În domeniul comunicațiilor fără fir, performanța antenei este crucială pentru succesul oricărei conexiuni de sistem. Camera Anecoică servește ca mediu profesional de testare și este singura locație pentru măsurarea precisă a câștigului antenei și a modelului de radiație . Acest articol va aprofunda principiile de bază ale măsurătorilor camerei anecoice, va oferi o procedură de operare completă și practică și va discuta tehnicile cheie necesare pentru a asigura acuratețea și fiabilitatea măsurării, ajutând datele despre produs să obțină un profesionalism și o autoritate mai mare.
De ce este o cameră anecoică esențială pentru măsurarea antenei?
Măsurarea precisă a câștigului antenei și a modelelor de radiație într-un mediu real necesită eliminarea tuturor interferențelor potențiale și simularea unui mediu ideal în spațiu liber.
1. Eliminarea interferențelor electromagnetice externe (EMI)
Pereții, tavanul și podeaua camerei anecoice sunt învăluite de un strat de ecranare metalic (de obicei o structură cușcă Faraday). Această structură izolează în mod eficient undele electromagnetice externe și interferența de radiofrecvență (RFI), asigurând că mediul de testare are un zgomot de fundal extrem de scăzut, astfel încât rezultatele măsurătorilor să reflecte doar performanța reală a Antenei de Test (AUT).
2. Simularea spațiului liber ideal
Interiorul camerei anecoice este căptușit cu o cantitate mare de material absorbant , de obicei structuri piramidale sau în formă de pană, realizate din spumă poliuretanică încărcată cu carbon. Aceste materiale maximizează absorbția undelor electromagnetice incidente, eliminând astfel reflexiile de pe pereți, podea și tavan. Acest lucru simulează în mod eficient mediul de operare al antenei în spațiul liber ideal și împiedică estomparea căilor multiple să interfereze cu datele de măsurare.
Principii de bază de măsurare: câștig și model de radiație
O înțelegere aprofundată a semnificației fizice și a metodelor de măsurare pentru aceste două metrici este fundamentală pentru operațiunile practice.
1. Principiul de măsurare a câștigului antenei
Câștigul antenei este o măsură a capacității unei antene de a concentra puterea de intrare într-o direcție specifică. Reprezintă directivitatea, nu amplificarea energiei.
Definiție: Câștigul antenei (G) este definit ca raportul dintre densitatea de putere produsă de antenă în direcția de radiație maximă în comparație cu o antenă de referință (de obicei, o antenă izotropă ideală). Unitatea este de obicei dBi.
Metoda de înlocuire: Aceasta este metoda cea mai frecvent utilizată și foarte precisă. În primul rând, se măsoară puterea primită de un claxon de câștig standard (SGH). Apoi, SGH este înlocuit cu Antena în Test (AUT) și cu toate celelalte condiții menținute constante, puterea primită de AUT este măsurată. Prin compararea celor două seturi de date, câștigul AUT poate fi derivat.
Baza teoretică: baza teoretică pentru calculul câștigului este Formula de transmisie Friis , care descrie relația de putere transferată între două antene.
unde Pr și Pt sunt puterea recepționată și transmisă, Gt și Gr sunt câștigurile antenei de transmisie și recepție, λ este lungimea de undă și R este distanța dintre antene.
2. Principiul de măsurare a modelului de radiații
Modelul de radiație descrie distribuția puterii relative a energiei radiate sau primite de antenă în direcții diferite în spațiu. Este o reprezentare vizuală a directivității antenei.
Miez de măsurare: Sistemul de măsurare rotește poziționătorul care transportă Antena Sub Test (AUT) în timp ce înregistrează simultan puterea semnalului primit de antena de recepție în fiecare punct unghiular.
Parametri cheie: Analiza modelului de radiație produce câțiva parametri importanți:
Half-Power Beamwidth (HPBW): Lățimea unghiulară în care amplitudinea lobului principal scade la jumătate din valoarea sa maximă (-3dB).
Side-Lobe Level (SLL): Raportul dintre puterea maximă a lobului lateral și puterea maximă a lobului principal.
Polarizare: Măsurarea răspunsului antenei la diferite direcții de polarizare.
Procedura practică de operare: Protocolul de măsurare a camerei în opt trepte
O măsurătoare standard, precisă a antenei necesită respectarea strictă a următorilor pași pentru a asigura acuratețea și repetabilitatea datelor.
Calibrarea și configurarea instrumentului: Calibrarea strictă a parametrilor S a echipamentelor, cum ar fi analizatorul de rețea vectorială (VNA) este efectuată pentru a asigura potrivirea impedanței la porturile de măsurare.
Determinarea condițiilor de câmp îndepărtat: Asigurați-vă că distanța de testare R satisface condiția de câmp îndepărtat R ≥ 2D2 /λ . Aceasta este o condiție prealabilă pentru obținerea unor modele precise de câștig și radiație.
Instalarea antenei în curs de testare (AUT): Montați AUT pe poziționator folosind materiale de sprijin cu constantă dielectrică scăzută, asigurându-vă că centrul de fază al antenei este aliniat precis cu centrul de rotație al poziționarului.
Configurare și calibrare Standard Gain Horn (SGH): SGH servește ca punct de referință; este instalat cu precizie, iar datele sale cunoscute de câștig sunt introduse în software-ul de măsurare.
Radiation Pattern Data Acquisition: Setați dimensiunea pasului de rotație. Poziționătorul începe să se rotească de-a lungul axelor de azimut și elevație, iar sistemul înregistrează automat puterea semnalului primit, colectând date pentru cel puțin două plane reciproc perpendiculare.
Calculul câștigului antenei: Software-ul calculează automat câștigul absolut al AUT utilizând datele de putere primite din metoda de înlocuire, combinate cu Formula de transmisie Friis și câștigul cunoscut al SGH.
Post-procesarea și analiza datelor: datele brute sunt netezite și corectate (de exemplu, pentru pierderea cablului). Parametrii cheie precum HPBW, SLL și FBR sunt extrași automat.
Generarea unui raport de măsurare profesional: toți parametrii de măsurare, detaliile de configurare, condițiile de testare, starea de calibrare a echipamentului etc., sunt integrați pentru a forma un raport profesional complet și urmăribil.
Provocări și soluții: Asigurarea preciziei și fiabilității măsurătorilor
Chiar și într-o cameră anecoică ideală, asigurarea exactității și fiabilității datelor finale de măsurare a antenei necesită o manipulare tehnică specializată și un control strict al calității.
1. Eliminarea pierderilor de cablu și conector
Provocare: Cablurile și conectorii de alimentare introduc atenuarea (pierderea) semnalului, care poate afecta precizia valorii câștigului.
Soluție: Calibrarea portului și operațiunile de dezintegrare trebuie efectuate folosind VNA. Măsurând cu precizie pierderea cablului la frecvența de operare și scăzând-o din rezultatul final, datele de câștig sunt asigurate pentru a reflecta performanța intrinsecă a antenei.
2. Eroare în câmp îndepărtat și corecție în câmp apropiat
Provocare: Pentru antene mari sau măsurători de joasă frecvență, satisfacerea strictă a condițiilor de câmp îndepărtat poate necesita un spațiu de cameră nepractic de mare.
Solutii:
Sistem de testare a antenei cu rază compactă: utilizează un reflector parabolic pentru a modela fasciculul dintr-o sursă de câmp apropiat într-o undă cvasiplană, simulând condițiile de câmp îndepărtat într-o cameră anecoică mai mică.
Transformare câmp apropiat în câmp îndepărtat (NF-FF): Dacă doar măsurarea în câmp apropiat este fezabilă din cauza constrângerilor camerei, algoritmi matematici complecși (cum ar fi scanarea în câmp apropiat plană, cilindrice sau sferică) sunt utilizați pentru a calcula și a deriva modelul și câștigul echivalent de radiație în câmp îndepărtat.
3. Prevenirea împrăștierii poziționării și structurilor de susținere
Provocare: Componentele metalice utilizate pentru susținerea și rotirea AUT pot împrăștia unde electromagnetice, distorsionând modelul de radiație.
Solutii:
Utilizați constantă dielectrică scăzută, spumă cu pierderi reduse sau materiale din polistiren ca structuri de susținere a antenei.
Utilizați tehnica de scădere a fundalului camerei anecoice : câmpul de fundal (cu doar suport și poziționator) este măsurat mai întâi și apoi scăzut din măsurarea antenei pentru a purifica datele.
Concluzie și apel la acțiune
Măsurarea precisă a performanței antenei este piatra de temelie pentru a vă asigura că produsele dumneavoastră wireless au succes pe piață. Suntem bine versați în depășirea diferitelor provocări de testare, asigurându-ne că datele pe care le primiți sunt credibile, urmăribile și conforme cu standardele internaționale.
Aveți nevoie de date de testare a antenei de înaltă precizie, fără erori pentru a vă accelera lansarea produsului?
Avem camere anecoice de top și o echipă de ingineri profesioniști cu experiență.
Dacă este necesar, vă rugăm să ne contactați cât mai curând posibil!
