एक एनेकोइक चैंबर में एंटीना लाभ और विकिरण पैटर्न मापन के लिए अंतिम गाइड

वायरलेस संचार के क्षेत्र में, किसी भी सिस्टम लिंक की सफलता के लिए एंटीना का प्रदर्शन महत्वपूर्ण है। एनेकोइक चैंबर पेशेवर परीक्षण वातावरण के रूप में कार्य करता है, और एंटीना लाभ  और विकिरण पैटर्न के सटीक माप के लिए एकमात्र स्थान है । यह लेख एनेकोइक चैम्बर माप के मूल सिद्धांतों पर प्रकाश डालेगा, एक पूर्ण, व्यावहारिक संचालन प्रक्रिया प्रदान करेगा, और माप सटीकता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक प्रमुख तकनीकों पर चर्चा करेगा, जिससे आपके उत्पाद डेटा को अधिक व्यावसायिकता और अधिकार प्राप्त करने में मदद मिलेगी।

ऐन्टेना मापन के लिए एनेकोइक चैंबर क्यों आवश्यक है?

वास्तविक दुनिया के वातावरण में एंटीना लाभ और विकिरण पैटर्न के सटीक माप के लिए सभी संभावित हस्तक्षेप को खत्म करने और एक आदर्श मुक्त-अंतरिक्ष वातावरण के अनुकरण की आवश्यकता होती है।

1. बाह्य विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) का उन्मूलन

एनेकोइक कक्ष की दीवारें, छत और फर्श एक धातु परिरक्षण परत (आमतौर पर एक फैराडे पिंजरे की संरचना) से ढके होते हैं। यह संरचना बाहरी विद्युत चुम्बकीय तरंगों और रेडियो फ्रीक्वेंसी हस्तक्षेप (आरएफआई) को प्रभावी ढंग से अलग करती है, यह सुनिश्चित करती है कि परीक्षण वातावरण में पृष्ठभूमि शोर बेहद कम हो ताकि माप परिणाम केवल एंटीना अंडर टेस्ट (एयूटी) के वास्तविक प्रदर्शन को प्रतिबिंबित करें।

2. आदर्श मुक्त स्थान का अनुकरण

एनेकोइक कक्ष का आंतरिक भाग बड़ी मात्रा में अवशोषित सामग्री से सुसज्जित है , आमतौर पर कार्बन-लोडेड पॉलीयुरेथेन फोम से बनी पिरामिडनुमा या पच्चर के आकार की संरचनाएं। ये सामग्रियां आपतित विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अवशोषण को अधिकतम करती हैं, जिससे दीवारों, फर्श और छत से प्रतिबिंब समाप्त हो जाते हैं। यह आदर्श मुक्त स्थान में एंटीना के ऑपरेटिंग वातावरण को प्रभावी ढंग से अनुकरण करता है और मल्टीपाथ फ़ेडिंग को  माप डेटा में हस्तक्षेप करने से रोकता है।

मुख्य माप सिद्धांत: लाभ और विकिरण पैटर्न

इन दो मैट्रिक्स के भौतिक अर्थ और माप विधियों की गहन समझ व्यावहारिक संचालन के लिए मौलिक है।

1. ऐन्टेना लाभ मापन सिद्धांत

एंटीना गेन एक विशिष्ट दिशा में इनपुट शक्ति को केंद्रित करने की एंटीना की क्षमता का माप है। यह प्रत्यक्षता का प्रतिनिधित्व करता है, ऊर्जा प्रवर्धन का नहीं।

परिभाषा:  एंटीना गेन (जी) को एक संदर्भ एंटीना (आमतौर पर एक आदर्श आइसोट्रोपिक एंटीना) की तुलना में इसकी अधिकतम विकिरण दिशा में एंटीना द्वारा उत्पादित शक्ति घनत्व के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। इकाई आमतौर पर dBi है।

प्रतिस्थापन विधि:  यह सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली और अत्यधिक सटीक विधि है। सबसे पहले, स्टैंडर्ड गेन हॉर्न (एसजीएच) द्वारा प्राप्त शक्ति को मापा जाता है। फिर, SGH को एंटीना अंडर टेस्ट (AUT) से बदल दिया जाता है, और अन्य सभी स्थितियों को स्थिर रखते हुए, AUT द्वारा प्राप्त शक्ति को मापा जाता है। डेटा के दो सेटों की तुलना करके, AUT का लाभ प्राप्त किया जा सकता है।

सैद्धांतिक आधार:  लाभ गणना का सैद्धांतिक आधार फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला है , जो दो एंटेना के बीच स्थानांतरित शक्ति संबंध का वर्णन करता है।

जहां Pr और Pt प्राप्त और प्रसारित शक्ति हैं, Gt और Gr संचारण और प्राप्त करने वाले एंटीना लाभ हैं, λ  तरंग दैर्ध्य है, और R एंटेना के बीच की दूरी है।

2. विकिरण पैटर्न मापन सिद्धांत

विकिरण पैटर्न अंतरिक्ष में विभिन्न दिशाओं में एंटीना द्वारा उत्सर्जित या प्राप्त ऊर्जा के सापेक्ष शक्ति वितरण को दर्शाता है। यह ऐन्टेना की दिशा का एक दृश्य प्रतिनिधित्व है।

माप कोर:  माप प्रणाली प्रत्येक कोणीय बिंदु पर प्राप्त एंटीना द्वारा प्राप्त सिग्नल शक्ति को रिकॉर्ड करते हुए परीक्षण के तहत एंटीना (एयूटी) ले जाने वाले पोजिशनर को घुमाती है।

मुख्य पैरामीटर:  विकिरण पैटर्न विश्लेषण से कई महत्वपूर्ण पैरामीटर प्राप्त होते हैं:

अर्ध-पावर बीमविड्थ (एचपीबीडब्ल्यू):  कोणीय चौड़ाई जहां मुख्य लोब का आयाम इसके अधिकतम मूल्य (-3 डीबी) के आधे तक गिर जाता है।

साइड-लोब लेवल (एसएलएल):  साइड लोब की अधिकतम शक्ति और मुख्य लोब की अधिकतम शक्ति का अनुपात।

ध्रुवीकरण:  विभिन्न ध्रुवीकरण दिशाओं में एंटीना की प्रतिक्रिया का मापन।

व्यावहारिक संचालन प्रक्रिया: आठ-चरणीय चैंबर मापन प्रोटोकॉल

एक मानक, सटीक एंटीना माप के लिए डेटा सटीकता और दोहराव सुनिश्चित करने के लिए निम्नलिखित चरणों का कड़ाई से पालन करना आवश्यक है।

उपकरण अंशांकन और सेटअप:  सख्त एस-पैरामीटर अंशांकन किया जाता है। माप बंदरगाहों पर प्रतिबाधा मिलान सुनिश्चित करने के लिए वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (वीएनए) जैसे उपकरणों का

सुदूर-क्षेत्र की स्थितियों का निर्धारण:  सुनिश्चित करें कि परीक्षण दूरी R  दूर-क्षेत्र की स्थिति R ≥ 2D² /λ को संतुष्ट करती है । सटीक लाभ और विकिरण पैटर्न प्राप्त करने के लिए यह एक शर्त है।

एंटीना अंडर टेस्ट (ऑटो) इंस्टॉलेशन:  कम ढांकता हुआ निरंतर समर्थन सामग्री का उपयोग करके पोजिशनर पर ऑटो को माउंट करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि एंटीना का चरण केंद्र पोजिशनर के रोटेशन सेंटर के साथ सटीक रूप से संरेखित है।

स्टैंडर्ड गेन हॉर्न (एसजीएच) सेटअप और कैलिब्रेशन:  एसजीएच संदर्भ बेंचमार्क के रूप में कार्य करता है; यह सटीक रूप से स्थापित है, और इसका ज्ञात लाभ डेटा माप सॉफ़्टवेयर में इनपुट है।

विकिरण पैटर्न डेटा अधिग्रहण:  रोटेशन चरण आकार सेट करें। पोजिशनर अज़ीमुथ और ऊंचाई अक्षों के साथ घूमना शुरू कर देता है, और सिस्टम स्वचालित रूप से प्राप्त सिग्नल शक्ति को रिकॉर्ड करता है, कम से कम दो परस्पर लंबवत विमानों के लिए डेटा एकत्र करता है।

एंटीना लाभ गणना:  सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला और एसजीएच के ज्ञात लाभ के साथ प्रतिस्थापन विधि से प्राप्त पावर डेटा का उपयोग करके ऑटो के पूर्ण लाभ की गणना करता है।

डेटा पोस्ट-प्रोसेसिंग और विश्लेषण:  कच्चे डेटा को सुचारू और सही किया जाता है (उदाहरण के लिए, केबल हानि के लिए)। एचपीबीडब्ल्यू, एसएलएल और एफबीआर जैसे प्रमुख पैरामीटर स्वचालित रूप से निकाले जाते हैं।

एक व्यावसायिक माप रिपोर्ट का निर्माण:  सभी माप पैरामीटर, सेटअप विवरण, परीक्षण की स्थिति, उपकरण अंशांकन स्थिति, आदि को एक पूर्ण और पता लगाने योग्य पेशेवर रिपोर्ट बनाने के लिए एकीकृत किया जाता है।

चुनौतियाँ और समाधान: मापन सटीकता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करना

यहां तक ​​कि एक आदर्श एनेकोइक कक्ष में भी, यह सुनिश्चित करने के लिए कि अंतिम एंटीना माप डेटा सटीक और विश्वसनीय है, विशेष तकनीकी हैंडलिंग और सख्त गुणवत्ता नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

1. केबल और कनेक्टर हानि को खत्म करना

चुनौती:  फीडर केबल और कनेक्टर सिग्नल क्षीणन (हानि) का परिचय देते हैं, जो लाभ मूल्य की सटीकता को प्रभावित कर सकता है।

समाधान:  पोर्ट कैलिब्रेशन और डी-एम्बेडिंग  ऑपरेशन VNA का उपयोग करके किया जाना चाहिए। ऑपरेटिंग आवृत्ति पर केबल हानि को सटीक रूप से मापकर और इसे अंतिम परिणाम से घटाकर, लाभ डेटा को एंटीना के आंतरिक प्रदर्शन को प्रतिबिंबित करना सुनिश्चित किया जाता है।

2. सुदूर-क्षेत्र त्रुटि और निकट-क्षेत्र सुधार

चुनौती:  बड़े एंटेना या कम-आवृत्ति माप के लिए, दूर-क्षेत्र की स्थिति को सख्ती से संतुष्ट करने के लिए अव्यवहारिक रूप से बड़े कक्ष स्थान की आवश्यकता हो सकती है।

समाधान:

कॉम्पैक्ट रेंज एंटीना टेस्ट सिस्टम:  एक छोटे एनीकोइक कक्ष के भीतर दूर-क्षेत्र की स्थितियों का अनुकरण करते हुए, निकट-क्षेत्र स्रोत से बीम को अर्ध-समतल तरंग में आकार देने के लिए एक परवलयिक परावर्तक का उपयोग करता है।

निकट-क्षेत्र से सुदूर-क्षेत्र (एनएफ-एफएफ) परिवर्तन:  यदि कक्ष की कमी के कारण केवल निकट-क्षेत्र माप संभव है, तो समतुल्य दूर-क्षेत्र विकिरण पैटर्न और लाभ की गणना और प्राप्त करने के लिए जटिल गणितीय एल्गोरिदम (जैसे समतल, बेलनाकार, या गोलाकार निकट-क्षेत्र स्कैनिंग) का उपयोग किया जाता है।

3. पोजिशनर और सपोर्ट स्ट्रक्चर को बिखरने से रोकना

चुनौती:  ऑटो को सहारा देने और घुमाने के लिए उपयोग किए जाने वाले धातु घटक विद्युत चुम्बकीय तरंगों को फैला सकते हैं, जिससे विकिरण पैटर्न विकृत हो सकता है।

समाधान:

कम-ढांकता हुआ स्थिरांक, कम-नुकसान फोम या पॉलीस्टाइनिन सामग्री का उपयोग करें। ऐन्टेना समर्थन संरचनाओं के रूप में

का उपयोग करें एनेकोइक चैंबर पृष्ठभूमि घटाव तकनीक  : पृष्ठभूमि क्षेत्र (केवल स्टैंड और पोजिशनर के साथ) को पहले मापा जाता है, और फिर डेटा को शुद्ध करने के लिए एंटीना माप से घटाया जाता है।

निष्कर्ष और कार्रवाई का आह्वान

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