AntenÖlçüm, anten performansını ve özelliklerini nicel olarak değerlendirme ve analiz etme sürecidir. Özel test ekipmanları ve ölçüm yöntemleri kullanarak, antenin kazancını, radyasyon örüntüsünü, duran dalga oranını, frekans tepkisini ve diğer parametrelerini ölçerek, antenin tasarım özelliklerinin gereksinimleri karşılayıp karşılamadığını doğruluyor, antenin performansını kontrol ediyor ve iyileştirme önerileri sunuyoruz. 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 AUT (Antenna Under Test) adını vereceğiz. 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 açıya bağlı olarak ölçmek için kullanılır.
Yukarıdaki ekipmanın blok diyagramı Şekil 1’de gösterilmiştir.
Şekil 1. Gerekli anten ölçüm ekipmanlarının şeması.
Bu bileşenler kısaca ele alınacaktır. Referans Anten, istenen test frekansında iyi bir yayın gücü sağlamalıdır. Referans antenler genellikle çift polarizasyonlu boynuz antenlerdir, böylece yatay ve dikey polarizasyon aynı anda ölçülebilir.
Verici Sistem, kararlı ve bilinen bir güç seviyesi üretebilmelidir. Çıkış frekansı da ayarlanabilir (seçilebilir) ve makul derecede kararlı olmalıdır (kararlı, vericiden aldığınız frekansın istediğiniz frekansa yakın olması ve sıcaklıkla çok fazla değişmemesi anlamına gelir). Verici, diğer tüm frekanslarda çok az enerji içermelidir (istenen frekansın dışında her zaman bir miktar enerji olacaktır, ancak örneğin harmoniklerde çok fazla enerji olmamalıdır).
Alıcı Sistemin tek yapması gereken, test anteninden ne kadar güç alındığını belirlemektir. 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 ile yapılabilir. Alıcı genellikle 50 Ohm'luk bir sistemdir, ancak belirtilirse farklı bir empedans da kullanılabilir.
Verici/alıcı sisteminin genellikle bir VNA ile değiştirildiğini unutmayın. Bir S21 ölçümü, 1 numaralı porttan bir frekans iletir ve alınan gücü 2 numaralı portta kaydeder. Dolayısıyla, bir VNA bu görev için çok uygundur; ancak bu görevi gerçekleştirmenin tek yolu bu değildir.
Konumlandırma Sistemi, test anteninin yönünü kontrol eder. Test anteninin radyasyon örüntüsünü açıya bağlı olarak (genellikle küresel koordinatlarda) ölçmek istediğimizden, 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 döndürmeyi gerçekleştirmenin birçok yolu olduğunu unutmayın; bazen referans anten, bazen de hem referans hem de AUT antenleri döndürülür.
Artık gerekli tüm ekipmanlara sahip olduğumuza göre, ölçümleri nerede yapacağımızı konuşabiliriz.
Anten ölçümlerimiz için en uygun yer neresi? Belki bunu garajınızda yapmak istersiniz, ancak duvarlardan, tavanlardan ve zeminden gelen yansımalar ölçümlerinizi hatalı hale getirebilir. Anten ölçümleri için ideal yer, yansımanın oluşmayacağı uzayda bir yerdir. Ancak, uzay yolculuğu şu anda aşırı pahalı olduğundan, Dünya yüzeyindeki ölçüm noktalarına odaklanacağız. Yansıyan enerjiyi RF emici köpükle emerken, anten test düzeneğini izole etmek için bir Yankısız Oda kullanılabilir.
Serbest Uzay Aralıkları (Yankısız Odalar)
Serbest uzay aralıkları, uzayda gerçekleştirilecek ölçümleri simüle etmek için tasarlanmış anten ölçüm noktalarıdır. Yani, yakındaki nesnelerden ve yerden yansıyan tüm dalgalar (istenmeyen) mümkün olduğunca bastırılır. En popüler serbest uzay aralıkları, yankısız odalar, yüksek aralıklar ve kompakt aralıktır.
Yankısız Odalar
Yankısız odalar, iç mekan anten poligonlarıdır. Duvarlar, tavanlar ve zemin, özel elektromanyetik dalga emici malzemeyle kaplıdır. İç mekan poligonları, test koşullarının dış mekan poligonlarına göre çok daha sıkı bir şekilde kontrol edilebilmesi nedeniyle tercih edilir. Malzeme genellikle engebeli bir şekle sahiptir ve bu da bu odaları oldukça ilgi çekici kılar. Pürüzlü üçgen şekiller, yansıyanların rastgele yönlere yayılma eğiliminde olacağı ve tüm rastgele yansımalardan toplananların tutarsız bir şekilde birleşeceği ve böylece daha da bastırılacağı şekilde tasarlanmıştır. Aşağıdaki resimde, bazı test ekipmanlarıyla birlikte bir yankısız odanın resmi gösterilmektedir:
(Resim RFMISO anten testini göstermektedir)
Yankısız odaların dezavantajı, genellikle oldukça büyük olmaları gerektiğidir. Uzak alan koşullarını simüle etmek için antenlerin genellikle birbirinden en az birkaç dalga boyu uzakta olması gerekir. Bu nedenle, geniş dalga boylarına sahip düşük frekanslar için çok büyük odalara ihtiyaç duyarız, ancak maliyet ve pratik kısıtlamalar genellikle boyutlarını sınırlar. Büyük uçakların veya diğer nesnelerin Radar Kesit Alanını ölçen bazı savunma müteahhitlik şirketlerinin basketbol sahası büyüklüğünde yankısız odalara sahip olduğu bilinmektedir, ancak bu sıradan bir durum değildir. Yankısız odalara sahip üniversitelerin odaları genellikle 3-5 metre uzunluğunda, genişliğinde ve yüksekliğindedir. Boyut kısıtlaması ve RF emici malzemelerin genellikle UHF ve üzeri frekanslarda en iyi şekilde çalışması nedeniyle, yankısız odalar genellikle 300 MHz'in üzerindeki frekanslarda kullanılır.
Yükseltilmiş Aralıklar
Yükseltilmiş Menziller, açık hava menzilleridir. Bu düzenekte, test edilen kaynak ve anten yerden yüksekte monte edilir. Bu antenler dağlara, kulelere, binalara veya uygun görülen herhangi bir yere yerleştirilebilir. Bu genellikle çok büyük antenler veya iç mekan ölçümlerinin zor olacağı düşük frekanslarda (VHF ve altı, <100 MHz) yapılır. Yükseltilmiş bir menzilin temel diyagramı Şekil 2'de gösterilmiştir.
Şekil 2. Yükseltilmiş menzilin gösterimi.
Kaynak anten (veya referans anten) test anteninden mutlaka daha yüksekte olmak zorunda değildir, burada sadece bu şekilde gösterdim. İki anten arasındaki görüş hattı (LOS) (Şekil 2'deki siyah ışınla gösterilmiştir) engelsiz olmalıdır. Diğer tüm yansımalar (yerden yansıyan kırmızı ışın gibi) istenmeyen bir durumdur. Yüksek mesafeler için, kaynak ve test anteni konumu belirlendikten sonra, test operatörleri önemli yansımaların nerede meydana geleceğini belirler ve bu yüzeylerden gelen yansımaları en aza indirmeye çalışır. Bu amaçla genellikle RF emici malzeme veya ışınları test anteninden uzaklaştıran başka bir malzeme kullanılır.
Kompakt Seriler
Kaynak anten, test anteninin uzak alanına yerleştirilmelidir. Bunun nedeni, maksimum doğruluk için test anteninin aldığı dalganın düzlemsel bir dalga olmasıdır. Antenler küresel dalgalar yaydığından, kaynak antenden yayılan dalganın yaklaşık olarak düzlemsel bir dalga olması için antenin yeterince uzakta olması gerekir - bkz. Şekil 3.
Şekil 3. Bir kaynak anten küresel dalga cephesine sahip bir dalga yaymaktadır.
Ancak, iç mekanlarda bunu sağlamak için genellikle yeterli ayrım yoktur. Bu sorunu çözmenin bir yolu, kompakt bir menzil kullanmaktır. Bu yöntemde, kaynak anteni, küresel dalgayı yaklaşık olarak düzlemsel bir şekilde yansıtacak şekilde tasarlanmış bir reflektöre doğru yönlendirilir. Bu, çanak antenin çalışma prensibine çok benzer. Temel çalışma prensibi Şekil 4'te gösterilmiştir.
Şekil 4. Kompakt Aralık - Kaynak antenden gelen küresel dalgalar düzlemsel (kolimasyonlu) olarak yansıtılır.
Parabolik reflektörün uzunluğunun genellikle test anteninin birkaç katı olması istenir. Şekil 4'teki kaynak anten, yansıyan ışınların yolunu engellemeyecek şekilde reflektörden uzakta konumlandırılmıştır. Kaynak antenden test antenine doğrudan radyasyon (karşılıklı kuplaj) olmamasına da dikkat edilmelidir.
Gönderi zamanı: 03-01-2024
