Op het gebied van draadloze communicatie zijn antenneprestaties cruciaal voor het succes van elke systeemkoppeling. De echovrije kamer fungeert als de professionele testomgeving en is de enige locatie voor de nauwkeurige meting van de antenneversterking en het stralingspatroon . Dit artikel gaat in op de kernprincipes van echovrije kamermetingen, biedt een complete, praktische bedieningsprocedure en bespreekt de belangrijkste technieken die nodig zijn om meetnauwkeurigheid en betrouwbaarheid te garanderen, waardoor uw productgegevens een grotere professionaliteit en autoriteit bereiken.
Waarom is een echovrije kamer essentieel voor antennemetingen?
Nauwkeurige meting van antenneversterking en stralingspatronen in een reële omgeving vereist de eliminatie van alle potentiële interferentie en de simulatie van een ideale vrije ruimte-omgeving.
1. Eliminatie van externe elektromagnetische interferentie (EMI)
De wanden, het plafond en de vloer van de echovrije kamer zijn omgeven door een metalen afschermingslaag (meestal een kooiconstructie van Faraday). Deze structuur isoleert effectief externe elektromagnetische golven en radiofrequentie-interferentie (RFI), waardoor de testomgeving een extreem laag achtergrondgeluid heeft, zodat de meetresultaten alleen de werkelijke prestaties van de Antenna Under Test (AUT) weerspiegelen.
2. Simulatie van ideale vrije ruimte
Het interieur van de echovrije kamer is bekleed met een grote hoeveelheid absorberend materiaal , meestal piramidevormige of wigvormige structuren gemaakt van met koolstof geladen polyurethaanschuim. Deze materialen maximaliseren de absorptie van invallende elektromagnetische golven, waardoor reflecties van de muren, vloer en plafond worden geëlimineerd. Dit simuleert effectief de werkomgeving van de antenne in een ideale vrije ruimte en voorkomt dat Multipath Fading de meetgegevens verstoort.
Kernmeetprincipes: versterking en stralingspatroon
Een grondig begrip van de fysieke betekenis en meetmethoden voor deze twee metrieken is van fundamenteel belang voor praktische operaties.
1. Principe van het meten van de antenneversterking
Antenneversterking is een maatstaf voor het vermogen van een antenne om het ingangsvermogen in een specifieke richting te concentreren. Het vertegenwoordigt directiviteit, niet energieversterking.
Definitie: Antenneversterking (G) wordt gedefinieerd als de verhouding van de vermogensdichtheid geproduceerd door de antenne in de maximale stralingsrichting vergeleken met een referentieantenne (meestal een ideale isotrope antenne). De eenheid is doorgaans dBi.
Vervangingsmethode: Dit is de meest gebruikte en zeer nauwkeurige methode. Eerst wordt het door een Standard Gain Horn (SGH) ontvangen vermogen gemeten. Vervolgens wordt de SGH vervangen door de Antenna Under Test (AUT), en terwijl alle andere omstandigheden constant worden gehouden, wordt het door de AUT ontvangen vermogen gemeten. Door de twee sets gegevens te vergelijken, kan de winst van de AUT worden afgeleid.
Theoretische basis: De theoretische basis voor de berekening van de versterking is de Friis-transmissieformule , die de vermogensrelatie beschrijft die tussen twee antennes wordt overgedragen.
waarbij Pr en Pt het ontvangen en uitgezonden vermogen zijn, Gt en Gr de zend- en ontvangstantenneversterking zijn, λ de golflengte is en R de afstand tussen de antennes is.
2. Principe van meting van het stralingspatroon
Het stralingspatroon geeft de relatieve sterkteverdeling weer van de energie die door de antenne wordt uitgestraald of ontvangen in verschillende richtingen in de ruimte. Het is een visuele weergave van de richtingsgevoeligheid van de antenne.
Meetkern: Het meetsysteem roteert de positioner die de Antenna Under Test (AUT) draagt, terwijl tegelijkertijd de signaalsterkte wordt geregistreerd die door de ontvangende antenne op elk hoekpunt wordt ontvangen.
Belangrijkste parameters: Analyse van het stralingspatroon levert verschillende belangrijke parameters op:
Half-Power Beamwidth (HPBW): De hoekbreedte waarbij de amplitude van de hoofdlob daalt tot de helft van de maximale waarde (-3dB).
Zijlobniveau (SLL): De verhouding tussen het maximale vermogen van de zijlob en het maximale vermogen van de hoofdlob.
Polarisatie: Meting van de reactie van de antenne op verschillende polarisatierichtingen.
Praktische bedieningsprocedure: het kamermetingsprotocol in acht stappen
Een standaard, nauwkeurige antennemeting vereist strikte naleving van de volgende stappen om de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van de gegevens te garanderen.
Instrumentkalibratie en configuratie: Er wordt een strikte S-parameterkalibratie van apparatuur zoals de Vector Network Analyzer (VNA) uitgevoerd om impedantie-matching bij de meetpoorten te garanderen.
Bepalen van verre veldomstandigheden: Zorg ervoor dat de testafstand R voldoet aan de verre veldomstandigheden R ≥ 2D2 /λ . Dit is een voorwaarde voor het verkrijgen van nauwkeurige versterkings- en stralingspatronen.
Antenne onder test (AUT) Installatie: Monteer de AUT op de klepstandsteller met behulp van ondersteuningsmaterialen met een lage diëlektrische constante, waarbij u ervoor zorgt dat het fasecentrum van de antenne precies is uitgelijnd met het rotatiecentrum van de klepstandsteller.
Standaardversterkingshoorn (SGH) instellen en kalibratie: De SGH dient als referentiebenchmark; het wordt nauwkeurig geïnstalleerd en de bekende versterkingsgegevens worden ingevoerd in de meetsoftware.
Gegevensverzameling stralingspatroon: Stel de rotatiestapgrootte in. De positioner begint te roteren langs de azimut- en elevatie-as, en het systeem registreert automatisch het ontvangen signaalvermogen en verzamelt gegevens voor ten minste twee onderling loodrechte vlakken.
Berekening van antenneversterking: De software berekent automatisch de absolute versterking van de AUT met behulp van de ontvangen vermogensgegevens van de substitutiemethode, gecombineerd met de Friis-transmissieformule en de bekende versterking van de SGH.
Naverwerking en analyse van gegevens: De onbewerkte gegevens worden verzacht en gecorrigeerd (bijvoorbeeld voor kabelverlies). Belangrijke parameters zoals HPBW, SLL en FBR worden automatisch geëxtraheerd.
Genereren van een professioneel meetrapport: Alle meetparameters, instellingsdetails, testomstandigheden, kalibratiestatus van de apparatuur, etc. worden geïntegreerd om een compleet en traceerbaar professioneel rapport te vormen.
Uitdagingen en oplossingen: Waarborgen van meetnauwkeurigheid en betrouwbaarheid
Zelfs in een ideale echovrije kamer vereist het garanderen dat de uiteindelijke antennemeetgegevens nauwkeurig en betrouwbaar zijn, gespecialiseerde technische handelingen en strikte kwaliteitscontrole.
1. Het elimineren van kabel- en connectorverlies
Uitdaging: Voedingskabels en connectoren introduceren signaalverzwakking (verlies), wat de nauwkeurigheid van de versterkingswaarde kan beïnvloeden.
Oplossing: Poortkalibratie en de-embedding -bewerkingen moeten worden uitgevoerd met behulp van de VNA. Door het kabelverlies bij de werkfrequentie nauwkeurig te meten en af te trekken van het eindresultaat, wordt gegarandeerd dat de versterkingsgegevens de intrinsieke prestaties van de antenne weerspiegelen.
2. Fouten in het verre veld en correcties in het nabije veld
Uitdaging: Voor grote antennes of laagfrequente metingen kan het strikt voldoen aan de verreveldomstandigheden een onpraktisch grote kamerruimte vereisen.
Oplossingen:
Antennetestsysteem met compact bereik: maakt gebruik van een parabolische reflector om de straal van een bron in het nabije veld om te vormen tot een quasi-vlakke golf, waardoor omstandigheden op afstand worden gesimuleerd in een kleinere echovrije kamer.
Transformatie van dichtbij naar ver veld (NF-FF): Als alleen metingen in het nabije veld mogelijk zijn vanwege kamerbeperkingen, worden complexe wiskundige algoritmen (zoals planaire, cilindrische of sferische scannen in het nabije veld) gebruikt om het equivalente verre veldstralingspatroon en de versterking ervan te berekenen en af te leiden.
3. Voorkomen van verstrooiing van de positioner en de ondersteuningsstructuur
Uitdaging: Metalen componenten die worden gebruikt om de AUT te ondersteunen en te roteren, kunnen elektromagnetische golven verstrooien, waardoor het stralingspatroon wordt vervormd.
Oplossingen:
Gebruik een lage diëlektrische constante en verliesarme schuim- of polystyreenmaterialen met antenne-ondersteuningsstructuren.
Maak gebruik van de Anechoic Chamber Background Subtraction -techniek: het achtergrondveld (met alleen de standaard en de positioner) wordt eerst gemeten en vervolgens afgetrokken van de antennemeting om de gegevens te zuiveren.
Conclusie en oproep tot actie
Nauwkeurige meting van de antenneprestaties is de hoeksteen voor het succes van uw draadloze producten op de markt. We zijn goed thuis in het overwinnen van verschillende testuitdagingen en zorgen ervoor dat de gegevens die u ontvangt geloofwaardig en traceerbaar zijn en voldoen aan internationale normen.
Heeft u zeer nauwkeurige, foutloze antennetestgegevens nodig om uw productlancering te versnellen?
We beschikken over echovrije kamers van het hoogste niveau en een team van ervaren professionele ingenieurs.
Neem indien nodig zo snel mogelijk contact met ons op!
