Langattoman viestinnän alalla antennin suorituskyky on ratkaisevan tärkeä minkä tahansa järjestelmälinkin onnistumiselle. Anechoic Chamber toimii ammattimaisena testausympäristönä, ja se on ainoa paikka tarkalle mittaukselle antennin vahvistuksen ja säteilykuvion . Tässä artikkelissa perehdytään kaiuttomien kammiomittausten perusperiaatteisiin, tarjotaan täydellinen, käytännöllinen toimintamenettely ja keskustellaan tärkeimmistä tekniikoista, jotka ovat välttämättömiä mittaustarkkuuden ja -luotettavuuden varmistamiseksi, mikä auttaa tuotetietojasi saavuttamaan ammattimaisuutta ja arvovaltaa.
Miksi kaiuton kammio on välttämätön antennin mittauksessa?
Antennin vahvistuksen ja säteilykuvioiden tarkka mittaus todellisessa ympäristössä edellyttää kaikkien mahdollisten häiriöiden eliminoimista ja ihanteellisen vapaan tilan ympäristön simulointia.
1. Ulkoisen sähkömagneettisen häiriön (EMI) poistaminen
Kaiuttoman kammion seinät, katto ja lattia on ympäröity metallisella suojakerroksella (tyypillisesti Faradayn häkkirakenne). Tämä rakenne eristää tehokkaasti ulkoiset sähkömagneettiset aallot ja radiotaajuushäiriöt (RFI) varmistaen, että testiympäristössä on erittäin alhainen taustamelu, joten mittaustulokset kuvastavat vain antennin todellista suorituskykyä (AUT).
2. Ihanteellisen vapaan tilan simulointi
Kaiuttoman kammion sisäpuoli on vuorattu suurella määrällä absorboivaa materiaalia , tyypillisesti pyramidin tai kiilan muotoisia rakenteita, jotka on valmistettu hiilikuormitteisesta polyuretaanivaahdosta. Nämä materiaalit maksimoivat saapuvien sähkömagneettisten aaltojen absorption ja eliminoivat siten heijastukset seinistä, lattiasta ja katosta. Tämä simuloi tehokkaasti antennin toimintaympäristöä ihanteellisessa vapaassa tilassa ja estää Multipath Fadingia häiritsemästä mittaustietoja.
Ydinmittausperiaatteet: vahvistus ja säteilykuvio
Näiden kahden mittarin fysikaalisen merkityksen ja mittausmenetelmien perusteellinen ymmärtäminen on olennaista käytännön toiminnalle.
1. Antennivahvistuksen mittausperiaate
Antennivahvistus mittaa antennin kykyä keskittää syöttötehoa tiettyyn suuntaan. Se edustaa suuntaavuutta, ei energian vahvistusta.
Määritelmä: Antennivahvistus (G) määritellään antennin maksimisäteilysuunnassa tuottaman tehotiheyden suhteeksi vertailuantenniin (yleensä ihanteellinen isotrooppiseen antenniin) verrattuna. Yksikkö on tyypillisesti dBi.
Korvausmenetelmä: Tämä on yleisimmin käytetty ja erittäin tarkka menetelmä. Ensin mitataan standardivahvistustorven (SGH) vastaanottama teho. Sitten SGH korvataan Antenna Under Test (AUT) -laitteella, ja kaikki muut olosuhteet pidetään vakioina, AUT:n vastaanottama teho mitataan. AUT:n vahvistus voidaan johtaa vertaamalla kahta datajoukkoa.
Teoreettinen perusta: Vahvistuksen laskennan teoreettinen perusta on Friis Transmission Formula , joka kuvaa kahden antennin välillä siirrettyä tehosuhdetta.
missä Pr ja Pt ovat vastaanotettu ja lähetetty teho, Gt ja Gr ovat lähetys- ja vastaanottoantennin vahvistukset, λ on aallonpituus ja R on antennien välinen etäisyys.
2. Säteilykuvion mittausperiaate
Säteilykuvio kuvaa antennin eri suuntiin säteilemän tai vastaanottaman energian suhteellista voimakkuusjakaumaa avaruudessa. Se on visuaalinen esitys antennin suunnasta.
Mittausydin: Mittausjärjestelmä pyörittää asennoitinta, jossa on testattu antenni (AUT), samalla kun se tallentaa vastaanottoantennin vastaanottaman signaalin voimakkuuden kussakin kulmapisteessä.
Pääparametrit: Säteilykuvion analyysi tuottaa useita tärkeitä parametreja:
Half-Power Beamwidth (HPBW): Kulman leveys, jossa pääkeilan amplitudi putoaa puoleen sen maksimiarvosta (-3 dB).
Side-Lobe Level (SLL): Sivukeilan maksimitehon suhde pääkeilan maksimitehoon.
Polarisaatio: Antennin vasteen mittaaminen eri polarisaatiosuuntiin.
Käytännön toimintamenettely: Kahdeksan vaiheen kammiomittausprotokolla
Normaali, tarkka antennimittaus edellyttää seuraavien vaiheiden tiukkaa noudattamista tietojen tarkkuuden ja toistettavuuden varmistamiseksi.
Laitteen kalibrointi ja asennus: Laitteiden, kuten Vector Network Analyzerin (VNA), tiukka S-parametrin kalibrointi suoritetaan mittausporttien impedanssisovituksen varmistamiseksi.
Kaukokentän olosuhteiden määrittäminen: Varmista, että testausetäisyys R täyttää kaukokentän ehdon R ≥ 2D2 /λ . Tämä on edellytys tarkkojen vahvistus- ja säteilykuvioiden saamiseksi.
Testattavan antennin (AUT) asennus: Asenna AUT asennoittimeen käyttämällä matalan dielektrisyysvakion tukimateriaaleja varmistaen, että antennin vaihekeskus on tarkasti kohdistettu asennoittimen pyörimiskeskukseen.
Standard Gain Horn (SGH) -asetus ja kalibrointi: SGH toimii vertailukohtana; se on tarkasti asennettu ja sen tunnetut vahvistustiedot syötetään mittausohjelmistoon.
Radiation Pattern Data Acquisition: Aseta kiertoaskeleen koko. Asennoitin alkaa pyöriä atsimuutti- ja korkeusakselia pitkin, ja järjestelmä tallentaa automaattisesti vastaanotetun signaalin tehon kerääen tietoja vähintään kahdelta keskenään kohtisuoralta tasolta.
Antennivahvistuksen laskenta: Ohjelmisto laskee automaattisesti AUT:n absoluuttisen vahvistuksen käyttämällä korvausmenetelmästä vastaanotettuja tehotietoja yhdistettynä Friis Transmission Formulaan ja SGH:n tunnettuun vahvistukseen.
Tietojen jälkikäsittely ja analyysi: Raakadata tasoitetaan ja korjataan (esim. kaapelin katoamisen varalta). Tärkeimmät parametrit, kuten HPBW, SLL ja FBR, poimitaan automaattisesti.
Ammattimaisen mittausraportin luominen: Kaikki mittausparametrit, asetusten yksityiskohdat, testiolosuhteet, laitteiden kalibroinnin tila jne. on integroitu täydelliseksi ja jäljitettäväksi ammattiraportiksi.
Haasteet ja ratkaisut: mittausten tarkkuuden ja luotettavuuden varmistaminen
Jopa ihanteellisessa kaiuttomassa kammiossa lopullisen antennin mittaustietojen tarkkuuden ja luotettavuuden varmistaminen vaatii erikoistunutta teknistä käsittelyä ja tiukkaa laadunvalvontaa.
1. Kaapelin ja liittimen katoamisen poistaminen
Haaste: Syöttökaapelit ja liittimet aiheuttavat signaalin vaimennuksen (häviön), mikä voi vaikuttaa vahvistusarvon tarkkuuteen.
Ratkaisu: Portin kalibrointi ja upotuksen purku on suoritettava VNA:n avulla. Mittaamalla tarkasti kaapelihäviö toimintataajuudella ja vähentämällä se lopputuloksesta, varmistetaan, että vahvistustiedot kuvastavat antennin luontaista suorituskykyä.
2. Kaukokentän virhe ja lähikenttäkorjaus
Haaste: Suuria antenneja tai matalataajuisia mittauksia varten kaukokentän ehdon tiukka täyttäminen voi vaatia epäkäytännöllisen suuren kammiotilan.
Ratkaisut:
Compact Range Antenna Test System: Hyödyntää parabolista heijastinta lähikentän lähteestä tulevan säteen muokkaamiseksi lähes tasoaaltoksi, simuloiden kaukokenttäolosuhteita pienemmässä kaiuttomassa kammiossa.
Near-Field to Far-Field (NF-FF) -muunnos: Jos vain lähikenttämittaus on mahdollista kammion rajoitusten vuoksi, monimutkaisia matemaattisia algoritmeja (kuten tasomaista, sylinterimäistä tai pallomaista lähikenttäpyyhkäisyä) käytetään laskemaan ja johtamaan vastaava kaukokentän säteilykuvio ja vahvistus.
3. Asennoittimen ja tukirakenteen hajoamisen estäminen
Haaste: Metalliset komponentit, joita käytetään tukemaan ja pyörittämään AUT:ta, voivat siroittaa sähkömagneettisia aaltoja ja vääristää säteilykuviota.
Ratkaisut:
Käytä alhaisen dielektrisyysvakion, pienihäviöisiä vaahto- tai polystyreenimateriaaleja . antennin tukirakenteina
Käytä kaiuttoman kammion taustan vähennystekniikkaa : Taustakenttä (vain jalustalla ja asennoittimella) mitataan ensin ja vähennetään sitten antennin mittauksesta tietojen puhdistamiseksi.
Johtopäätös ja toimintakehotus
Tarkka antennin suorituskyvyn mittaus on kulmakivi langattomien tuotteidesi menestymisen markkinoilla. Olemme perehtyneet erilaisten testaushaasteiden voittamiseen ja varmistamaan, että saamasi tiedot ovat uskottavia, jäljitettäviä ja kansainvälisten standardien mukaisia.
Tarvitsetko erittäin tarkkoja, virheettömiä antennitestitietoja nopeuttaaksesi tuotteesi julkaisua?
Meillä on huippuluokan kaiuttomat kammiot ja tiimi kokeneita ammattiinsinöörejä.
Tarvittaessa ota meihin yhteyttä mahdollisimman pian!
