Antenölçüm, anten performansının ve özelliklerinin niceliksel olarak değerlendirilmesi ve analiz edilmesi sürecidir. Özel test ekipmanları ve ölçüm yöntemleri kullanarak antenin tasarım özelliklerinin gereksinimleri karşılayıp karşılamadığını doğrulamak, antenin performansını kontrol etmek ve antenin kazancını, radyasyon desenini, duran dalga oranını, frekans tepkisini ve diğer parametrelerini ölçüyoruz. iyileştirme önerileri sunmak. 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 testi için en temel cihaz VNA'dır. En basit VNA türü, bir antenin empedansını ölçebilen 1 portlu bir VNA'dır.
Bir antenin radyasyon düzeninin, kazancının ve verimliliğinin ölçülmesi daha zordur ve çok daha fazla ekipman gerektirir. Ölçülecek antene, Antenna Under Test anlamına gelen AUT adını vereceğiz. Anten ölçümleri için gerekli ekipmanlar şunları içerir:
Referans anteni - Bilinen özelliklere (kazanç, desen vb.) sahip bir anten
RF Güç Vericisi - AUT'a enerji enjekte etmenin bir yolu [Antenna Under Test]
Alıcı sistemi - Bu, referans anteninin ne kadar güç aldığını belirler
Konumlandırma sistemi - Bu sistem, açının bir fonksiyonu olarak radyasyon modelini ölçmek için test antenini kaynak antene göre döndürmek için kullanılır.
Yukarıdaki ekipmanın blok şeması Şekil 1'de gösterilmektedir.
Şekil 1. Gerekli anten ölçüm ekipmanının şeması.
Bu bileşenlere kısaca değinilecektir. 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.
Verici Sistem, bilinen kararlı bir güç seviyesini verebilmelidir. Çıkış frekansı da ayarlanabilir (seçilebilir) ve makul derecede kararlı olmalıdır (kararlı, vericiden aldığınız frekansın istediğiniz frekansa yakın olduğu, sıcaklığa göre çok fazla değişmediği anlamına gelir). Verici diğer tüm frekanslarda çok az enerji içermelidir (istenilen frekansın dışında her zaman bir miktar 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 bir cihaz olan ve bir iletim hattı (N tipi veya SMA konnektörlü koaksiyel kablo gibi) aracılığıyla doğrudan anten terminallerine bağlanabilen basit bir güç ölçer aracılığıyla yapılabilir. Tipik olarak alıcı 50 Ohm'luk bir sistemdir, ancak belirtilmesi halinde farklı bir empedans da olabilir.
İletim/alma sisteminin çoğunlukla bir VNA ile değiştirildiğini unutmayın. Bir S21 ölçümü, bağlantı noktası 1'den bir frekans iletir ve bağlantı noktası 2'de alınan gücü kaydeder. Dolayısıyla, bir VNA bu göreve çok uygundur; ancak bu görevi gerçekleştirmenin tek yöntemi bu değildir.
Konumlandırma Sistemi test anteninin yönünü kontrol eder. Test anteninin radyasyon modelini açının bir fonksiyonu olarak (tipik olarak küresel koordinatlarda) ölçmek istediğimizden, kaynak antenin test antenini mümkün olan her açıdan aydınlatmasını sağlayacak şekilde test antenini döndürmemiz gerekir. Bu amaçla konumlandırma sistemi kullanılır. Şekil 1'de AUT'nin döndürüldüğünü gösteriyoruz. Bu döndürmeyi gerçekleştirmenin birçok yolu olduğunu unutmayın; bazen referans anteni döndürülür ve bazen hem referans hem de AUT antenleri döndürülür.
Artık gerekli tüm ekipmanlara sahip olduğumuza göre ölçümleri nerede yapacağımızı tartışabiliriz.
Anten ölçümlerimiz için iyi bir yer neresidir? Belki bunu garajınızda yapmak istersiniz ancak duvarlardan, tavandan ve zeminden gelen yansımalar ölçümlerinizin hatalı olmasına neden olur. Anten ölçümlerini gerçekleştirmek için ideal konum, yansımaların oluşmayacağı uzayda bir yerdir. Ancak uzay yolculuğu şu anda fahiş derecede pahalı olduğundan, Dünya yüzeyindeki ölçüm yerlerine odaklanacağız. Yankısız Oda, RF emici köpük ile yansıyan enerjiyi emerken anten test düzeneğini izole etmek için kullanılabilir.
Serbest Uzay Aralıkları (Yankısız Odalar)
Serbest alan aralıkları, uzayda gerçekleştirilecek ölçümleri simüle etmek için tasarlanmış anten ölçüm konumlarıdır. Yani yakındaki nesnelerden ve yerden yansıyan (istenmeyen) tüm dalgalar mümkün olduğu kadar bastırılır. En popüler boş alan aralıkları yankısız odalar, yükseltilmiş aralıklar ve kompakt aralıklardır.
Yankısız Odalar
Yankısız odalar kapalı anten aralıklarıdır. Duvarlar, tavanlar ve zemin özel elektromanyetik dalga emici malzeme ile kaplanmıştır. İç mekan poligonları tercih edilir çünkü test koşulları dış mekan poligonlarına göre çok daha sıkı kontrol edilebilir. Malzemenin şekli de genellikle pürüzlü olduğundan bu odaların görülmesi oldukça ilgi çekicidir. Pürüzlü üçgen şekilleri, onlardan yansıyanların rastgele yönlerde yayılma eğiliminde olacağı ve tüm rastgele yansımalardan bir araya getirilenlerin tutarsız bir şekilde toplanma eğiliminde olacağı ve dolayısıyla daha da bastırılacağı şekilde tasarlanmıştır. Yankısız bir odanın resmi, bazı test ekipmanlarıyla birlikte aşağıdaki resimde gösterilmektedir:
(Resim RFMISO anten testini göstermektedir)
Yankısız odaların dezavantajı genellikle oldukça büyük olmaları gerekmesidir. Uzak alan koşullarını simüle etmek için genellikle antenlerin birbirinden en az birkaç dalga boyu uzakta olması gerekir. Bu nedenle, büyük dalga boylarına sahip daha düşük frekanslar için çok büyük odalara ihtiyaç duyarız, ancak maliyet ve pratik kısıtlamalar çoğu zaman bunların boyutlarını sınırlar. Büyük uçakların veya diğer nesnelerin Radar Kesitini ölçen bazı savunma müteahhitlik şirketlerinin, sıradan olmasa da, basketbol sahası büyüklüğünde yankısız odalara sahip olduğu biliniyor. Yankısız odaları olan üniversitelerde genellikle uzunluk, genişlik ve yükseklik olarak 3-5 metrelik odalar bulunur. Boyut kısıtlaması nedeniyle ve RF emici malzeme tipik olarak UHF ve daha yüksek frekanslarda en iyi şekilde çalıştığından, yankısız odalar çoğunlukla 300 MHz'in üzerindeki frekanslar için kullanılır.
Yüksek Aralıklar
Yükseltilmiş Menziller dış mekan poligonlarıdır. Bu kurulumda, test edilen kaynak ve anten yer üstüne monte edilir. Bu antenler dağlarda, kulelerde, binalarda veya uygun görülen her yerde olabilir. Bu genellikle çok büyük antenler için veya iç mekan ölçümlerinin zor olduğu düşük frekanslarda (VHF ve altı, <100 MHz) yapılır. Yükseltilmiş bir aralığın temel diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir.
Şekil 2. Yükseltilmiş aralığın gösterimi.
Kaynak antenin (veya referans antenin) test anteninden daha yüksekte olması şart değildir, burada öyle gösterdim. İki anten arasındaki görüş hattı (LOS) (Şekil 2'de siyah ışınla gösterilmiştir) engellenmemelidir. Diğer tüm yansımalar (yerden yansıyan kırmızı ışın gibi) istenmeyen bir durumdur. Yüksek aralıklar için, bir kaynak ve test anteni konumu belirlendikten sonra, test operatörleri daha sonra önemli yansımaların nerede meydana geleceğini belirler ve bu yüzeylerden gelen yansımaları en aza indirmeye çalışır. Çoğunlukla 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 anteninin aldığı dalganın maksimum doğruluk için düzlem dalga olması gerektiğidir. Antenler küresel dalgalar yaydığından, kaynak antenden yayılan dalganın yaklaşık bir düzlem dalga olmasını sağlayacak şekilde antenin yeterince uzakta olması gerekir - bkz. Şekil 3.
Şekil 3. Bir kaynak anteni, küresel dalga cephesine sahip bir dalga yayar.
Ancak iç mekan odalarında genellikle bunu başarmak için yeterli ayırma yoktur. Bu sorunu çözmenin bir yöntemi kompakt bir aralıktır. Bu yöntemde kaynak anten, şekli küresel dalgayı yaklaşık olarak düzlemsel bir şekilde yansıtacak şekilde tasarlanmış bir reflektöre doğru yönlendirilir. Bu, çanak antenin çalışma prensibine çok benzer. Temel işlem Şekil 4'te gösterilmektedir.
Şekil 4. Kompakt Aralık - kaynak antenden gelen küresel dalgalar düzlemsel (koşulandırılmış) olarak yansıtılır.
Parabolik reflektörün uzunluğunun tipik olarak test anteninin birkaç katı kadar olması arzu edilir. Şekil 4'teki kaynak anten, yansıyan ışınların yolunda olmayacak şekilde reflektörden kaydırılmıştır. Kaynak antenden test antenine doğrudan radyasyonun (karşılıklı bağlantı) engellenmesi için de dikkatli olunmalıdır.
Gönderim zamanı: Ocak-03-2024
