V oblasti bezdrôtovej komunikácie je výkon antény rozhodujúci pre úspech akéhokoľvek systémového spojenia. Bezodrazová komora slúži ako profesionálne testovacie prostredie a je jediným miestom na presné meranie zosilnenia antény a vzoru žiarenia . Tento článok sa ponorí do základných princípov meraní bezodrazovej komory, poskytne kompletný praktický prevádzkový postup a rozoberie kľúčové techniky potrebné na zabezpečenie presnosti a spoľahlivosti merania, čo pomôže vašim produktovým údajom dosiahnuť väčšiu profesionalitu a autoritu.
Prečo je anechoická komora nevyhnutná pre meranie antény?
Presné meranie zisku antény a vyžarovania v reálnom prostredí si vyžaduje elimináciu všetkých potenciálnych interferencií a simuláciu ideálneho prostredia voľného priestoru.
1. Odstránenie vonkajšieho elektromagnetického rušenia (EMI)
Steny, strop a podlaha anechoickej komory sú pokryté kovovou tieniacou vrstvou (typicky konštrukciou Faradayovej klietky). Táto štruktúra účinne izoluje vonkajšie elektromagnetické vlny a rádiofrekvenčné rušenie (RFI), čím zaisťuje, že testovacie prostredie má extrémne nízky šum pozadia, takže výsledky meraní odrážajú iba skutočný výkon testovanej antény (AUT).
2. Simulácia ideálneho voľného priestoru
Vnútro anechoickej komory je vystlané veľkým množstvom absorbujúceho materiálu , typicky pyramídových alebo klinovitých štruktúr vyrobených z polyuretánovej peny s uhlíkom. Tieto materiály maximalizujú absorpciu dopadajúcich elektromagnetických vĺn, čím eliminujú odrazy od stien, podlahy a stropu. To efektívne simuluje prevádzkové prostredie antény v ideálnom voľnom priestore a zabraňuje multipath Fading interferovať s nameranými údajmi.
Základné princípy merania: zisk a priebeh žiarenia
Dôkladné pochopenie fyzikálneho významu a metód merania pre tieto dve metriky je základom praktických operácií.
1. Princíp merania zisku antény
Zisk antény je mierou schopnosti antény sústrediť vstupný výkon v určitom smere. Predstavuje smerovosť, nie zosilnenie energie.
Definícia: Zisk antény (G) je definovaný ako pomer hustoty výkonu produkovaného anténou v jej maximálnom smere vyžarovania v porovnaní s referenčnou anténou (zvyčajne ideálnou izotropnou anténou). Jednotka je zvyčajne dBi.
Substitučná metóda: Toto je najbežnejšie používaná a vysoko presná metóda. Najprv sa meria výkon prijatý štandardným zosilňovacím rohom (SGH). Potom sa SGH nahradí testovanou anténou (AUT) a so všetkými ostatnými podmienkami udržiavanými konštantnými sa meria výkon prijímaný AUT. Porovnaním týchto dvoch súborov údajov možno odvodiť zisk AUT.
Teoretický základ: Teoretickým základom pre výpočet zisku je Friisov vzorec prenosu , ktorý popisuje pomer výkonu prenášaného medzi dvoma anténami.
kde Pr a Pt sú prijímaný a vysielaný výkon, Gt a Gr sú zisky vysielacej a prijímacej antény, λ je vlnová dĺžka a R je vzdialenosť medzi anténami.
2. Princíp merania vzoru žiarenia
Vyžarovací diagram znázorňuje distribúciu relatívnej sily energie vyžarovanej alebo prijatej anténou v rôznych smeroch v priestore. Je to vizuálna reprezentácia smerovosti antény.
Meracie jadro: Merací systém otáča polohovadlo nesúce testovanú anténu (AUT), pričom súčasne zaznamenáva silu signálu prijímaného prijímacou anténou v každom uhlovom bode.
Kľúčové parametre: Analýza vzoru žiarenia poskytuje niekoľko dôležitých parametrov:
Half-Power Beamwidth (HPBW): Uhlová šírka, pri ktorej amplitúda hlavného laloku klesne na polovicu svojej maximálnej hodnoty (-3dB).
Úroveň bočného laloka (SLL): Pomer maximálneho výkonu bočného laloku k maximálnemu výkonu hlavného laloku.
Polarizácia: Meranie odozvy antény na rôzne smery polarizácie.
Praktický operačný postup: Protokol merania s ôsmimi krokmi komory
Štandardné presné meranie antény vyžaduje prísne dodržiavanie nasledujúcich krokov, aby sa zabezpečila presnosť a opakovateľnosť údajov.
Kalibrácia a nastavenie prístroja: Na zabezpečenie prispôsobenia impedancie na meracích portoch sa vykonáva prísna kalibrácia S-parametrov zariadení, ako je napríklad vektorový sieťový analyzátor (VNA).
Určenie podmienok vzdialeného poľa: Zabezpečte, aby testovacia vzdialenosť R vyhovovala podmienke vzdialeného poľa R ≥ 2D2 /λ . To je predpoklad pre získanie presného zisku a radiačných vzorov.
Inštalácia testovanej antény (AUT): Namontujte AUT na polohovadlo pomocou podporných materiálov s nízkou dielektrickou konštantou, pričom sa uistite, že fázový stred antény je presne zarovnaný so stredom otáčania polohovadla.
Nastavenie a kalibrácia štandardného Gain Hornu (SGH): SGH slúži ako referenčný benchmark; je presne nainštalovaný a jeho známe údaje o zisku sa vložia do meracieho softvéru.
Radiation Pattern Data Acquisition: Nastavte veľkosť kroku otáčania. Polohovadlo sa začne otáčať pozdĺž osi azimutu a elevácie a systém automaticky zaznamenáva výkon prijatého signálu, pričom zbiera údaje pre najmenej dve navzájom kolmé roviny.
Výpočet zisku antény: Softvér automaticky vypočíta absolútny zisk AUT pomocou prijatých údajov o výkone zo substitučnej metódy v kombinácii s Friis Transmission Formula a známym ziskom SGH.
Spracovanie a analýza údajov: Nespracované údaje sa vyhladia a opravia (napr. pri strate kábla). Kľúčové parametre ako HPBW, SLL a FBR sa extrahujú automaticky.
Generovanie profesionálnej správy o meraní: Všetky parametre merania, detaily nastavenia, testovacie podmienky, stav kalibrácie zariadenia atď. sú integrované do kompletnej a sledovateľnej profesionálnej správy.
Výzvy a riešenia: Zabezpečenie presnosti a spoľahlivosti merania
Dokonca aj v ideálnej bezodrazovej komore si zabezpečenie presných a spoľahlivých údajov z konečných meraní antény vyžaduje špecializovanú technickú manipuláciu a prísnu kontrolu kvality.
1. Eliminácia straty kábla a konektora
Výzva: Napájacie káble a konektory zavádzajú útlm (stratu) signálu, ktorý môže ovplyvniť presnosť hodnoty zisku.
Riešenie: Kalibrácia portu a operácie odstránenia vloženia sa musia vykonať pomocou VNA. Presným meraním straty kábla pri prevádzkovej frekvencii a jej odčítaním od konečného výsledku sa zabezpečí, že údaje o zisku budú odrážať vlastný výkon antény.
2. Chyba vzdialeného poľa a korekcia blízkeho poľa
Výzva: Pre veľké antény alebo nízkofrekvenčné merania môže striktné splnenie podmienok vzdialeného poľa vyžadovať neprakticky veľký priestor v komore.
Riešenia:
Testovací systém kompaktnej antény: Využíva parabolický reflektor na tvarovanie lúča zo zdroja blízkeho poľa na kvázi rovinnú vlnu, simulujúc podmienky vzdialeného poľa v menšej anechoickej komore.
Transformácia z blízkeho poľa do ďalekého poľa (NF-FF): Ak je v dôsledku obmedzení komory možné len meranie v blízkom poli, na výpočet a odvodenie ekvivalentného vzoru žiarenia a zisku vo vzdialenom poli sa používajú zložité matematické algoritmy (ako je rovinné, valcové alebo sférické skenovanie blízkeho poľa).
3. Zabránenie rozptylu polohovača a nosnej konštrukcie
Výzva: Kovové komponenty používané na podporu a otáčanie AUT môžu rozptyľovať elektromagnetické vlny a skresľovať tak vyžarovací vzor.
Riešenia:
s nízkou dielektrickou konštantou a nízkou stratou . penové alebo polystyrénové materiály Ako nosné konštrukcie antény používajte
Využite techniku odčítania pozadia anechoickej komory : Najprv sa zmeria pole pozadia (iba so stojanom a polohovadlom) a potom sa odčíta od merania antény, aby sa údaje vyčistili.
Záver a výzva na akciu
Presné meranie výkonu antény je základným kameňom zabezpečenia úspechu vašich bezdrôtových produktov na trhu. Sme dobre oboznámení s prekonávaním rôznych testovacích problémov, pričom zabezpečujeme, aby údaje, ktoré dostávate, boli dôveryhodné, sledovateľné a v súlade s medzinárodnými štandardmi.
Potrebujete na urýchlenie uvedenia produktu na trh vysoko presné a bezchybné údaje o teste antény?
Máme špičkové anechoické komory a tím skúsených profesionálnych inžinierov.
V prípade potreby nás čo najskôr kontaktujte!
