Inom området trådlös kommunikation är antennprestanda avgörande för framgången för alla systemlänkar. The Anechoic Chamber fungerar som den professionella testmiljön och är den enda platsen för exakt mätning av antennförstärkning och strålningsmönster . Den här artikeln kommer att fördjupa sig i kärnprinciperna för ekofria kammarmätningar, tillhandahålla en komplett, praktisk operationsprocedur och diskutera de nyckeltekniker som är nödvändiga för att säkerställa mätnoggrannhet och tillförlitlighet, vilket hjälper din produktdata att uppnå större professionalism och auktoritet.
Varför är en ekofri kammare nödvändig för antennmätning?
Exakt mätning av antennförstärkning och strålningsmönster i en verklig miljö kräver eliminering av alla potentiella störningar och simulering av en idealisk frirumsmiljö.
1. Eliminering av extern elektromagnetisk störning (EMI)
Väggarna, taket och golvet i den ekofria kammaren är omslutna av ett metalliskt skärmskikt (vanligtvis en Faraday-burstruktur). Denna struktur isolerar effektivt externa elektromagnetiska vågor och radiofrekvensstörningar (RFI), vilket säkerställer att testmiljön har extremt lågt bakgrundsbrus så att mätresultaten endast återspeglar den verkliga prestandan hos Antenna Under Test (AUT).
2. Simulering av idealiskt ledigt utrymme
Det inre av den ekofria kammaren är fodrad med en stor mängd absorberande material , typiskt pyramidformade eller kilformade strukturer gjorda av kolfyllt polyuretanskum. Dessa material maximerar absorptionen av infallande elektromagnetiska vågor och eliminerar därigenom reflektioner från väggar, golv och tak. Detta simulerar effektivt antennens driftsmiljö i idealiskt ledigt utrymme och förhindrar att Multipath Fading stör mätdata.
Kärnmätprinciper: förstärkning och strålningsmönster
En grundlig förståelse av den fysiska betydelsen och mätmetoderna för dessa två mått är grundläggande för praktiska operationer.
1. Princip för mätning av antennförstärkning
Antennförstärkning är ett mått på en antenns förmåga att koncentrera ineffekt i en specifik riktning. Det representerar riktverkan, inte energiförstärkning.
Definition: Antennförstärkning (G) definieras som förhållandet mellan den effekttäthet som produceras av antennen i dess maximala strålningsriktning jämfört med en referensantenn (vanligtvis en idealisk isotropisk antenn). Enheten är vanligtvis dBi.
Substitutionsmetod: Detta är den mest använda och mycket exakta metoden. Först mäts effekten som tas emot av ett Standard Gain Horn (SGH). Sedan ersätts SGH med Antenna Under Test (AUT), och med alla andra förhållanden konstanta, mäts effekten som tas emot av AUT. Genom att jämföra de två uppsättningarna av data kan förstärkningen av AUT härledas.
Teoretisk grund: Den teoretiska grunden för förstärkningsberäkning är Friis Transmission Formula , som beskriver effektförhållandet som överförs mellan två antenner.
där Pr och Pt är den mottagna och sända effekten, Gt och Gr är den sändande och mottagande antennförstärkningen, λ är våglängden och R är avståndet mellan antennerna.
2. Princip för mätning av strålningsmönster
Strålningsmönstret visar den relativa styrkefördelningen av energi som utstrålas eller tas emot av antennen i olika riktningar i rymden. Det är en visuell representation av antennens riktning.
Mätkärna: Mätsystemet roterar lägesställaren som bär antennen under test (AUT) samtidigt som den registrerar signalstyrkan som tas emot av mottagningsantennen vid varje vinkelpunkt.
Nyckelparametrar: Analys av strålningsmönster ger flera viktiga parametrar:
Half-Power Beamwidth (HPBW): Den vinkelbredd där huvudlobens amplitud sjunker till hälften av dess maximala värde (-3dB).
Sidolobsnivå (SLL): Förhållandet mellan sidolobens maximala effekt och huvudlobens maximala effekt.
Polarisation: Mätning av antennens svar på olika polarisationsriktningar.
Praktisk driftprocedur: Åttastegskammarmätningsprotokollet
En standard, exakt antennmätning kräver strikt efterlevnad av följande steg för att säkerställa datanoggrannhet och repeterbarhet.
Instrumentkalibrering och -inställning: Strikt S-parameterkalibrering av utrustning som Vector Network Analyzer (VNA) utförs för att säkerställa impedansmatchning vid mätportarna.
Fastställande av fjärrfältsförhållanden: Se till att testavståndet R uppfyller fjärrfältsvillkoret R ≥ 2D2 /λ . Detta är en förutsättning för att erhålla korrekta förstärknings- och strålningsmönster.
Installation av antenn under test (AUT): Montera AUT på lägesställaren med hjälp av stödmaterial med låg dielektricitetskonstant, och säkerställ att antennens fascentrum är exakt i linje med lägesställarens rotationscentrum.
Standard Gain Horn (SGH) Inställning och kalibrering: SGH fungerar som referensriktmärke; den är exakt installerad och dess kända förstärkningsdata matas in i mätprogramvaran.
Datainsamling av strålningsmönster: Ställ in rotationsstegstorleken. Positioneraren börjar rotera längs azimut- och elevationsaxlarna, och systemet registrerar automatiskt den mottagna signaleffekten och samlar in data för minst två inbördes vinkelräta plan.
Antennförstärkningsberäkning: Programvaran beräknar automatiskt AUT:s absoluta förstärkning med hjälp av mottagna effektdata från substitutionsmetoden, kombinerat med Friis Transmission Formula och SGH:s kända förstärkning.
Efterbearbetning och analys av data: Rådata jämnas ut och korrigeras (t.ex. för kabelförlust). Nyckelparametrar som HPBW, SLL och FBR extraheras automatiskt.
Generering av en professionell mätrapport: Alla mätparametrar, inställningsdetaljer, testförhållanden, utrustningskalibreringsstatus, etc., är integrerade för att bilda en komplett och spårbar professionell rapport.
Utmaningar och lösningar: Säkerställa mätnoggrannhet och tillförlitlighet
Även i en idealisk ekofri kammare krävs specialiserad teknisk hantering och strikt kvalitetskontroll för att säkerställa att den slutliga antennmätdatan är korrekt och tillförlitlig.
1. Eliminera kabel- och kontaktförluster
Utmaning: Matarkablar och kontakter introducerar signaldämpning (förlust), vilket kan påverka förstärkningsvärdets precision.
Lösning: Portkalibrering och de-inbäddning måste utföras med VNA. Genom att noggrant mäta kabelförlusten vid driftsfrekvensen och subtrahera den från det slutliga resultatet, säkerställs att förstärkningsdata återspeglar antennens inneboende prestanda.
2. Far-Field Error och Near-Field Correction
Utmaning: För stora antenner eller lågfrekventa mätningar kan det krävas ett opraktiskt stort kammarutrymme för att strikt uppfylla fjärrfältsvillkoren.
Lösningar:
Compact Range Antenn Test System: Använder en parabolisk reflektor för att forma strålen från en närfältskälla till en kvasiplan våg, som simulerar fjärrfältsförhållanden i en mindre ekofri kammare.
Transformation från nära fält till långt fält (NF-FF): Om endast närfältsmätning är möjlig på grund av kammarbegränsningar, används komplexa matematiska algoritmer (såsom plan, cylindrisk eller sfärisk närfältsskanning) för att beräkna och härleda det ekvivalenta fjärrfältsstrålningsmönstret och förstärkningen.
3. Förhindra spridning av positionerings- och stödstrukturer
Utmaning: Metallkomponenter som används för att stödja och rotera AUT kan sprida elektromagnetiska vågor och förvränga strålningsmönstret.
Lösningar:
Använd låg dielektricitetskonstant, lågförlustskum eller polystyrenmaterial som antennstödstrukturer.
Använd den ekofria kammarens bakgrundssubtraktionsteknik : Bakgrundsfältet (med endast stativet och lägesställaren) mäts först och subtraheras sedan från antennmätningen för att rena data.
Slutsats och uppmaning till handling
Noggrann antennprestandamätning är hörnstenen för att säkerställa att dina trådlösa produkter lyckas på marknaden. Vi är väl bevandrade i att övervinna olika testutmaningar, för att säkerställa att den data du får är trovärdig, spårbar och kompatibel med internationella standarder.
Behöver du högprecision, felfri antenntestdata för att påskynda din produktlansering?
Vi har ekofria kammare av högsta klass och ett team av erfarna professionella ingenjörer.
Vid behov, kontakta oss så snart som möjligt!
