Di bidang komunikasi nirkabel, kinerja antena sangat penting untuk keberhasilan setiap link sistem. Ruang Anechoic berfungsi sebagai lingkungan pengujian profesional, dan merupakan satu-satunya lokasi untuk pengukuran Penguatan Antena dan Pola Radiasi yang tepat . Artikel ini akan mempelajari prinsip inti pengukuran ruang anechoic, memberikan prosedur pengoperasian yang lengkap dan praktis, serta membahas teknik utama yang diperlukan untuk memastikan akurasi dan keandalan pengukuran, sehingga membantu data produk Anda mencapai profesionalisme dan otoritas yang lebih baik.
Mengapa Ruang Anechoic Penting untuk Pengukuran Antena?
Pengukuran penguatan antena dan pola radiasi yang tepat di lingkungan dunia nyata memerlukan penghapusan semua potensi interferensi dan simulasi lingkungan ruang bebas yang ideal.
1. Penghapusan Interferensi Elektromagnetik Eksternal (EMI)
Dinding, langit-langit, dan lantai ruang anechoic diselimuti oleh lapisan pelindung logam (biasanya struktur sangkar Faraday). Struktur ini secara efektif mengisolasi gelombang elektromagnetik eksternal dan gangguan frekuensi radio (RFI), memastikan lingkungan pengujian memiliki kebisingan latar belakang yang sangat rendah sehingga hasil pengukuran hanya mencerminkan kinerja sebenarnya dari Antenna Under Test (AUT).
2. Simulasi Ruang Bebas Ideal
Bagian dalam ruang anechoic dilapisi dengan sejumlah besar Bahan Penyerap , biasanya struktur berbentuk piramida atau baji yang terbuat dari busa poliuretan yang mengandung karbon. Bahan-bahan ini memaksimalkan penyerapan gelombang elektromagnetik yang datang, sehingga menghilangkan pantulan dari dinding, lantai, dan langit-langit. Ini secara efektif mensimulasikan lingkungan pengoperasian antena di ruang bebas yang ideal dan mencegah Multipath Fading mengganggu data pengukuran.
Prinsip Pengukuran Inti: Pola Penguatan dan Radiasi
Pemahaman menyeluruh tentang makna fisik dan metode pengukuran kedua metrik ini merupakan hal mendasar dalam pengoperasian praktis.
1. Prinsip Pengukuran Penguatan Antena
Penguatan antena adalah ukuran kemampuan antena untuk memusatkan daya masukan ke arah tertentu. Ini mewakili directivity, bukan amplifikasi energi.
Definisi: Penguatan Antena (G) didefinisikan sebagai rasio kepadatan daya yang dihasilkan antena pada arah radiasi maksimumnya dibandingkan dengan antena referensi (biasanya antena isotropik ideal). Satuannya biasanya dBi.
Metode Substitusi: Ini adalah metode yang paling umum digunakan dan sangat akurat. Pertama, daya yang diterima oleh Standard Gain Horn (SGH) diukur. Kemudian, SGH digantikan oleh Antenna Under Test (AUT), dan dengan semua kondisi lainnya dijaga konstan, daya yang diterima oleh AUT diukur. Dengan membandingkan dua set data, keuntungan AUT dapat diperoleh.
Landasan Teori: Landasan teori perhitungan penguatan adalah Rumus Transmisi Friis , yang menggambarkan hubungan daya yang ditransfer antara dua antena.
dimana Pr dan Pt adalah daya yang diterima dan ditransmisikan, Gt dan Gr adalah penguatan antena pemancar dan penerima, λ adalah panjang gelombang, dan R adalah jarak antar antena.
2. Prinsip Pengukuran Pola Radiasi
Pola radiasi menggambarkan distribusi kekuatan relatif energi yang dipancarkan atau diterima antena dalam berbagai arah dalam ruang. Ini adalah representasi visual dari directivity antena.
Inti Pengukuran: Sistem pengukuran memutar positioner yang membawa Antenna Under Test (AUT) sekaligus mencatat kekuatan sinyal yang diterima antena penerima di setiap titik sudut.
Parameter Utama: Analisis pola radiasi menghasilkan beberapa parameter penting:
Half-Power Beamwidth (HPBW): Lebar sudut di mana amplitudo lobus utama turun hingga setengah dari nilai maksimumnya (-3dB).
Side-Lobe Level (SLL): Rasio daya maksimum side lobe dengan daya maksimum main lobe.
Polarisasi: Pengukuran respon antena terhadap arah polarisasi yang berbeda.
Prosedur Operasi Praktis: Protokol Pengukuran Ruang Delapan Langkah
Pengukuran antena standar dan presisi memerlukan kepatuhan yang ketat terhadap langkah-langkah berikut untuk memastikan keakuratan dan kemampuan pengulangan data.
Kalibrasi dan Pengaturan Instrumen: yang ketat Kalibrasi parameter S pada peralatan seperti Vector Network Analyzer (VNA) dilakukan untuk memastikan kecocokan impedansi pada port pengukuran.
Menentukan Kondisi Medan Jauh: Pastikan jarak pengujian R memenuhi kondisi medan jauh R ≥ 2D2 /λ . Ini merupakan prasyarat untuk memperoleh penguatan dan pola radiasi yang akurat.
Pemasangan Antena Sedang Diuji (AUT): Pasang AUT ke positioner menggunakan bahan pendukung konstanta dielektrik rendah, pastikan pusat fase antena sejajar dengan pusat rotasi positioner.
Pengaturan dan Kalibrasi Standard Gain Horn (SGH): SGH berfungsi sebagai tolok ukur referensi; itu dipasang dengan tepat, dan data penguatannya yang diketahui dimasukkan ke dalam perangkat lunak pengukuran.
Akuisisi Data Pola Radiasi: Mengatur ukuran langkah rotasi. Positioner mulai berputar sepanjang sumbu azimuth dan elevasi, dan sistem secara otomatis mencatat kekuatan sinyal yang diterima, mengumpulkan data untuk setidaknya dua bidang yang saling tegak lurus.
Perhitungan Penguatan Antena: Perangkat lunak secara otomatis menghitung penguatan absolut AUT menggunakan data daya yang diterima dari metode substitusi, dikombinasikan dengan Rumus Transmisi Friis dan penguatan SGH yang diketahui.
Pasca Pemrosesan dan Analisis Data: Data mentah dihaluskan dan dikoreksi (misalnya, karena kehilangan kabel). Parameter utama seperti HPBW, SLL, dan FBR diekstraksi secara otomatis.
Pembuatan Laporan Pengukuran Profesional: Semua parameter pengukuran, detail pengaturan, kondisi pengujian, status kalibrasi peralatan, dll., diintegrasikan untuk membentuk laporan profesional yang lengkap dan dapat dilacak.
Tantangan dan Solusi: Memastikan Akurasi dan Keandalan Pengukuran
Bahkan dalam ruang anechoic yang ideal, memastikan data pengukuran antena akhir akurat dan andal memerlukan penanganan teknis khusus dan kontrol kualitas yang ketat.
1. Menghilangkan Kehilangan Kabel dan Konektor
Tantangan: Kabel dan konektor pengumpan menimbulkan redaman (kerugian) sinyal, yang dapat mempengaruhi ketepatan nilai penguatan.
Solusi: Operasi kalibrasi dan de-embedding port harus dilakukan menggunakan VNA. Dengan mengukur secara akurat kehilangan kabel pada frekuensi operasi dan mengurangkannya dari hasil akhir, data penguatan dipastikan mencerminkan kinerja intrinsik antena.
2. Kesalahan Medan Jauh dan Koreksi Medan Dekat
Tantangan: Untuk antena besar atau pengukuran frekuensi rendah, untuk memenuhi kondisi medan jauh mungkin memerlukan ruang ruang yang sangat besar.
Solusi:
Sistem Uji Antena Jangkauan Ringkas: Memanfaatkan reflektor parabola untuk membentuk pancaran sinar dari sumber medan dekat menjadi gelombang bidang kuasi, menyimulasikan kondisi medan jauh dalam ruang anechoic yang lebih kecil.
Transformasi Near-Field to Far-Field (NF-FF): Jika hanya pengukuran jarak dekat yang dapat dilakukan karena keterbatasan ruang, algoritma matematika yang kompleks (seperti pemindaian medan dekat planar, silinder, atau bola) digunakan untuk menghitung dan memperoleh pola dan penguatan radiasi medan jauh yang setara.
3. Mencegah Hamburan Positioner dan Struktur Pendukung
Tantangan: Komponen logam yang digunakan untuk menopang dan memutar AUT dapat menghamburkan gelombang elektromagnetik, sehingga mengganggu pola radiasi.
Solusi:
Gunakan dengan konstanta dielektrik rendah dan kerugian rendah bahan busa atau polistiren sebagai struktur pendukung antena.
Memanfaatkan teknik Pengurangan Latar Belakang Ruang Anechoic : Bidang latar belakang (hanya dengan dudukan dan pengatur posisi) diukur terlebih dahulu, lalu dikurangi dari pengukuran antena untuk memurnikan data.
Kesimpulan dan Ajakan Bertindak
Pengukuran kinerja antena yang akurat adalah landasan untuk memastikan produk nirkabel Anda sukses di pasar. Kami berpengalaman dalam mengatasi berbagai tantangan pengujian, memastikan bahwa data yang Anda terima kredibel, dapat dilacak, dan mematuhi standar internasional.
Apakah Anda memerlukan data pengujian antena dengan presisi tinggi dan bebas kesalahan untuk mempercepat peluncuran produk Anda?
Kami memiliki ruang anechoic tingkat atas dan tim insinyur profesional yang berpengalaman.
Jika perlu, silakan hubungi kami sesegera mungkin!
