Trong lĩnh vực truyền thông không dây, hiệu suất của ăng-ten rất quan trọng đối với sự thành công của bất kỳ liên kết hệ thống nào. Phòng không phản xạ đóng vai trò là môi trường thử nghiệm chuyên nghiệp và là địa điểm duy nhất để đo chính xác Độ lợi Ăng-ten và Mẫu bức xạ . Bài viết này sẽ đi sâu vào các nguyên tắc cốt lõi của phép đo buồng chống phản xạ, cung cấp quy trình vận hành thực tế, đầy đủ và thảo luận về các kỹ thuật chính cần thiết để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của phép đo, giúp dữ liệu sản phẩm của bạn đạt được tính chuyên nghiệp và uy tín cao hơn.
Tại sao buồng không phản xạ lại cần thiết cho việc đo ăng-ten?
Việc đo chính xác mức tăng ăng-ten và các mẫu bức xạ trong môi trường thế giới thực đòi hỏi phải loại bỏ mọi nhiễu tiềm ẩn và mô phỏng môi trường không gian tự do lý tưởng.
1. Loại bỏ nhiễu điện từ bên ngoài (EMI)
Các bức tường, trần và sàn của buồng không phản xạ được bao bọc bởi một lớp chắn kim loại (điển hình là cấu trúc lồng Faraday). Cấu trúc này cách ly hiệu quả sóng điện từ bên ngoài và nhiễu tần số vô tuyến (RFI), đảm bảo môi trường thử nghiệm có nhiễu nền cực thấp để kết quả đo chỉ phản ánh hiệu suất thực của Ăng-ten đang được thử nghiệm (AUT).
2. Mô phỏng không gian trống lý tưởng
Bên trong buồng không phản xạ được lót một lượng lớn Vật liệu hấp thụ , thường là các cấu trúc hình kim tự tháp hoặc hình nêm làm bằng bọt polyurethane chứa cacbon. Những vật liệu này tối đa hóa khả năng hấp thụ sóng điện từ tới, từ đó loại bỏ phản xạ từ tường, sàn và trần nhà. Điều này mô phỏng hiệu quả môi trường hoạt động của ăng-ten trong không gian trống lý tưởng và ngăn chặn Fading đa đường gây nhiễu dữ liệu đo.
Nguyên tắc đo cốt lõi: Độ khuếch đại và mô hình bức xạ
Sự hiểu biết thấu đáo về ý nghĩa vật lý và phương pháp đo lường của hai số liệu này là nền tảng cho hoạt động thực tế.
1. Nguyên lý đo độ lợi anten
Độ lợi anten là thước đo khả năng tập trung công suất đầu vào của anten theo một hướng cụ thể. Nó đại diện cho sự định hướng chứ không phải sự khuếch đại năng lượng.
Định nghĩa: Độ lợi anten (G) được định nghĩa là tỷ lệ giữa mật độ công suất do anten tạo ra theo hướng bức xạ cực đại của nó so với anten tham chiếu (thường là anten đẳng hướng lý tưởng). Đơn vị thường là dBi.
Phương pháp thay thế: Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất và có độ chính xác cao. Đầu tiên, đo công suất mà còi tăng âm tiêu chuẩn (SGH) nhận được. Sau đó, SGH được thay thế bằng Ăng-ten đang được kiểm tra (AUT) và với tất cả các điều kiện khác được giữ không đổi, công suất mà AUT nhận được sẽ được đo. Bằng cách so sánh hai bộ dữ liệu, có thể tính được mức tăng của AUT.
Cơ sở lý thuyết: Cơ sở lý thuyết để tính toán độ lợi là Công thức truyền Friis , mô tả mối quan hệ công suất được truyền giữa hai ăng-ten.
trong đó Pr và Pt là công suất thu và phát, Gt và Gr là độ lợi anten phát và thu, λ là bước sóng và R là khoảng cách giữa các anten.
2. Nguyên lý đo mẫu bức xạ
Mẫu bức xạ mô tả sự phân bố cường độ tương đối của năng lượng được ăng-ten bức xạ hoặc thu theo các hướng khác nhau trong không gian. Nó là sự thể hiện trực quan về tính định hướng của ăng-ten.
Lõi đo: Hệ thống đo quay bộ định vị mang Ăng-ten đang được kiểm tra (AUT) đồng thời ghi lại cường độ tín hiệu mà ăng-ten thu nhận được tại mỗi điểm góc.
Các thông số chính: Phân tích mẫu bức xạ mang lại một số thông số quan trọng:
Độ rộng chùm tia nửa công suất (HPBW): Độ rộng góc trong đó biên độ của búp chính giảm xuống một nửa giá trị tối đa của nó (-3dB).
Mức thùy bên (SLL): Tỷ lệ giữa công suất tối đa của thùy bên và công suất tối đa của thùy chính.
Phân cực: Đo phản ứng của ăng-ten theo các hướng phân cực khác nhau.
Quy trình vận hành thực tế: Quy trình đo buồng tám bước
Phép đo ăng-ten tiêu chuẩn, chính xác đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt các bước sau để đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại của dữ liệu.
Hiệu chuẩn và thiết lập thiết bị: nghiêm ngặt Hiệu chuẩn tham số S của thiết bị như Máy phân tích mạng vectơ (VNA) được thực hiện để đảm bảo khớp trở kháng tại các cổng đo.
Xác định điều kiện trường xa: Đảm bảo khoảng cách đo R thỏa mãn điều kiện trường xa R ≥ 2D2 /λ . Đây là điều kiện tiên quyết để có được các mẫu bức xạ và mức khuếch đại chính xác.
Lắp đặt ăng-ten đang thử nghiệm (AUT): Gắn AUT lên bộ định vị bằng vật liệu hỗ trợ có hằng số điện môi thấp, đảm bảo tâm pha của ăng-ten được căn chỉnh chính xác với tâm quay của bộ định vị.
Thiết lập và hiệu chỉnh Standard Gain Horn (SGH): SGH đóng vai trò là điểm chuẩn tham chiếu; nó được cài đặt chính xác và dữ liệu khuếch đại đã biết của nó được nhập vào phần mềm đo lường.
Thu thập dữ liệu mẫu bức xạ: Đặt kích thước bước xoay. Bộ định vị bắt đầu quay dọc theo trục phương vị và trục độ cao, đồng thời hệ thống tự động ghi lại công suất tín hiệu nhận được, thu thập dữ liệu cho ít nhất hai mặt phẳng vuông góc với nhau.
Tính toán mức tăng ăng-ten: Phần mềm tự động tính toán mức tăng tuyệt đối của AUT bằng cách sử dụng dữ liệu công suất nhận được từ phương pháp thay thế, kết hợp với Công thức truyền Friis và mức tăng đã biết của SGH.
Phân tích và xử lý sau dữ liệu: Dữ liệu thô được làm mịn và sửa (ví dụ: mất cáp). Các thông số chính như HPBW, SLL và FBR được trích xuất tự động.
Tạo Báo cáo Đo lường Chuyên nghiệp: Tất cả các thông số đo lường, chi tiết thiết lập, điều kiện kiểm tra, trạng thái hiệu chuẩn thiết bị, v.v., đều được tích hợp để tạo thành một báo cáo chuyên nghiệp đầy đủ và có thể theo dõi.
Những thách thức và giải pháp: Đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của phép đo
Ngay cả trong buồng không phản xạ lý tưởng, việc đảm bảo dữ liệu đo ăng-ten cuối cùng là chính xác và đáng tin cậy đòi hỏi phải xử lý kỹ thuật chuyên biệt và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.
1. Loại bỏ hiện tượng mất cáp và đầu nối
Thách thức: Cáp trung chuyển và đầu nối gây ra sự suy giảm (tổn hao) tín hiệu, điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của giá trị khuếch đại.
Giải pháp: Các hoạt động hiệu chỉnh và cổng gỡ nhúng phải được thực hiện bằng VNA. Bằng cách đo chính xác suy hao cáp ở tần số hoạt động và trừ nó khỏi kết quả cuối cùng, dữ liệu khuếch đại được đảm bảo phản ánh hiệu suất nội tại của ăng-ten.
2. Lỗi trường xa và hiệu chỉnh trường gần
Thách thức: Đối với các ăng-ten lớn hoặc các phép đo tần số thấp, việc đáp ứng nghiêm ngặt điều kiện trường xa có thể yêu cầu không gian buồng lớn đến mức không thực tế.
Giải pháp:
Hệ thống kiểm tra ăng-ten phạm vi nhỏ gọn: Sử dụng gương phản xạ parabol để định hình chùm tia từ nguồn trường gần thành sóng bán phẳng, mô phỏng các điều kiện trường xa trong buồng không phản xạ nhỏ hơn.
Chuyển đổi từ trường gần sang trường xa (NF-FF): Nếu chỉ phép đo trường gần khả thi do hạn chế của buồng, thì các thuật toán toán học phức tạp (chẳng hạn như quét trường gần phẳng, hình trụ hoặc hình cầu) được sử dụng để tính toán và rút ra mô hình và mức tăng bức xạ trường xa tương đương.
3. Ngăn chặn sự phân tán của bộ định vị và cấu trúc hỗ trợ
Thách thức: Các thành phần kim loại được sử dụng để đỡ và xoay AUT có thể phân tán sóng điện từ, làm biến dạng dạng bức xạ.
Giải pháp:
Sử dụng có hằng số điện môi thấp, tổn thất thấp vật liệu polystyrene hoặc bọt làm cấu trúc đỡ ăng-ten.
Sử dụng kỹ thuật Trừ nền buồng phản xạ : Trường nền (chỉ có chân đế và bộ định vị) được đo trước tiên, sau đó được trừ đi khỏi phép đo ăng-ten để tinh lọc dữ liệu.
Kết luận và kêu gọi hành động
Đo lường hiệu suất ăng-ten chính xác là nền tảng để đảm bảo sản phẩm không dây của bạn thành công trên thị trường. Chúng tôi rất thành thạo trong việc vượt qua các thách thức thử nghiệm khác nhau, đảm bảo rằng dữ liệu bạn nhận được là đáng tin cậy, có thể theo dõi và tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế.
Bạn có yêu cầu dữ liệu kiểm tra ăng-ten có độ chính xác cao, không có lỗi để đẩy nhanh quá trình ra mắt sản phẩm của mình không?
Chúng tôi sở hữu các buồng tiêu âm hàng đầu và đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp giàu kinh nghiệm.
Nếu có nhu cầu hãy liên hệ với chúng tôi trong thời gian sớm nhất!
