АнтеннаӨлшеу - антеннаның өнімділігі мен сипаттамаларын сандық бағалау және талдау процесі. Арнайы сынақ жабдықтары мен өлшеу әдістерін пайдалану арқылы біз антеннаның күшейту коэффициентін, сәулелену үлгісін, тұрақты толқын қатынасын, жиілік реакциясын және басқа параметрлерін өлшейміз, антеннаның жобалау сипаттамалары талаптарға сәйкес келетінін тексереміз, антеннаның өнімділігін тексереміз және жақсарту бойынша ұсыныстар береміз. Антенна өлшеулерінің нәтижелері мен деректерін антеннаның өнімділігін бағалау, жобаларды оңтайландыру, жүйенің өнімділігін жақсарту және антенна өндірушілері мен қолданба инженерлеріне нұсқаулық пен кері байланыс беру үшін пайдалануға болады.
Антеннаны өлшеу кезінде қажетті жабдық
Антеннаны сынау үшін ең негізгі құрылғы - VNA. VNA-ның ең қарапайым түрі - антеннаның кедергісін өлшей алатын 1 портты VNA.
Антеннаның сәулелену үлгісін, күшейту коэффициентін және тиімділігін өлшеу қиынырақ және әлдеқайда көп жабдықты қажет етеді. Біз өлшенетін антеннаны AUT деп атаймыз, ол «антенна сынақтан өтуде» дегенді білдіреді. Антеннаны өлшеу үшін қажетті жабдыққа мыналар кіреді:
Анықтамалық антенна - белгілі сипаттамалары (күшейту коэффициенті, үлгі және т.б.) бар антенна
РФ қуат таратқышы - AUT-қа энергия енгізу тәсілі [Сынақтан өтіп жатқан антенна]
Қабылдағыш жүйе - бұл анықтамалық антеннаның қанша қуат алатынын анықтайды
Орналастыру жүйесі - Бұл жүйе сынақ антеннасын бастапқы антеннаға қатысты бұру, сәулелену үлгісін бұрыш функциясы ретінде өлшеу үшін қолданылады.
Жоғарыда аталған жабдықтың блок-схемасы 1-суретте көрсетілген.
1-сурет. Қажетті антеннаны өлшеу жабдығының диаграммасы.
Бұл компоненттер қысқаша талқыланады. Тірек антеннасы, әрине, қажетті сынақ жиілігінде жақсы сәуле шығаруы керек. Тірек антенналары көбінесе қос поляризацияланған мүйізді антенналар болып табылады, сондықтан көлденең және тік поляризацияны бір уақытта өлшеуге болады.
Тарату жүйесі тұрақты белгілі қуат деңгейін шығара алуы керек. Шығыс жиілігі де реттелетін (таңдалатын) және жеткілікті тұрақты болуы керек (тұрақты дегеніміз, таратқыштан алатын жиілік қажетті жиілікке жақын, температураға байланысты көп өзгермейді). Таратқыштың барлық басқа жиіліктерде энергиясы өте аз болуы керек (мысалы, қажетті жиіліктен тыс әрқашан энергия болады, бірақ гармоникаларда энергия көп болмауы керек).
Қабылдау жүйесі сынақ антеннасынан қанша қуат алынатынын анықтауы керек. Мұны қарапайым қуат өлшегіш арқылы жасауға болады, ол радиожиілік (РЖ) қуатын өлшеуге арналған құрылғы болып табылады және антенна терминалдарына тікелей беру желісі (мысалы, N типті немесе SMA қосқыштары бар коаксиалды кабель) арқылы қосылуы мүмкін. Әдетте қабылдағыш 50 Ом жүйесі болып табылады, бірақ көрсетілген жағдайда басқа кедергі болуы мүмкін.
Тарату/қабылдау жүйесі көбінесе VNA-мен ауыстырылатынын ескеріңіз. S21 өлшемі 1-порттан жиілікті жібереді және 2-портта қабылданған қуатты жазады. Демек, VNA бұл тапсырмаға өте қолайлы; дегенмен, бұл тапсырманы орындаудың жалғыз әдісі емес.
Орналастыру жүйесі сынақ антеннасының бағытын басқарады. Сынақ антеннасының сәулелену үлгісін бұрыш функциясы ретінде (әдетте сфералық координаттарда) өлшегіміз келетіндіктен, бастапқы антенна сынақ антеннасын барлық мүмкін бұрыштан жарықтандыратындай етіп, сынақ антеннасын бұруымыз керек. Орналастыру жүйесі осы мақсатта қолданылады. 1-суретте біз AUT-тің айналуын көрсетеміз. Бұл айналуды орындаудың көптеген жолдары бар екенін ескеріңіз; кейде тірек антеннасы айналады, ал кейде тірек және AUT антенналарының екеуі де айналады.
Енді бізде барлық қажетті жабдықтар болғандықтан, өлшеулерді қай жерде жүргізу керектігін талқылай аламыз.
Антеннаны өлшеу үшін қай жер жақсы? Мүмкін сіз мұны гаражыңызда жасағыңыз келуі мүмкін, бірақ қабырғалардан, төбелерден және еденнен шағылысулар сіздің өлшемдеріңізді дәл емес етеді. Антеннаны өлшеу үшін ең қолайлы орын - ешқандай шағылысулар болмайтын ғарыш кеңістігіндегі бір жер. Дегенмен, ғарышқа саяхат қазіргі уақытта өте қымбат болғандықтан, біз Жер бетіндегі өлшеу орындарына назар аударамыз. Антеннаны сынау қондырғысын оқшаулау үшін анехой камерасын пайдалануға болады, сонымен қатар шағылысқан энергияны радиожиілікті сіңіретін көбікпен сіңіруге болады.
Еркін кеңістіктік полигондар (Анехойлық камералар)
Бос кеңістік диапазондары - кеңістікте жүргізілетін өлшеулерді модельдеуге арналған антенналық өлшеу орындары. Яғни, жақын маңдағы нысандардан және жерден шағылысқан барлық толқындар (қалаусыз) мүмкіндігінше басылады. Ең танымал бос кеңістік диапазондары - анэхоикалық камералар, биік диапазондар және ықшам диапазон.
Анехойлық камералар
Анехой камералары - бұл үй ішіндегі антенналық диапазондар. Қабырғалар, төбелер және еден арнайы электромагниттік толқындарды сіңіретін материалмен қапталған. Үй ішіндегі диапазондар қажет, себебі сынақ жағдайларын сыртқы диапазондарға қарағанда әлдеқайда қатаң бақылауға болады. Материалдың пішіні көбінесе тісті болады, бұл бұл камераларды көруге қызықты етеді. Тісті үшбұрыш пішіндері олардан шағылысқан нәрсе кездейсоқ бағытта таралатындай етіп жасалған, ал барлық кездейсоқ шағылыстардан қосылған нәрсе үйлесімсіз қосылатындай және осылайша одан әрі басылатындай етіп жасалған. Анехой камерасының суреті келесі суретте кейбір сынақ жабдықтарымен бірге көрсетілген:
(Суретте RFMISO антенна сынағы көрсетілген)
Анехотикалық камералардың кемшілігі - олардың көбінесе өте үлкен болуы қажет. Көбінесе антенналар алыс өріс жағдайларын модельдеу үшін бір-бірінен кем дегенде бірнеше толқын ұзындығында орналасуы керек. Демек, үлкен толқын ұзындықтары бар төменгі жиіліктер үшін бізге өте үлкен камералар қажет, бірақ құны мен практикалық шектеулері көбінесе олардың өлшемін шектейді. Ірі ұшақтардың немесе басқа нысандардың радарлық қимасын өлшейтін кейбір қорғаныс мердігерлік компанияларында баскетбол алаңдарының өлшеміндей анехотикалық камералар бар екені белгілі, бірақ бұл әдеттегі жағдай емес. Анехотикалық камералары бар университеттерде әдетте ұзындығы, ені және биіктігі 3-5 метр болатын камералар болады. Өлшемінің шектеулілігіне және радиожиілікті сіңіретін материал әдетте UHF және одан жоғары жиіліктерде жақсы жұмыс істейтіндіктен, анехотикалық камералар көбінесе 300 МГц-тен жоғары жиіліктер үшін қолданылады.
Биік тау жоталары
Биік диапазондар - бұл ашық диапазондар. Бұл қондырғыда тексеріліп жатқан көз және антенна жердің үстіне орнатылады. Бұл антенналар тауларда, мұнараларда, ғимараттарда немесе кез келген қолайлы жерде болуы мүмкін. Бұл көбінесе өте үлкен антенналар үшін немесе үй ішіндегі өлшеулер қиын болатын төмен жиіліктерде (VHF және одан төмен, <100 МГц) жасалады. Биік диапазонның негізгі диаграммасы 2-суретте көрсетілген.
2-сурет. Жоғары диапазонның иллюстрациясы.
Бастапқы антенна (немесе анықтамалық антенна) міндетті түрде сынақ антеннасынан жоғары биіктікте орналаспауы керек, мен оны осында дәл осылай көрсеттім. Екі антенна арасындағы көру сызығы (LOS) (2-суретте қара сәулемен көрсетілген) кедергісіз болуы керек. Барлық басқа шағылысулар (мысалы, жерден шағылысқан қызыл сәуле) қажет емес. Биік диапазондар үшін, көз бен сынақ антеннасының орны анықталғаннан кейін, сынақ операторлары маңызды шағылысулардың қай жерде болатынын анықтайды және осы беттерден шағылысуларды азайтуға тырысады. Көбінесе бұл мақсатта радиожиілікті сіңіретін материал немесе сәулелерді сынақ антеннасынан ауытқытатын басқа материал қолданылады.
Ықшам диапазондар
Бастапқы антенна сынақ антеннасының алыс өрісіне орналастырылуы керек. Себебі, сынақ антеннасы қабылдаған толқын максималды дәлдік үшін жазық толқын болуы керек. Антенналар сфералық толқындарды шығаратындықтан, антенна бастапқы антеннадан шығарылған толқын шамамен жазық толқын болатындай етіп жеткілікті алыс болуы керек - 3-суретті қараңыз.
3-сурет. Бастапқы антенна сфералық толқындық фронты бар толқынды сәулелендіреді.
Дегенмен, жабық камералар үшін бұған қол жеткізу үшін көбінесе бөлу жеткіліксіз болады. Бұл мәселені шешудің бір әдісі - ықшам диапазон арқылы. Бұл әдісте бастапқы антенна пішіні сфералық толқынды шамамен жазықтық түрінде шағылыстыруға арналған шағылыстырғышқа бағытталған. Бұл тарелка антеннасының жұмыс істеу принципіне өте ұқсас. Негізгі жұмыс 4-суретте көрсетілген.
4-сурет. Ықшам диапазон - бастапқы антеннадан шыққан сфералық толқындар жазық (коллимацияланған) болып шағылысады.
Параболалық шағылыстырғыштың ұзындығы әдетте сынақ антеннасынан бірнеше есе үлкен болуы керек. 4-суреттегі көз антеннасы шағылысқан сәулелердің жолына кедергі келтірмейтіндей етіп шағылыстырғыштан алшақ орналасқан. Сондай-ақ, көз антеннасынан сынақ антеннасына тікелей сәулеленуді (өзара байланыс) болдырмау үшін абай болу керек.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 3 қаңтар
