AntenÖlçüm, anten performansını ve özelliklerini nicel olarak değerlendirme ve analiz etme sürecidir. Özel test ekipmanı ve ölçüm yöntemleri kullanarak, antenin kazancını, radyasyon desenini, sabit dalga oranını, frekans tepkisini ve diğer parametreleri ölçerek antenin tasarım özelliklerinin gereksinimleri karşılayıp karşılamadığını doğrularız, antenin performansını kontrol ederiz ve iyileştirme önerileri sunarız. Anten ölçümlerinden elde edilen sonuçlar ve veriler, anten performansını değerlendirmek, tasarımları optimize etmek, sistem performansını iyileştirmek ve anten üreticilerine ve uygulama mühendislerine rehberlik ve geri bildirim sağlamak için kullanılabilir.
Anten Ölçümlerinde Gerekli Ekipmanlar
Anten testleri için en temel cihaz VNA'dır. En basit VNA türü, bir antenin empedansını ölçebilen 1 portlu VNA'dır.
Bir antenin radyasyon örüntüsünün, kazancının ve verimliliğinin ölçülmesi daha zordur ve çok daha fazla ekipman gerektirir. Ölçülecek antene Antenna Under Test (Anten Test Altında) anlamına gelen AUT diyeceğiz. Anten ölçümleri için gereken ekipmanlar şunlardır:
Referans anten - Bilinen özelliklere (kazanç, desen vb.) sahip bir anten
Bir RF Güç Vericisi - AUT'ye enerji enjekte etmenin bir yolu [Test Edilen Anten]
Alıcı sistemi - Bu, referans anten tarafından ne kadar güç alınacağını belirler
Konumlandırma sistemi - Bu sistem, test antenini kaynak antene göre döndürmek ve radyasyon desenini açının bir fonksiyonu olarak ölçmek için kullanılır.
Yukarıdaki ekipmanın blok diyagramı Şekil 1’de gösterilmektedir.
Şekil 1. Gerekli anten ölçüm ekipmanlarının şeması.
Bu bileşenler kısaca tartışılacaktır. Referans Anteni elbette istenen test frekansında iyi bir şekilde yayılmalıdır. Referans antenleri genellikle çift kutuplu boynuz antenlerdir, böylece yatay ve dikey polarizasyon aynı anda ölçülebilir.
İletim Sistemi, kararlı bilinen bir güç seviyesi üretebilmelidir. Çıkış frekansı da ayarlanabilir (seçilebilir) ve makul derecede kararlı olmalıdır (kararlı, vericiden aldığınız frekansın istediğiniz frekansa yakın olması, sıcaklıkla çok fazla değişmemesi anlamına gelir). Verici, diğer tüm frekanslarda çok az enerji içermelidir (istenen frekansın dışında her zaman biraz enerji olacaktır, ancak örneğin harmoniklerde çok fazla enerji olmamalıdır).
Alıcı Sistemin test anteninden ne kadar güç alındığını belirlemesi yeterlidir. Bu, RF (radyo frekansı) gücünü ölçen ve bir iletim hattı (örneğin N tipi veya SMA konnektörlü bir koaksiyel kablo) aracılığıyla doğrudan anten terminallerine bağlanabilen basit bir güç ölçer aracılığıyla yapılabilir. Alıcı genellikle 50 Ohm'luk bir sistemdir, ancak belirtilirse farklı bir empedans olabilir.
İletim/alım sisteminin sıklıkla bir VNA ile değiştirildiğini unutmayın. Bir S21 ölçümü, 1 numaralı porttan bir frekans iletir ve alınan gücü 2 numaralı portta kaydeder. Bu nedenle, bir VNA bu görev için oldukça uygundur; ancak bu görevi gerçekleştirmenin tek yöntemi değildir.
Konumlandırma Sistemi test anteninin yönelimini kontrol eder. Test anteninin radyasyon desenini açıya bağlı olarak ölçmek istediğimizden (genellikle küresel koordinatlarda), kaynak antenin test antenini mümkün olan her açıdan aydınlatması için test antenini döndürmemiz gerekir. Konumlandırma sistemi bu amaçla kullanılır. Şekil 1'de AUT'nin döndürüldüğünü gösteriyoruz. Bu dönüşü gerçekleştirmenin birçok yolu olduğunu unutmayın; bazen referans anten döndürülür ve bazen de hem referans hem de AUT antenleri döndürülür.
Artık gerekli tüm ekipmanlara sahip olduğumuza göre, ölçümlerin nerede yapılacağını tartışabiliriz.
Anten ölçümlerimiz için iyi bir yer neresidir? Belki bunu garajınızda yapmak istersiniz ancak duvarlardan, tavanlardan ve zeminden gelen yansımalar ölçümlerinizi yanlış hale getirir. Anten ölçümleri yapmak için ideal yer, hiçbir yansımanın oluşmayacağı dış uzaydaki bir yerdir. Ancak, uzay seyahati şu anda aşırı pahalı olduğundan, Dünya yüzeyindeki ölçüm yerlerine odaklanacağız. Yansıyan enerjiyi RF emici köpükle emerken anten test kurulumunu izole etmek için Anekoik Oda kullanılabilir.
Serbest Alan Aralıkları (Yankısız Odalar)
Serbest uzay aralıkları, uzayda gerçekleştirilecek ölçümleri simüle etmek için tasarlanmış anten ölçüm konumlarıdır. Yani, yakındaki nesnelerden ve yerden (istenmeyen) yansıyan tüm dalgalar mümkün olduğunca bastırılır. En popüler serbest uzay aralıkları yankısız odalar, yükseltilmiş aralıklar ve kompakt aralıktır.
Yankısız Odalar
Anekoik odalar, iç mekan anten menzilleridir. Duvarlar, tavanlar ve zemin özel elektromanyetik dalga emici malzemeyle kaplanmıştır. İç mekan menzilleri, test koşullarının dış mekan menzillerinden çok daha sıkı bir şekilde kontrol edilebilmesi nedeniyle tercih edilir. Malzeme genellikle engebeli bir şekle sahiptir ve bu da bu odaları görmek için oldukça ilginç hale getirir. Engebeli üçgen şekiller, bunlardan yansıyanların rastgele yönlere yayılma eğiliminde olması ve tüm rastgele yansımalardan bir araya gelenlerin tutarsız bir şekilde eklenme eğiliminde olması ve böylece daha fazla bastırılması için tasarlanmıştır. Aşağıdaki resimde, bazı test ekipmanlarıyla birlikte bir anekoik odanın resmi gösterilmektedir:
(Resim RFMISO anten testini göstermektedir)
Anekoik odaların dezavantajı, genellikle oldukça büyük olmaları gerektiğidir. Genellikle antenlerin uzak alan koşullarını simüle etmek için birbirlerinden en azından birkaç dalga boyu uzakta olması gerekir. Bu nedenle, büyük dalga boylarına sahip düşük frekanslar için çok büyük odalara ihtiyacımız vardır, ancak maliyet ve pratik kısıtlamalar genellikle boyutlarını sınırlar. Büyük uçakların veya diğer nesnelerin Radar Kesitini ölçen bazı savunma sözleşmeli şirketlerinin basketbol sahası büyüklüğünde anekoik odaları olduğu bilinmektedir, ancak bu sıradan bir durum değildir. Anekoik odaları olan üniversitelerin odaları genellikle 3-5 metre uzunluğunda, genişliğinde ve yüksekliğindedir. Boyut kısıtlaması nedeniyle ve RF emici malzeme genellikle UHF ve daha yüksek frekanslarda en iyi şekilde çalıştığı için, anekoik odalar genellikle 300 MHz'in üzerindeki frekanslar için kullanılır.
Yükseltilmiş Aralıklar
Yükseltilmiş Aralıklar açık hava aralıklarıdır. Bu kurulumda, test edilen kaynak ve anten yerden yukarıya monte edilir. Bu antenler dağlarda, kulelerde, binalarda veya uygun bulunan her yerde olabilir. Bu genellikle çok büyük antenler veya iç mekan ölçümlerinin zor olacağı düşük frekanslarda (VHF ve altı, <100 MHz) yapılır. Yükseltilmiş bir aralığın temel diyagramı Şekil 2'de gösterilmiştir.
Şekil 2. Yükseltilmiş menzilin gösterimi.
Kaynak anten (veya referans anten) test anteninden mutlaka daha yüksek bir rakımda olmak zorunda değildir, bunu burada bu şekilde gösterdim. İki anten arasındaki görüş hattı (LOS) (Şekil 2'deki siyah ışınla gösterilmiştir) engellenmemiş olmalıdır. Diğer tüm yansımalar (yerden yansıyan kırmızı ışın gibi) istenmeyen durumlardır. Yüksek menziller için, bir kaynak ve test anteni konumu belirlendikten sonra, test operatörleri önemli yansımaların nerede meydana geleceğini belirler ve bu yüzeylerden gelen yansımaları en aza indirmeye çalışır. Genellikle bu amaç için rf emici malzeme veya ışınları test anteninden uzaklaştıran başka bir malzeme kullanılır.
Kompakt Seriler
Kaynak anteni test anteninin uzak alanına yerleştirilmelidir. Bunun nedeni, test anteni tarafından alınan dalganın maksimum doğruluk için bir düzlem dalga olmasıdır. Antenler küresel dalgalar yaydığından, antenin kaynak antenden yayılan dalganın yaklaşık olarak bir düzlem dalga olması için yeterince uzakta olması gerekir - bkz. Şekil 3.
Şekil 3. Bir kaynak anten küresel dalga cephesine sahip bir dalga yaymaktadır.
Ancak, iç mekanlarda bunu başarmak için genellikle yeterli ayrım yoktur. Bu sorunu çözmenin bir yolu kompakt bir aralık kullanmaktır. Bu yöntemde, bir kaynak anteni, şekli küresel dalgayı yaklaşık olarak düzlemsel bir şekilde yansıtacak şekilde tasarlanmış bir reflektöre doğru yönlendirilir. Bu, bir çanak antenin çalıştığı ilkeye çok benzer. Temel çalışma, Şekil 4'te gösterilmiştir.
Şekil 4. Kompakt Aralık - kaynak antenden gelen küresel dalgalar düzlemsel (kolimasyonlu) olarak yansıtılır.
Parabolik reflektörün uzunluğunun genellikle test anteninden birkaç kat daha büyük olması istenir. Şekil 4'teki kaynak anteni, yansıtılan ışınların yolunda olmaması için reflektörden uzaktadır. Ayrıca, kaynak anteninden test antenine doğrudan radyasyon (karşılıklı bağlantı) olmaması için de dikkatli olunmalıdır.
Gönderi zamanı: 03-Oca-2024
