beses na mas malaki kaysa sa test antenna. Ang source antenna sa Figure 4 ay na-offset mula sa reflector upang hindi ito makasagabal sa mga sinasalamin na sinag. Dapat ding mag-ingat upang mapanatili ang anumang direktang radiation (mutual coupling) mula sa source antenna hanggang sa test antenna.
Oras ng post: Ene-03-2024
