راهنمای نهایی برای اندازه گیری الگوی افزایش آنتن و تشعشع در یک اتاقک آنکوئیک

در زمینه ارتباطات بی سیم، عملکرد آنتن برای موفقیت هر پیوند سیستمی بسیار مهم است. محفظه Anechoic به عنوان محیط تست حرفه ای عمل می کند و تنها مکان برای اندازه گیری دقیق افزایش آنتن  و الگوی تشعشع است . این مقاله به اصول اصلی اندازه‌گیری‌های محفظه آنکوئیک می‌پردازد، یک روش عملیاتی کامل و عملی ارائه می‌کند، و تکنیک‌های کلیدی لازم برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان اندازه‌گیری را مورد بحث قرار می‌دهد، و به داده‌های محصول شما کمک می‌کند تا به حرفه‌ای بودن و قدرت بیشتری دست پیدا کنند.

چرا محفظه آنکوئیک برای اندازه گیری آنتن ضروری است؟

اندازه‌گیری دقیق بهره آنتن و الگوهای تابش در یک محیط دنیای واقعی، حذف تمام تداخل‌های بالقوه و شبیه‌سازی یک محیط فضای آزاد ایده‌آل را ضروری می‌سازد.

1. حذف تداخل الکترومغناطیسی خارجی (EMI)

دیوارها، سقف و کف محفظه آنکوئیک توسط یک لایه محافظ فلزی (معمولاً ساختار قفس فارادی) پوشانده شده است. این ساختار به طور موثر امواج الکترومغناطیسی خارجی و تداخل فرکانس رادیویی (RFI) را ایزوله می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که محیط آزمایش دارای نویز پس‌زمینه بسیار کم است، به طوری که نتایج اندازه‌گیری فقط عملکرد واقعی آنتن تحت آزمایش (AUT) را منعکس می‌کند.

2. شبیه سازی فضای آزاد ایده آل

فضای داخلی محفظه آنکوئیک با مقدار زیادی مواد جاذب پوشانده شده است ، که معمولاً ساختارهای هرمی یا گوه ای شکل از فوم پلی یورتان بارگذاری شده با کربن ساخته شده است. این مواد جذب امواج الکترومغناطیسی فرودی را به حداکثر می‌رسانند و در نتیجه بازتاب‌ها را از دیوارها، کف و سقف حذف می‌کنند. این به طور موثر محیط عملکرد آنتن را در فضای آزاد ایده آل شبیه سازی می کند و از تداخل Multipath Fading  با داده های اندازه گیری جلوگیری می کند.

اصول اندازه گیری اصلی: الگوی افزایش و تشعشع

درک کامل معنای فیزیکی و روش های اندازه گیری برای این دو معیار برای عملیات عملی اساسی است.

1. اصل اندازه گیری بهره آنتن

بهره آنتن اندازه گیری توانایی آنتن برای تمرکز توان ورودی در یک جهت خاص است. این نشان دهنده جهت است، نه تقویت انرژی.

تعریف:  بهره آنتن (G) به عنوان نسبت چگالی توان تولید شده توسط آنتن در جهت حداکثر تابش آن در مقایسه با آنتن مرجع (معمولاً یک آنتن همسانگرد ایده آل) تعریف می شود. واحد معمولاً dBi است.

روش جایگزینی:  این روش رایج ترین و بسیار دقیق ترین روش است. ابتدا توان دریافتی توسط یک شاخ استاندارد (SGH) اندازه گیری می شود. سپس SGH با آنتن تحت آزمایش (AUT) جایگزین می شود و با ثابت نگه داشتن سایر شرایط، توان دریافتی توسط AUT اندازه گیری می شود. با مقایسه دو مجموعه داده، می توان بهره AUT را بدست آورد.

مبانی نظری:  مبنای نظری برای محاسبه بهره ، فرمول انتقال فریس است که رابطه توان انتقال یافته بین دو آنتن را توصیف می کند.

که در آن Pr و Pt توان دریافتی و ارسالی، Gt و Gr بهره آنتن فرستنده و گیرنده، λ  طول موج و R فاصله بین آنتن ها است.

2. اصل اندازه گیری الگوی تشعشع

الگوی تابش توزیع قدرت نسبی انرژی تابش شده یا دریافت شده توسط آنتن را در جهات مختلف در فضا نشان می دهد. این یک نمایش بصری از جهت دهی آنتن است.

هسته اندازه گیری:  سیستم اندازه گیری موقعیت دهنده حامل آنتن تحت آزمایش (AUT) را می چرخاند و همزمان قدرت سیگنال دریافتی توسط آنتن گیرنده را در هر نقطه زاویه ای ثبت می کند.

پارامترهای کلیدی:  تجزیه و تحلیل الگوی تابش چندین پارامتر مهم را به دست می دهد:

پهنای پرتو نیمه توان (HPBW):  عرض زاویه ای که در آن دامنه لوب اصلی به نصف مقدار حداکثر آن (-3dB) کاهش می یابد.

Side-Lobe Level (SLL):  نسبت حداکثر توان لوب جانبی به حداکثر توان لوب اصلی.

پلاریزاسیون:  اندازه گیری پاسخ آنتن به جهت های مختلف قطبش.

رویه عملیات عملی: پروتکل اندازه گیری اتاقک هشت مرحله ای

اندازه‌گیری دقیق و استاندارد آنتن مستلزم رعایت دقیق مراحل زیر برای اطمینان از دقت و تکرارپذیری داده‌ها است.

کالیبراسیون و تنظیم ابزار: کالیبراسیون  دقیق پارامتر S  تجهیزاتی مانند تحلیلگر شبکه برداری (VNA) برای اطمینان از تطابق امپدانس در پورت های اندازه گیری انجام می شود.

تعیین شرایط میدان دور:  اطمینان حاصل کنید که فاصله آزمایشی R  شرط میدان دور R ≥ 2D² /λ را برآورده می کند . این یک پیش نیاز برای به دست آوردن الگوهای سود و تابش دقیق است.

نصب آنتن تحت آزمایش (AUT):  AUT را با استفاده از مواد پشتیبان ثابت دی الکتریک پایین بر روی پوزیشنر نصب کنید و مطمئن شوید که مرکز فاز آنتن دقیقاً با مرکز چرخش پوزیشنر هماهنگ است.

تنظیم و کالیبراسیون شاخ استاندارد (SGH):  SGH به عنوان معیار مرجع عمل می کند. دقیقاً نصب شده است و داده های دریافت شناخته شده آن به نرم افزار اندازه گیری وارد می شود.

Radiation Pattern Data Acquisition:  اندازه گام چرخش را تنظیم کنید. پوزیشنر شروع به چرخش در امتداد محورهای آزیموت و ارتفاع می کند و سیستم به طور خودکار قدرت سیگنال دریافتی را ثبت می کند و داده ها را برای حداقل دو صفحه عمود بر هم جمع آوری می کند.

محاسبه بهره آنتن:  نرم افزار به طور خودکار بهره مطلق AUT را با استفاده از داده های توان دریافتی از روش جایگزینی، همراه با فرمول انتقال فریس و بهره شناخته شده SGH محاسبه می کند.

پس از پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها:  داده های خام صاف و اصلاح می شوند (مثلاً برای از دست دادن کابل). پارامترهای کلیدی مانند HPBW، SLL و FBR به طور خودکار استخراج می شوند.

تولید گزارش اندازه‌گیری حرفه‌ای:  تمام پارامترهای اندازه‌گیری، جزئیات راه‌اندازی، شرایط آزمایش، وضعیت کالیبراسیون تجهیزات و غیره برای تشکیل یک گزارش حرفه‌ای کامل و قابل ردیابی یکپارچه شده‌اند.

چالش ها و راه حل ها: اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان اندازه گیری

حتی در یک محفظه آنکوئیک ایده‌آل، اطمینان از دقیق و قابل اعتماد بودن داده‌های اندازه‌گیری نهایی آنتن، نیازمند مدیریت فنی تخصصی و کنترل کیفیت دقیق است.

1. از بین رفتن کابل و اتصال دهنده

چالش:  کابل‌های فیدر و کانکتورها تضعیف سیگنال (از دست دادن) را ارائه می‌کنند که می‌تواند بر دقت مقدار بهره تأثیر بگذارد.

راه حل: عملیات  کالیبراسیون و جاسازی پورت  باید با استفاده از VNA انجام شود. با اندازه‌گیری دقیق تلفات کابل در فرکانس کاری و کم کردن آن از نتیجه نهایی، داده‌های بهره تضمین می‌شوند که عملکرد ذاتی آنتن را منعکس کنند.

2. خطای میدان دور و تصحیح میدان نزدیک

چالش:  برای آنتن‌های بزرگ یا اندازه‌گیری‌های فرکانس پایین، ارضای دقیق شرایط میدان دور ممکن است به فضای محفظه‌ای غیر عملی بزرگ نیاز داشته باشد.

راه حل ها:

سیستم تست آنتن برد فشرده:  از یک بازتابنده سهموی برای شکل دادن پرتو از یک منبع میدان نزدیک به یک موج شبه صفحه استفاده می‌کند و شرایط میدان دور را در یک محفظه آنکوئیک کوچک‌تر شبیه‌سازی می‌کند.

تبدیل میدان نزدیک به میدان دور (NF-FF):  اگر فقط اندازه گیری میدان نزدیک به دلیل محدودیت های محفظه امکان پذیر باشد، الگوریتم های پیچیده ریاضی (مانند اسکن میدان نزدیک مسطح، استوانه ای یا کروی) برای محاسبه و استخراج الگوی تابش و بهره معادل میدان دور استفاده می شود.

3. جلوگیری از پراکندگی پوزیشنر و ساختار پشتیبانی

چالش:  اجزای فلزی مورد استفاده برای پشتیبانی و چرخش AUT می توانند امواج الکترومغناطیسی را پراکنده کنند و الگوی تابش را مخدوش کنند.

راه حل ها:

کم تلفات یا پلی استایرن از مواد با ثابت دی الکتریک کم، فوم  به عنوان ساختارهای پشتیبانی آنتن استفاده کنید.

از تکنیک استفاده کنید تفریق پس‌زمینه محفظه Anechoic  : ابتدا میدان پس‌زمینه (فقط با پایه و موقعیت‌گیر) اندازه‌گیری می‌شود و سپس از اندازه‌گیری آنتن برای خالص‌سازی داده‌ها کم می‌شود.

نتیجه گیری و فراخوان برای اقدام

اندازه گیری دقیق عملکرد آنتن سنگ بنای تضمین موفقیت محصولات بی سیم شما در بازار است. ما در غلبه بر چالش‌های مختلف تست مهارت داریم و اطمینان می‌دهیم داده‌هایی که دریافت می‌کنید معتبر، قابل ردیابی و مطابق با استانداردهای بین‌المللی هستند.

آیا برای تسریع در عرضه محصول خود به داده های تست آنتن با دقت بالا و بدون خطا نیاز دارید؟

ما دارای اتاقک های آنکوئیک سطح بالا و تیمی از مهندسین حرفه ای با تجربه هستیم.

در صورت لزوم، لطفا در اسرع وقت با ما تماس بگیرید!