Na področju brezžične komunikacije je zmogljivost antene ključnega pomena za uspeh katere koli sistemske povezave. Brezhovna komora služi kot strokovno okolje za testiranje in je edina lokacija za natančno merjenje ojačanja antene in vzorca sevanja . Ta članek se bo poglobil v temeljna načela meritev v brezehoični komori, zagotovil popoln, praktičen postopek delovanja in razpravljal o ključnih tehnikah, ki so potrebne za zagotavljanje točnosti in zanesljivosti meritev, s čimer bodo vaši podatki o izdelku pomagali doseči večjo strokovnost in avtoriteto.
Zakaj je brezzvočna komora bistvena za merjenje antene?
Natančno merjenje ojačanja antene in vzorcev sevanja v realnem okolju zahteva odpravo vseh potencialnih motenj in simulacijo idealnega okolja prostega prostora.
1. Odprava zunanjih elektromagnetnih motenj (EMI)
Stene, strop in tla brezehoične komore so obdani s kovinsko zaščitno plastjo (običajno struktura Faradayeve kletke). Ta struktura učinkovito izolira zunanje elektromagnetne valove in radiofrekvenčne motnje (RFI), s čimer zagotavlja, da ima preskusno okolje izjemno nizek hrup v ozadju, tako da rezultati meritev odražajo samo resnično delovanje testirane antene (AUT).
2. Simulacija idealnega prostega prostora
Notranjost brezzvočne komore je obložena z veliko količino absorbirajočega materiala , tipično piramidalnih ali klinastih struktur, izdelanih iz poliuretanske pene z ogljikom. Ti materiali povečajo absorpcijo vpadnih elektromagnetnih valov, s čimer odpravijo odboje od sten, tal in stropa. To učinkovito simulira delovno okolje antene v idealnem prostem prostoru in preprečuje, da bi Multipath Fading motil podatke meritev.
Osnovna merilna načela: ojačanje in vzorec sevanja
Temeljito razumevanje fizičnega pomena in merilnih metod za ti dve metriki je temeljnega pomena za praktične operacije.
1. Načelo merjenja ojačanja antene
Dobiček antene je merilo sposobnosti antene, da koncentrira vhodno moč v določeni smeri. Predstavlja usmerjenost, ne ojačanje energije.
Opredelitev: ojačanje antene (G) je opredeljeno kot razmerje gostote moči, ki jo proizvede antena v največji smeri sevanja, v primerjavi z referenčno anteno (običajno idealna izotropna antena). Enota je običajno dBi.
Substitucijska metoda: To je najpogosteje uporabljena in zelo natančna metoda. Najprej se izmeri moč, ki jo prejme Standard Gain Horn (SGH). Nato se SGH nadomesti s testirano anteno (AUT) in ob nespremenjenih vseh drugih pogojih se izmeri moč, ki jo prejme AUT. S primerjavo dveh nizov podatkov je mogoče izpeljati dobiček AUT.
Teoretična osnova: Teoretična osnova za izračun ojačanja je Friisova formula za prenos , ki opisuje razmerje moči, ki se prenaša med dvema antenama.
kjer sta Pr in Pt sprejeta in oddana moč, Gt in Gr sta ojačanja oddajne in sprejemne antene, λ je valovna dolžina in R je razdalja med antenama.
2. Načelo merjenja vzorca sevanja
Vzorec sevanja prikazuje porazdelitev relativne moči energije, ki jo antena seva ali sprejema v različnih smereh v prostoru. Je vizualna predstavitev usmerjenosti antene.
Merilno jedro: Merilni sistem vrti pozicioner, ki nosi testirano anteno (AUT), hkrati pa beleži moč signala, ki ga sprejme sprejemna antena v vsaki kotni točki.
Ključni parametri: Analiza vzorcev sevanja daje več pomembnih parametrov:
Half-Power Beamwidth (HPBW): kotna širina, kjer amplituda glavnega žarka pade na polovico svoje največje vrednosti (-3dB).
Side-Lobe Level (SLL): Razmerje med največjo močjo stranskega klina in največjo močjo glavnega klina.
Polarizacija: Merjenje odziva antene na različne smeri polarizacije.
Praktični postopek delovanja: Protokol merjenja v komori v osmih korakih
Standardna, natančna meritev antene zahteva dosledno upoštevanje naslednjih korakov za zagotovitev točnosti in ponovljivosti podatkov.
Kalibracija in nastavitev instrumentov: Izvaja se stroga kalibracija S-parametrov opreme, kot je vektorski analizator omrežja (VNA), da se zagotovi ujemanje impedance na merilnih vratih.
Določanje pogojev daljnega polja: Zagotovite, da preskusna razdalja R izpolnjuje pogoj daljnega polja R ≥ 2D2 /λ . To je predpogoj za pridobitev natančnih vzorcev ojačanja in sevanja.
Namestitev testirane antene (AUT): Namestite AUT na pozicioner z uporabo podpornih materialov z nizko dielektrično konstanto, pri čemer zagotovite, da je fazno središče antene natančno poravnano z vrtilnim središčem pozicionerja.
Nastavitev in kalibracija standardnega ojačanja (SGH): SGH služi kot referenčno merilo; je natančno nameščen in njegovi znani podatki o ojačanju so vneseni v merilno programsko opremo.
Pridobivanje podatkov o vzorcu sevanja: nastavite velikost koraka vrtenja. Pozicioner se začne vrteti vzdolž azimutne in elevacijske osi, sistem pa samodejno beleži prejeto moč signala in zbira podatke za vsaj dve med seboj pravokotni ravnini.
Izračun ojačanja antene: programska oprema samodejno izračuna absolutni dobiček AUT z uporabo prejetih podatkov o moči iz substitucijske metode v kombinaciji s formulo prenosa Friis in znanim ojačanjem SGH.
Naknadna obdelava in analiza podatkov: neobdelani podatki so izravnani in popravljeni (npr. zaradi izgube kabla). Ključni parametri, kot so HPBW, SLL in FBR, so samodejno ekstrahirani.
Ustvarjanje profesionalnega poročila o meritvah: vsi merilni parametri, podrobnosti o nastavitvah, preskusni pogoji, status kalibracije opreme itd. so integrirani v popolno in sledljivo strokovno poročilo.
Izzivi in rešitve: Zagotavljanje točnosti in zanesljivosti meritev
Tudi v idealni brezzvočni komori zagotavljanje točnosti in zanesljivosti končnih podatkov meritev antene zahteva specializirano tehnično ravnanje in strog nadzor kakovosti.
1. Odpravljanje izgube kabla in priključka
Izziv: Napajalni kabli in priključki povzročajo oslabitev (izgubo) signala, kar lahko vpliva na natančnost vrednosti ojačanja.
Rešitev: Umerjanje vrat in operacije de-embedding je treba izvesti z VNA. Z natančnim merjenjem izgube kabla pri delovni frekvenci in odštevanjem od končnega rezultata je zagotovljeno, da podatki o ojačanju odražajo notranjo zmogljivost antene.
2. Napaka daljnega polja in popravek bližnjega polja
Izziv: Za velike antene ali nizkofrekvenčne meritve je lahko za strogo izpolnjevanje pogojev daljnega polja potreben nepraktično velik prostor komore.
rešitve:
Sistem za testiranje antene s kompaktnim dosegom: uporablja parabolični reflektor za oblikovanje žarka iz vira bližnjega polja v kvaziravninski val, ki simulira pogoje daljnega polja znotraj manjše odmevne komore.
Transformacija bližnjega polja v daljno polje (NF-FF): Če je zaradi omejitev komore izvedljivo le merjenje bližnjega polja, se za izračun in izpeljavo enakovrednega vzorca in ojačanja sevanja daljnega polja uporabijo zapleteni matematični algoritmi (kot je ravninsko, cilindrično ali sferično skeniranje bližnjega polja).
3. Preprečevanje razpršenosti pozicionerja in podporne strukture
Izziv: Kovinske komponente, ki se uporabljajo za podporo in vrtenje AUT, lahko razpršijo elektromagnetne valove in popačijo vzorec sevanja.
rešitve:
uporabite peno z nizko dielektrično konstanto, nizko izgubo ali polistiren . Za nosilne strukture antene
Uporabite tehniko odštevanja ozadja brezzvočne komore : najprej se izmeri polje ozadja (samo s stojalom in pozicionerjem), nato pa se odšteje od meritve antene, da se prečistijo podatki.
Zaključek in poziv k akciji
Natančna meritev zmogljivosti antene je temelj za zagotavljanje uspeha vaših brezžičnih izdelkov na trgu. Dobro smo usposobljeni za premagovanje različnih izzivov testiranja in zagotavljamo, da so podatki, ki jih prejmete, verodostojni, sledljivi in skladni z mednarodnimi standardi.
Ali potrebujete visoko natančne podatke o testiranju antene brez napak, da bi pospešili lansiranje vašega izdelka?
Imamo vrhunske brezhovne komore in ekipo izkušenih strokovnih inženirjev.
Če je potrebno, nas kontaktirajte čim prej!
