בתחום התקשורת האלחוטית, ביצועי האנטנה הם קריטיים להצלחת כל קישור מערכת. ה-Anechoic Chamber משמש כסביבת הבדיקה המקצועית, והוא המקום הבלעדי למדידה מדויקת של עוצמת אנטנה ודפוס קרינה . מאמר זה יעמיק בעקרונות הליבה של מדידות תא אקו, יספק הליך פעולה שלם ומעשי, וידון בטכניקות המפתח הנחוצות להבטחת דיוק ואמינות המדידה, שיסייעו לנתוני המוצר שלך להשיג מקצועיות וסמכותיות רבה יותר.
מדוע תא אנכואי חיוני למדידת אנטנה?
מדידה מדויקת של דפוסי השבחה ודפוסי קרינה של האנטנה בסביבה אמיתית מחייבת את ביטול כל ההפרעות הפוטנציאליות והדמייה של סביבת שטח פנוי אידיאלית.
1. ביטול הפרעות אלקטרומגנטיות חיצוניות (EMI)
הקירות, התקרה והרצפה של החדר האנכואי עטופים בשכבת מיגון מתכתית (בדרך כלל מבנה של כלוב פאראדיי). מבנה זה מבודד ביעילות גלים אלקטרומגנטיים חיצוניים והפרעות בתדר רדיו (RFI), ומבטיח שבסביבת הבדיקה יש רעשי רקע נמוכים במיוחד, כך שתוצאות המדידה משקפות רק את הביצועים האמיתיים של האנטנה בבדיקה (AUT).
2. סימולציה של שטח פנוי אידאלי
החלק הפנימי של החדר האקוי מרופד בכמות גדולה של חומר סופג , בדרך כלל מבנים בצורת פירמידה או טריז העשויים מקצף פוליאוריטן טעון פחמן. חומרים אלה ממקסמים את הספיגה של גלים אלקטרומגנטיים תקפים, ובכך מבטלים השתקפויות מהקירות, הרצפה והתקרה. זה מדמה ביעילות את סביבת ההפעלה של האנטנה בשטח פנוי אידיאלי ומונע דהיית Multipath מלהפריע לנתוני המדידה.
עקרונות המדידה המרכזיים: רווח ודפוס קרינה
הבנה מעמיקה של המשמעות הפיזית ושיטות המדידה עבור שני מדדים אלה היא הבסיסית לפעולות מעשיות.
1. עקרון מדידת רווח אנטנה
רווח אנטנה הוא מדד ליכולתה של אנטנה לרכז כוח קלט בכיוון מסוים. זה מייצג כיווניות, לא הגברה אנרגיה.
הגדרה: חיזוק אנטנה (G) מוגדר כיחס בין צפיפות ההספק שמייצרת האנטנה בכיוון הקרינה המקסימלי שלה בהשוואה לאנטנה ייחוס (בדרך כלל אנטנה איזוטרופית אידיאלית). היחידה היא בדרך כלל dBi.
שיטת החלפה: זוהי השיטה הנפוצה והמדויקת ביותר. ראשית, ההספק המתקבל על ידי צופר רווח סטנדרטי (SGH) נמדד. לאחר מכן, ה-SGH מוחלף באנטנה בבדיקה (AUT), וכאשר כל שאר התנאים נשמרים קבועים, ההספק המתקבל על ידי ה-AUT נמדד. על ידי השוואה בין שתי קבוצות הנתונים, ניתן לגזור את הרווח של ה-AUT.
בסיס תיאורטי: הבסיס התיאורטי לחישוב הרווח הוא נוסחת השידור של Friis , המתארת את יחסי הכוח המועברים בין שתי אנטנות.
כאשר Pr ו-Pt הם ההספק המתקבל והמשודר, Gt ו-Gr הם רווחי האנטנה המשדרת והקליטה, λ הוא אורך הגל, ו-R הוא המרחק בין האנטנות.
2. עקרון מדידת דפוס קרינה
תבנית הקרינה מתארת את התפלגות החוזק היחסית של האנרגיה המוקרנת או המתקבלת על ידי האנטנה בכיוונים שונים בחלל. זהו ייצוג חזותי של כיווניות האנטנה.
ליבת מדידה: מערכת המדידה מסובבת את המציב הנושא את האנטנה בבדיקה (AUT) ובו זמנית רושמות את עוצמת האות המתקבלת על ידי האנטנה המקבלת בכל נקודה זוויתית.
פרמטרים מרכזיים: ניתוח דפוסי קרינה מניב מספר פרמטרים חשובים:
רוחב אלומת חצי כוח (HPBW): הרוחב הזוויתי שבו משרעת האונה הראשית יורדת למחצית מהערך המרבי שלה (-3dB).
רמת אונה צדדית (SLL): היחס בין ההספק המרבי של האונה הצדדית להספק המרבי של האונה הראשית.
קיטוב: מדידת תגובת האנטנה לכיווני קיטוב שונים.
נוהל תפעול מעשי: פרוטוקול מדידת תא שמונה שלבים
מדידת אנטנה סטנדרטית ומדויקת דורשת הקפדה על השלבים הבאים כדי להבטיח דיוק נתונים וחזרה.
כיול והגדרה של מכשיר: כיול קפדני של פרמטר S של ציוד כגון מנתח רשת וקטור (VNA) מתבצע כדי להבטיח התאמת עכבה ביציאות המדידה.
קביעת תנאי שדה רחוק: ודא שמרחק הבדיקה R עומד בתנאי השדה הרחוק R ≥ 2D2 /λ . זהו תנאי מוקדם לקבלת דפוסי רווח וקרינה מדויקים.
התקנת אנטנה בבדיקה (AUT): התקן את ה-AUT על המציב באמצעות חומרי תמיכה בעלי קבוע דיאלקטרי נמוך, תוך הבטחה שמרכז הפאזה של האנטנה מיושר במדויק עם מרכז הסיבוב של המציב.
הגדרה וכיול של צופר רווח סטנדרטי (SGH): ה-SGH משמש כמדד הייחוס; הוא מותקן במדויק, ונתוני הרווח הידועים שלו מוזנים לתוכנת המדידה.
רכישת נתונים של דפוס קרינה: הגדר את גודל צעד הסיבוב. המיקום מתחיל להסתובב לאורך צירי האזימוט והגובה, והמערכת מתעדת אוטומטית את הספק האות המתקבל, ואוספת נתונים עבור לפחות שני מישורים ניצבים זה לזה.
חישוב רווח אנטנה: התוכנה מחשבת אוטומטית את ההגבר המוחלט של ה-AUT באמצעות נתוני ההספק המתקבלים משיטת ההחלפה, בשילוב עם נוסחת ההילוכים של Friis וההגבר הידוע של ה-SGH.
נתונים לאחר עיבוד וניתוח: הנתונים הגולמיים מוחלקים ומתוקנים (למשל, עבור אובדן כבל). פרמטרים מרכזיים כגון HPBW, SLL ו-FBR נשלפים אוטומטית.
הפקת דו'ח מדידה מקצועי: כל פרמטרי המדידה, פרטי ההגדרה, תנאי הבדיקה, מצב כיול הציוד וכו', משולבים ליצירת דו'ח מקצועי מלא וניתן למעקב.
אתגרים ופתרונות: הבטחת דיוק ואמינות מדידה
אפילו בתא אנקואידיאלי, הבטחת נתוני מדידת האנטנה הסופיים מדויקים ואמינים דורשת טיפול טכני מיוחד ובקרת איכות קפדנית.
1. ביטול אובדן כבלים ומחברים
אתגר: כבלי מזין ומחברים מציגים הנחתה (אובדן) אות, מה שיכול להשפיע על הדיוק של ערך ההגבר.
פתרון: כיול יציאות וביטול הטבעה באמצעות ה-VNA. יש לבצע פעולות על ידי מדידה מדויקת של אובדן הכבל בתדר ההפעלה והפחתה מהתוצאה הסופית, מובטח שנתוני ההגבר שישקפו את הביצועים הפנימיים של האנטנה.
2. שגיאת שדה רחוק ותיקון שדה קרוב
אתגר: עבור אנטנות גדולות או מדידות בתדר נמוך, עמידה מוחלטת בתנאי השדה הרחוק עשויה לדרוש חלל תא גדול באופן בלתי מעשי.
פתרונות:
מערכת בדיקת אנטנות לטווח קומפקטי: משתמשת ברפלקטור פרבולי כדי לעצב את האלומה ממקור שדה קרוב לגל מעין מישור, המדמה תנאי שדה רחוק בתוך תא אנכואי קטן יותר.
טרנספורמציה משדה קרוב לשדה רחוק (NF-FF): אם רק מדידת שדה קרוב אפשרית עקב אילוצי תא, משתמשים באלגוריתמים מתמטיים מורכבים (כגון סריקה של שדה קרוב מישורי, גלילי או כדורי) כדי לחשב ולהסיק את דפוס הקרינה וההגבר המקבילים לשדה הרחוק.
3. מניעת פיזור מבני מיקום ותמיכה
אתגר: רכיבים מתכתיים המשמשים לתמיכה ולסיבוב של ה-AUT יכולים לפזר גלים אלקטרומגנטיים, ולעוות את דפוס הקרינה.
פתרונות:
השתמש בקבוע דיאלקטרי נמוך, נמוך קצף או פוליסטירן בהפסד כמבני תמיכה לאנטנה.
השתמש בטכניקת חיסור רקע קאמרית אנכואית : שדה הרקע (עם המעמד והמציב בלבד) נמדד תחילה, ולאחר מכן מופחת ממדידת האנטנה כדי לטהר את הנתונים.
מסקנה וקריאה לפעולה
מדידת ביצועי אנטנה מדויקת היא אבן הפינה להבטחת המוצרים האלחוטיים שלך להצליח בשוק. אנו בקיאים בהתגברות על אתגרי בדיקות שונים, ומבטיחים שהנתונים שאתה מקבל הם אמינים, ניתנים למעקב ותואמים לסטנדרטים בינלאומיים.
האם אתה זקוק לנתוני בדיקת אנטנות נטולי שגיאות בדיוק גבוה כדי להאיץ את השקת המוצר שלך?
יש לנו תאי אנקו מהשורה הראשונה וצוות מהנדסים מקצועיים מנוסים.
במידת הצורך, אנא פנה אלינו בהקדם האפשרי!
