Антэнавымярэнне - гэта працэс колькаснай ацэнкі і аналізу прадукцыйнасці і характарыстык антэны. Выкарыстоўваючы спецыяльнае выпрабавальнае абсталяванне і метады вымярэнняў, мы вымяраем каэфіцыент узмацнення, дыяграму дыяграмы, каэфіцыент стаячай хвалі, частотную характарыстыку і іншыя параметры антэны, каб праверыць, ці адпавядаюць канструктыўныя характарыстыкі антэны патрабаванням, праверыць прадукцыйнасць антэны і даць прапановы па паляпшэнню. Вынікі і даныя вымярэнняў антэн могуць быць выкарыстаны для ацэнкі прадукцыйнасці антэн, аптымізацыі канструкцый, павышэння прадукцыйнасці сістэмы, а таксама для прадастаўлення рэкамендацый і зваротнай сувязі вытворцам антэн і інжынерам па прымяненню.
Неабходнае абсталяванне для вымярэнняў антэн
Для тэсціравання антэн самай фундаментальнай прыладай з'яўляецца VNA. Самым простым тыпам VNA з'яўляецца 1-портавы VNA, які здольны вымяраць імпеданс антэны.
Вымярэнне дыяграмы накіраванасці антэны, узмацнення і эфектыўнасці больш складанае і патрабуе значна большага абсталявання. Мы будзем называць антэну, якая падлягае вымярэнню, AUT, што расшыфроўваецца як Antenna Under Test. Неабходнае абсталяванне для антэнных вымярэнняў ўключае:
Эталонная антэна - антэна з вядомымі характарыстыкамі (каэфіцыент узмацнення, дыяграму накіраванасці і г.д.)
Радыёчастотны перадатчык магутнасці - спосаб падачы энергіі ў AUT [Выпрабоўваецца антэна]
Сістэма прыёмніка - гэта вызначае, колькі энергіі атрымлівае эталонная антэна
Сістэма пазіцыянавання - гэтая сістэма выкарыстоўваецца для павароту выпрабавальнай антэны адносна антэны-крыніцы для вымярэння дыяграмы дыяграмы як функцыі вугла.
Блок-схема вышэйзгаданага абсталявання паказана на малюнку 1.
Малюнак 1. Схема неабходнага вымяральнага абсталявання антэны.
Гэтыя кампаненты будуць разгледжаны коратка. Вядома, эталонная антэна павінна добра выпраменьваць на жаданай тэставай частаце. Апорныя антэны часта ўяўляюць сабой рупорныя антэны з падвойнай палярызацыяй, так што гарызантальную і вертыкальную палярызацыю можна вымераць адначасова.
Сістэма перадачы павінна быць здольная выдаваць стабільны вядомы ўзровень магутнасці. Выхадная частата таксама павінна быць наладжвальнай (выбіральнай) і дастаткова стабільнай (стабільная азначае, што частата, якую вы атрымліваеце ад перадатчыка, блізкая да патрэбнай вам частаты і не моцна змяняецца ў залежнасці ад тэмпературы). Перадатчык павінен утрымліваць вельмі мала энергіі на ўсіх іншых частотах (заўсёды будзе некаторая энергія за межамі жаданай частаты, але не павінна быць шмат энергіі на гармоніках, напрыклад).
Прыёмнай сістэме проста трэба вызначыць, колькі энергіі атрымлівае тэставая антэна. Гэта можа быць зроблена з дапамогай простага вымяральніка магутнасці, які з'яўляецца прыладай для вымярэння ВЧ (радыёчастотнай) магутнасці і можа быць падлучаны непасрэдна да клем антэны праз лінію перадачы (напрыклад, кааксіяльны кабель з раздымамі N-тыпу або SMA). Звычайна прыёмнік з'яўляецца сістэмай з супрацівам 50 Ом, але можа мець іншы імпеданс, калі ўказана.
Звярніце ўвагу, што сістэма перадачы/прыёму часта замяняецца VNA. Вымярэнне S21 перадае частату з порта 1 і запісвае атрыманую магутнасць на порце 2. Такім чынам, VNA добра падыходзіць для гэтай задачы; аднак гэта не адзіны спосаб выканання гэтай задачы.
Сістэма пазіцыянавання кантралюе арыентацыю выпрабавальнай антэны. Паколькі мы хочам вымераць дыяграму дыяграмы выпраменьвання тэставай антэны ў залежнасці ад вугла (звычайна ў сферычных каардынатах), нам трэба павярнуць тэставую антэну так, каб антэна-крыніца асвятляла тэставую антэну з усіх магчымых кутоў. Для гэтага выкарыстоўваецца сістэма пазіцыянавання. На малюнку 1 мы паказваем кручэнне AUT. Звярніце ўвагу, што ёсць шмат спосабаў выканання гэтага кручэння; часам эталонная антэна паварочваецца, а часам і эталонная, і AUT антэны паварочваюцца.
Цяпер, калі ў нас ёсць усё неабходнае абсталяванне, мы можам абмеркаваць, дзе рабіць вымярэнні.
Дзе знаходзіцца добрае месца для нашых антэнных вымярэнняў? Магчыма, вы хацелі б зрабіць гэта ў сваім гаражы, але водбліскі ад сцен, столі і падлогі зробяць вашы вымярэнні недакладнымі. Ідэальнае месца для выканання вымярэнняў антэны - дзе-небудзь у адкрытым космасе, дзе не могуць узнікаць адлюстраванні. Аднак, паколькі падарожжы ў космас зараз надзвычай дарагія, мы засяродзімся на месцах вымярэнняў, якія знаходзяцца на паверхні Зямлі. Безэхавая камера можа быць выкарыстана для ізаляцыі тэставай антэны пры паглынанні адлюстраванай энергіі пенай, якая паглынае ВЧ.
Дыяпазоны вольнай прасторы (безэхавыя камеры)
Дыяпазоны свабоднай прасторы - гэта месцы вымярэння антэн, прызначаныя для мадэлявання вымярэнняў, якія будуць выконвацца ў космасе. Гэта значыць максімальна падаўляюцца ўсе хвалі, адлюстраваныя ад бліжэйшых аб'ектаў і зямлі (а гэта непажадана). Самыя папулярныя дыяпазоны вольнай прасторы - гэта безэхавыя камеры, прыпаднятыя дыяпазоны і кампактны дыяпазон.
Безэховые камеры
Безэхавыя камеры - гэта дыяпазоны пакаёвых антэн. Сцены, столі і падлогу абабітыя спецыяльным матэрыялам, які паглынае электрамагнітныя хвалі. Унутраныя палігоны пажаданыя, таму што ўмовы выпрабаванняў можна значна больш жорстка кантраляваць, чым на адкрытых палігонах. Матэрыял таксама часта мае зубчастую форму, што робіць гэтыя камеры даволі цікавымі. Зубчастыя трыкутнікі распрацаваны такім чынам, што тое, што адлюстроўваецца ад іх, мае тэндэнцыю распаўсюджвацца ў выпадковых кірунках, а тое, што дадаецца разам з усімі выпадковымі адлюстраваннямі, мае тэндэнцыю дадавацца непаслядоўна і, такім чынам, далейшае падаўленне. Фота безэхавой камеры паказана на наступным малюнку разам з некаторым тэставым абсталяваннем:
(На малюнку паказаны тэст антэны RFMISO)
Недахопам безэховых камер з'яўляецца тое, што яны часта павінны быць даволі вялікімі. Часта для мадэлявання ўмоў далёкага поля антэны павінны знаходзіцца на адлегласці як мінімум на некалькіх даўжынях хваль адна ад адной. Такім чынам, для нізкіх частот з вялікімі даўжынямі хваль нам патрэбныя вельмі вялікія камеры, але кошт і практычныя абмежаванні часта абмяжоўваюць іх памер. Вядома, што некаторыя абаронныя кампаніі-падрадчыкі, якія вымяраюць радыёлакацыйнае сячэнне вялікіх самалётаў або іншых аб'ектаў, маюць безэхавыя камеры памерам з баскетбольныя пляцоўкі, хоць гэта незвычайна. Універсітэты з безэховымі камерамі звычайна маюць 3-5 метраў у даўжыню, шырыню і вышыню. З-за абмежаванняў па памеры і таму, што матэрыял, які паглынае ВЧ, звычайна лепш за ўсё працуе на УВЧ і вышэй, безэхавыя камеры часцей за ўсё выкарыстоўваюцца для частот вышэй за 300 МГц.
Узвышаныя хрыбты
Павышаныя дыяпазоны - гэта палігоны на адкрытым паветры. У гэтай устаноўцы крыніца і антэна, якія тэстуюцца, устаноўлены над зямлёй. Гэтыя антэны могуць быць на гарах, вежах, будынках або дзе заўгодна. Гэта часта робіцца для вельмі вялікіх антэн або на нізкіх частотах (УКХ і ніжэй, <100 МГц), дзе вымярэнні ў памяшканні былі б цяжкавырашальныя. Асноўная дыяграма павышанага дыяпазону паказана на малюнку 2.
Малюнак 2. Ілюстрацыя павышанага дыяпазону.
Антэна-крыніца (або эталонная антэна) неабавязкова знаходзіцца на большай вышыні, чым тэставая антэна, я проста паказаў гэта тут. Лінія бачнасці (LOS) паміж дзвюма антэнамі (паказана чорным промнем на малюнку 2) не павінна быць бесперашкоднай. Усе іншыя водбліскі (напрыклад, чырвоны прамень, які адлюстроўваецца ад зямлі) непажаданыя. Для большых дыяпазонаў пасля таго, як крыніца і тэставая антэна вызначаны, аператары выпрабаванняў вызначаюць, дзе будуць узнікаць значныя адлюстраванні, і спрабуюць мінімізаваць адлюстраванні ад гэтых паверхняў. Часта для гэтай мэты выкарыстоўваецца матэрыял, які паглынае ВЧ, або іншы матэрыял, які адхіляе прамяні ад выпрабавальнай антэны.
Кампактныя дыяпазоны
Антэна-крыніца павінна быць размешчана ў далёкім полі доследнай антэны. Прычына ў тым, што для максімальнай дакладнасці хваля, якую прымае доследная антэна, павінна быць плоскай. Паколькі антэны выпраменьваюць сферычныя хвалі, антэна павінна знаходзіцца на такой адлегласці, каб хваля, якая выпраменьваецца антэнай-крыніцай, была прыблізна плоскай - гл. малюнак 3.
Малюнак 3. Антэна-крыніца выпраменьвае хвалю са сферычным хвалевым фронтам.
Аднак для ўнутраных камер часта недастаткова падзелу, каб дасягнуць гэтага. Адзін са спосабаў вырашэння гэтай праблемы - выкарыстанне кампактнага дыяпазону. У гэтым метадзе антэна-крыніца арыентавана на адбівальнік, форма якога прызначана для адлюстравання сферычнай хвалі прыкладна ў плоскасці. Гэта вельмі падобна на прынцып, па якім працуе талеркавая антэна. Асноўная аперацыя паказана на малюнку 4.
Малюнак 4. Кампактны дыяпазон - сферычныя хвалі ад антэны-крыніцы адлюстроўваюцца ў планарных (калімаваных).
Даўжыня парабалічнага адбівальніка, як правіла, павінна быць у некалькі разоў больш, чым выпрабавальная антэна. Антэна-крыніца на малюнку 4 зрушаная ад адбівальніка, каб яна не перашкаджала адлюстраваным прамяням. Неабходна таксама праяўляць асцярожнасць, каб не дапусціць прамога выпраменьвання (узаемнай сувязі) ад антэны-крыніцы да тэставай антэны.
Час публікацыі: 3 студзеня 2024 г
