AntennMiessung ass de Prozess vun der quantitativer Evaluatioun an Analyse vun der Antennleistung an de Charakteristiken. Mat Hëllef vu speziellen Testausrüstung a Miessmethoden moosse mir de Verstärkungsmëttel, d'Stralungsmuster, d'Steewellenverhältnis, d'Frequenzgang an aner Parameter vun der Antenn, fir ze kontrolléieren, ob d'Designspezifikatioune vun der Antenn den Ufuerderungen entspriechen, d'Leeschtung vun der Antenn ze kontrolléieren a Verbesserungsvirschléi ze maachen. D'Resultater an d'Donnéeë vun den Antennmiessunge kënne benotzt ginn, fir d'Antennleistung ze evaluéieren, Designen ze optimiséieren, d'Systemleistung ze verbesseren a Berodung a Feedback un Antennenhersteller an Applikatiounsingenieuren ze ginn.
Noutwendeg Ausrüstung bei Antennemiessungen
Fir Antennentester ass dat fundamentalst Apparat den VNA. Déi einfachst Aart vu VNA ass en 1-Port VNA, deen d'Impedanz vun enger Antenn moosse kann.
D'Miessung vum Stralungsmuster, dem Verstärkungsgrad an der Effizienz vun enger Antenn ass méi schwéier a brauch vill méi Ausrüstung. Mir nennen d'Antenn, déi gemooss soll ginn, AUT, wat fir Antenna Under Test steet. Déi néideg Ausrüstung fir Antennmiessunge sinn:
Eng Referenzantenn - Eng Antenn mat bekannte Charakteristiken (Verstärkung, Muster, etc.)
En HF-Energietransmitter - Eng Method fir Energie an den AUT ze injizéieren [Antenn ënner Test]
En Empfängersystem - Dëst bestëmmt, wéi vill Leeschtung vun der Referenzantenn empfaange gëtt
E Positionéierungssystem - Dëst System gëtt benotzt fir d'Testantenn relativ zu der Quellantenn ze rotéieren, fir de Stralungsmuster als Funktioun vum Wénkel ze moossen.
E Blockdiagramm vun der uewe genannter Ausrüstung ass an der Figur 1 gewisen.
Figur 1. Diagramm vun der erfuerderlecher Antennmiessausrüstung.
Dës Komponenten ginn kuerz diskutéiert. D'Referenzantenn soll natierlech gutt bei der gewënschter Testfrequenz stralen. Referenzantennen sinn dacks duebelpolariséiert Hornantennen, sou datt horizontal a vertikal Polariséierung gläichzäiteg gemooss kënne ginn.
D'Sendesystem soll fäeg sinn, e stabilt bekannt Leeschtungsniveau auszeginn. D'Ausgangsfrequenz soll och ofstëmmeg (wielbar) a relativ stabil sinn (stabil heescht, datt d'Frequenz, déi Dir vum Sender kritt, no bei der gewënschter Frequenz ass a net vill mat der Temperatur variéiert). Den Sender soll bei all anere Frequenzen ganz wéineg Energie enthalen (et wäert ëmmer Energie ausserhalb vun der gewënschter Frequenz sinn, awer et sollt zum Beispill net vill Energie bei den Harmonien sinn).
Den Empfangssystem muss einfach feststellen, wéi vill Leeschtung vun der Testantenn empfaange gëtt. Dëst kann iwwer e einfache Leeschtungsmesser gemaach ginn, wat en Apparat ass fir d'RF (Radiofrequenz) Leeschtung ze moossen an direkt un d'Antenneterminalen iwwer eng Transmissiounsleitung (wéi z.B. e Koaxialkabel mat N-Typ oder SMA-Stecker) ugeschloss ka ginn. Typesch ass den Empfänger e 50 Ohm System, kann awer eng aner Impedanz hunn, wann spezifizéiert.
Et ass ze bemierken, datt den Sender-/Empfängersystem dacks duerch e VNA ersat gëtt. Eng S21-Miessung iwwerdréit eng Frequenz vum Port 1 aus a registréiert déi empfaangen Leeschtung um Port 2. Dofir ass e VNA gutt geegent fir dës Aufgab; et ass awer net déi eenzeg Method fir dës Aufgab auszeféieren.
De Positionéierungssystem kontrolléiert d'Orientéierung vun der Testantenn. Well mir de Stralungsmuster vun der Testantenn als Funktioun vum Wénkel moosse wëllen (typescherweis a sphäresche Koordinaten), musse mir d'Testantenn sou dréien, datt d'Quellantenn d'Testantenn aus all méigleche Wénkel beliicht. De Positionéierungssystem gëtt dofir benotzt. An der Figur 1 weise mir den AUT wéi en gedréit gëtt. Et ass ze bemierken, datt et vill Méiglechkeeten gëtt, dës Rotatioun duerchzeféieren; heiansdo gëtt d'Referenzantenn gedréit, an heiansdo ginn souwuel d'Referenz- wéi och d'AUT-Antenn gedréit.
Elo wou mir all déi néideg Ausrüstung hunn, kënne mir diskutéieren, wou d'Miessunge gemaach solle ginn.
Wou ass eng gutt Plaz fir eis Antennmiessungen? Vläicht wëllt Dir dat an Ärer Garage maachen, awer d'Reflexiounen vun de Maueren, Plafongen a Buedem géifen Är Miessungen ongenau maachen. Déi ideal Plaz fir Antennmiessungen duerchzeféieren ass iergendwou am Weltraum, wou keng Reflexiounen optriede kënnen. Well d'Weltraumrees awer de Moment onméiglech deier ass, konzentréiere mir eis op Miessplazen, déi op der Äerduewerfläch sinn. Eng echofräi Chamber kann benotzt ginn, fir den Antennentestsystem ze isoléieren, während reflektéiert Energie mat HF-absorbéierende Schaum absorbéiert gëtt.
Fräiraumberäicher (Anechoesch Chamberen)
Fräiraumberäicher si Miessplazen fir Antennen, déi entwéckelt goufen, fir Miessungen ze simuléieren, déi am Weltraum duerchgefouert géifen. Dat heescht, all reflektéiert Wellen vun noen Objeten an dem Buedem (déi ongewollt sinn) ginn esou vill wéi méiglech ënnerdréckt. Déi beléifste Fräiraumberäicher sinn anechohesch Kammeren, erhéicht Beräicher an de kompakte Beräich.
Anechoesch Chambers
Antennenanlagen fir dobannen sinn Antennenanlagen. D'Maueren, d'Plafongen an de Buedem si mat engem spezielle Material ausgekleet, dat elektromagnetesch Wellen absorbéiert. Antennenanlagen fir dobannen si wënschenswäert, well d'Testbedingungen vill méi genee kontrolléiert kënne ginn ewéi bei Antennenanlagen dobaussen. D'Material ass dacks och gezackt, wat dës Antennenanlagen zimmlech interessant mécht. Déi gezackt Dräiecksformen si sou entworf, datt dat, wat dovun reflektéiert gëtt, sech a zoufälleg Richtungen ausbreet, an dat, wat aus all den zoufällege Reflexiounen zesummegesat gëtt, sech inkohärent addéiert a sou weider ënnerdréckt gëtt. E Bild vun enger anechoescher Kammer gëtt an der folgender Foto gewisen, zesumme mat e puer Testausrüstung:
(D'Bild weist den RFMISO Antenntest)
Den Nodeel vun anechoanesche Kammeren ass, datt se dacks zimlech grouss musse sinn. Dacks mussen Antennen op d'mannst e puer Wellelängten vuneneen ewech sinn, fir Fernfeldbedingungen ze simuléieren. Dofir brauche mir fir méi niddreg Frequenzen mat grousse Wellelängten ganz grouss Kammeren, awer Käschten a praktesch Aschränkungen limitéieren dacks hir Gréisst. E puer Verteidegungsvertragsfirmen, déi de Radarquerschnitt vu grousse Fligeren oder aneren Objeten moossen, sinn bekannt dofir, anechoanesch Kammeren an der Gréisst vu Basketballterrainen ze hunn, obwuel dëst net üblech ass. Universitéiten mat anechoanesche Kammeren hunn typescherweis Kammeren, déi 3-5 Meter laang, breet an héich sinn. Wéinst der Gréisstbeschränkung, a well HF-absorbéierend Material typescherweis am beschten op UHF a méi héich funktionéiert, ginn anechoanesch Kammeren am meeschten fir Frequenzen iwwer 300 MHz benotzt.
Héichgebidder
Héicht Reechwäit ass eng Reechwäit am Fräien. An dëser Opstellung sinn d'Quell an d'Antenn, déi getest ginn, iwwer dem Buedem montéiert. Dës Antennen kënnen op Bierger, Tierm, Gebaier oder wou och ëmmer een dat gëeegent fënnt, sinn. Dëst gëtt dacks fir ganz grouss Antennen oder bei niddrege Frequenzen (VHF a manner, <100 MHz) gemaach, wou Miessunge bannen net einfach ze handhaben wieren. Den Basisdiagramm vun enger erhéichter Reechwäit ass an der Figur 2 gewisen.
Figur 2. Illustratioun vun der erhéichter Reechwäit.
D'Quellantenn (oder Referenzantenn) ass net onbedéngt op enger méi héijer Héicht wéi d'Testantenn, ech hunn et hei just esou gewisen. D'Siichtlinn (LOS) tëscht den zwou Antennen (illustréiert duerch de schwaarze Stral an der Figur 2) muss fräi sinn. All aner Reflexiounen (wéi de roude Stral, deen vum Buedem reflektéiert gëtt) sinn net gewënscht. Fir erhéicht Reechwäit, nodeems eng Quell- an Testantennpositioun bestëmmt sinn, bestëmmen d'Testbetreiber wou déi bedeitend Reflexiounen optrieden, a probéieren d'Reflexiounen vun dësen Uewerflächen ze minimiséieren. Dacks gëtt dofir HF-absorbéierend Material benotzt, oder aner Materialien, déi d'Strahlen vun der Testantenn ewechlenken.
Kompakt Gamme
D'Quellantenn muss am Fernfeld vun der Testantenn placéiert ginn. De Grond dofir ass, datt d'Well, déi vun der Testantenn empfaange gëtt, eng Planewell soll sinn, fir maximal Genauegkeet ze kréien. Well Antennen sphäresch Wellen ausstralen, muss d'Antenn wäit genuch sinn, sou datt d'Well, déi vun der Quellantenn ausgestraalt gëtt, ongeféier eng Planewell ass - kuckt Figur 3.
Figur 3. Eng Quellantenn straalt eng Well mat enger sphärescher Wellefront aus.
Wéi och ëmmer, fir Raimlechkeeten an engem Raum gëtt et dacks net genuch Ofstand fir dëst z'erreechen. Eng Method fir dëst Problem ze léisen ass iwwer eng kompakt Reechwäit. Bei dëser Method gëtt eng Quellantenn op e Reflekter ausgeriicht, deem seng Form sou konzipéiert ass, datt se déi sphäresch Well ongeféier planar reflektéiert. Dëst ass ganz ähnlech wéi de Prinzip, no deem eng Schosselantenn funktionéiert. Déi grondleeënd Funktiounsweis gëtt an der Figur 4 gewisen.
Figur 4. Kompakt Reechwäit - déi sphäresch Wellen vun der Quellantenn ginn planar (kolliméiert) reflektéiert.
D'Längt vum parabolesche Reflekter soll typescherweis e puer Mol sou grouss sinn wéi d'Testantenn. D'Quellantenn an der Figur 4 ass vum Reflekter verréckelt, sou datt se net am Wee vun de reflektéierte Stralen ass. Et muss och virsiichteg gehandelt ginn, fir all direkt Stralung (géigesäiteg Kopplung) vun der Quellantenn op d'Testantenn ze verhënneren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 03. Januar 2024
