Nel campo della comunicazione wireless, le prestazioni delle antenne sono fondamentali per il successo di qualsiasi collegamento di sistema.e è l'unica posizione per la misurazione precisa diGuadagno di antenna - eModello di radiazioneQuesto articolo approfondirà i principi fondamentali delle misurazioni in camera anecoica, fornirà una procedura operativa completa e pratica,e discutere le tecniche chiave necessarie per garantire l'accuratezza e l'affidabilità delle misure, aiutando i dati sui prodotti a raggiungere una maggiore professionalità e autorità.
Perché una camera anecoica è essenziale per la misurazione dell'antenna?
La misurazione precisa del guadagno dell'antenna e dei modelli di radiazione in un ambiente reale richiede l'eliminazione di tutte le potenziali interferenze e la simulazione di un ambiente ideale di spazio libero.
1Eliminazione delle interferenze elettromagnetiche esterne (EMI)
Le pareti, il soffitto e il pavimento della camera anecoica sono avvolti da uno strato di schermo metallico (tipicamente una struttura di gabbia di Faraday).Questa struttura isola efficacemente le onde elettromagnetiche esterne e le interferenze radio (RFI), assicurando che l'ambiente di prova abbia un rumore di fondo estremamente basso in modo che i risultati delle misurazioni riflettano solo le prestazioni reali dell'antenna sotto prova (AUT).
2. Simulazione dello spazio libero ideale
L'interno della camera anecoica è rivestito da una grande quantità diMateriale assorbente, in genere strutture piramidali o a cuneo realizzate in schiuma di poliuretano carica di carbonio.eliminando così i riflessi dalle paretiQuesto simula efficacemente l'ambiente di funzionamento dell'antenna in uno spazio libero ideale e impedisce diSvanire dei percorsi multiplidi interferire con i dati di misurazione.
Principi di misurazione fondamentali: modello di guadagno e di radiazione
Una comprensione approfondita del significato fisico e dei metodi di misurazione di queste due metriche è fondamentale per le operazioni pratiche.
1Principio di misura del guadagno dell'antenna
Il guadagno dell'antenna è una misura della capacità di un'antenna di concentrare la potenza di ingresso in una direzione specifica.
Definizione:Il guadagno dell'antenna (G) è definito come il rapporto tra la densità di potenza prodotta dall'antenna nella sua direzione di radiazione massima e un'antenna di riferimento (di solito un'antenna isotropa ideale).L'unità è tipicamente dBi.
Metodo di sostituzione:Questo è il metodo più comunemente utilizzato e altamente accurato. In primo luogo, la potenza ricevuta da un corno di guadagno standard (SGH) viene misurata.e con tutte le altre condizioni mantenute costanti, viene misurata la potenza ricevuta dall'AUT. Confrontando le due serie di dati, si può ricavare il guadagno dell'AUT.
Base teorica:La base teorica per il calcolo del guadagno è laFormula di trasmissione Friis, che descrive la relazione di potenza trasferita tra due antenne.
dove Pr e Pt sono la potenza ricevuta e trasmessa, Gt e Gr sono i guadagni delle antenne trasmettitrici e riceventi,λè la lunghezza d'onda, e R è la distanza tra le antenne.
2Principio di misurazione dei modelli di radiazione
Il modello di radiazione raffigura la distribuzione relativa della forza dell'energia irradiata o ricevuta dall'antenna in diverse direzioni nello spazio.È una rappresentazione visiva della directività dell'antenna.
Core di misurazione:Il sistema di misurazione ruota il posizionatore che trasporta l'antenna sotto prova (AUT) registrando contemporaneamente l'intensità del segnale ricevuta dall'antenna ricevente in ogni punto angolare.
Parametri chiave:L'analisi dei modelli di radiazione fornisce diversi parametri importanti:
Larghezza di fascio a metà potenza (HPBW):La larghezza angolare in cui l'ampiezza del lobo principale scende alla metà del suo valore massimo (-3dB).
Livello del lobo laterale (SLL):Il rapporto tra la potenza massima del lobo laterale e quella massima del lobo principale.
Polarizzazione:Misurazione della risposta dell'antenna alle diverse direzioni di polarizzazione.
Procedura di funzionamento pratico: protocollo di misurazione in camera in otto fasi
Una misurazione standard e precisa dell'antenna richiede la rigorosa osservanza dei seguenti passaggi per garantire l'accuratezza e la ripetibilità dei dati.
Calibrazione e impostazione dello strumento:StrettaCalibrazione del parametro SL'analisi di impedenza è effettuata con l'utilizzo di apparecchiature quali l'analizzatore di rete vettoriale (VNA) per garantire la corrispondenza di impedenza alle porte di misura.
Determinazione delle condizioni di campo lontano:Assicurare la distanza di prova R soddisfa la condizione di campo lontanoR≥ 2D2/λQuesto è un prerequisito per ottenere un accurato guadagno e modelli di radiazione.
Installazione dell'antenna in fase di prova (AUT):Montare l'AUT sul posizionatore utilizzando materiali di supporto costanti a bassa dielettricità, assicurando che il centro di fase dell'antenna sia allineato con precisione con il centro di rotazione del posizionatore.
Impostazione e taratura del corno di guadagno standard (SGH):L'SGH funge da punto di riferimento, è installato con precisione e i suoi dati di guadagno noti vengono inseriti nel software di misura.
Acquisizione di dati su modelli di radiazione:Il posizionatore inizia a ruotare lungo gli assi di azimut e di elevazione, e il sistema registra automaticamente la potenza del segnale ricevuto,raccolta di dati per almeno due piani reciprocamente perpendicolari.
Calcolo del guadagno dell'antenna:Il software calcola automaticamente il guadagno assoluto dell'AUT utilizzando i dati di potenza ricevuti dal metodo di sostituzione, combinati con la formula di trasmissione Friis e il guadagno noto dell'SGH.
Trasformazione e analisi dei dati:I dati grezzi vengono smussati e corretti (ad esempio per la perdita di cavi).
Generazione di una relazione di misurazione professionale:Tutti i parametri di misurazione, i dettagli di configurazione, le condizioni di prova, lo stato di taratura dell'apparecchiatura, ecc., sono integrati per formare un rapporto professionale completo e rintracciabile.
Sfide e soluzioni: garantire l'accuratezza e l'affidabilità delle misure
Anche in una camera anecoica ideale, garantire che i dati di misurazione finali dell'antenna siano accurati e affidabili richiede una gestione tecnica specializzata e un rigoroso controllo della qualità.
1Eliminare la perdita di cavi e connettori
Sfida:I cavi di alimentazione e i connettori introducono attenuazione (perdita) del segnale, che può influenzare la precisione del valore di guadagno.
Soluzione:calibrazione delle porte ede-incorporazionele operazioni devono essere eseguite utilizzando il VNA, misurando con precisione la perdita di cavo alla frequenza di funzionamento e sottrendola al risultato finale,i dati di guadagno sono garantiti per riflettere le prestazioni intrinseche dell'antenna.
2. Errore di campo lontano e correzione di campo vicino
Sfida:Per le antenne di grandi dimensioni o le misurazioni a bassa frequenza, la soddisfazione rigorosa della condizione di campo lontano può richiedere uno spazio di camera poco pratico.
Soluzioni:
Sistema di prova dell'antenna a raggio compatto:Utilizza un riflettore parabolico per modellare il fascio da una fonte di campo vicino in un'onda quasi piana, simulando le condizioni di campo lontano all'interno di una camera anecoica più piccola.
Trasformazione da campo vicino a campo lontano (NF-FF):Se solo la misurazione a campo vicino è fattibile a causa dei vincoli della camera, algoritmi matematici complessi (come planari, cilindrici,o scansioni sferiche di campo vicino) sono utilizzati per calcolare e derivare il modello di radiazione equivalente di campo lontano e guadagno.
3- Prevenzione della dispersione del posizionatore e della struttura di supporto
Sfida:I componenti metallici utilizzati per sostenere e ruotare l'AUT possono disperdere onde elettromagnetiche, distorcendo il modello di radiazione.
Soluzioni:
Utilizzare costante dielettrica bassa, bassa perditamateriali di schiuma o di polistirolocome strutture di supporto delle antenne.
Utilizzare ilSottrazione di sfondo della camera anecoicatecnica: il campo di fondo (con solo il supporto e il posizionatore) viene misurato prima e poi sottratto alla misurazione dell'antenna per purificare i dati.
Conclusione e invito all'azione
La misurazione accurata delle prestazioni delle antenne è la pietra angolare per garantire il successo dei vostri prodotti wireless sul mercato.assicurando che i dati che ricevi sianocredibile, rintracciabile e conforme alle norme internazionali.
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