Loftnetmæling er ferlið við að meta magn og greina frammistöðu og eiginleika loftnets. Með því að nota sérstakan prófunarbúnað og mælingaraðferðir mælum við aukningu, geislunarmynstur, standbylgjuhlutfall, tíðniviðbrögð og aðrar breytur loftnetsins til að sannreyna hvort hönnunarforskriftir loftnetsins uppfylli kröfurnar, athuga frammistöðu loftnetsins og koma með tillögur að úrbótum. Niðurstöður og gögn úr loftnetsmælingum er hægt að nota til að meta frammistöðu loftneta, fínstilla hönnun, bæta afköst kerfisins og veita leiðbeiningar og endurgjöf til loftnetsframleiðenda og forritaverkfræðinga.
Nauðsynlegur búnaður í loftnetsmælingum
Fyrir loftnetsprófun er mikilvægasta tækið VNA. Einfaldasta gerð VNA er 1-port VNA, sem er fær um að mæla viðnám loftnets.
Mæling á geislunarmynstri loftnets, styrk og skilvirkni er erfiðara og krefst miklu meiri búnaðar. Við munum kalla loftnetið sem á að mæla AUT, sem stendur fyrir Antenna Under Test. Nauðsynlegur búnaður fyrir loftnetsmælingar felur í sér:
Viðmiðunarloftnet - Loftnet með þekkta eiginleika (gaun, mynstur, osfrv.)
RF Power Sendir - Leið til að dæla orku inn í AUT [Loftnet í prófun]
Móttökukerfi - Þetta ákvarðar hversu mikið afl er tekið á móti viðmiðunarloftnetinu
Staðsetningarkerfi - Þetta kerfi er notað til að snúa prófunarloftnetinu miðað við upprunaloftnetið, til að mæla geislunarmynstrið sem fall af horninu.
Reikningarmynd af ofangreindum búnaði er sýnd á mynd 1.
Mynd 1. Skýringarmynd af nauðsynlegum loftnetsmælingarbúnaði.
Fjallað verður stuttlega um þessa þætti. Viðmiðunarloftnetið ætti að sjálfsögðu að geisla vel á æskilegri prófunartíðni. Viðmiðunarloftnet eru oft tvískautuð hornloftnet, þannig að hægt er að mæla lárétta og lóðrétta skautun á sama tíma.
Sendikerfið ætti að geta gefið út stöðugt þekkt aflstig. Úttakstíðnin ætti líka að vera stillanleg (veljanleg) og þokkalega stöðug (stöðug þýðir að tíðnin sem þú færð frá sendinum er nálægt þeirri tíðni sem þú vilt, breytist ekki mikið eftir hitastigi). Sendirinn ætti að innihalda mjög litla orku á öllum öðrum tíðnum (það verður alltaf einhver orka fyrir utan æskilega tíðni, en það ætti ekki að vera mikil orka við harmonikk, til dæmis).
Móttökukerfið þarf einfaldlega að ákvarða hversu mikið afl fæst frá prófunarloftnetinu. Þetta er hægt að gera með einföldum aflmæli, sem er tæki til að mæla RF (radio frequency) afl og er hægt að tengja beint við loftnetstengurnar í gegnum flutningslínu (svo sem kóax snúru með N-gerð eða SMA tengjum). Venjulega er móttakarinn 50 Ohm kerfi, en getur verið með mismunandi viðnám ef tilgreint er.
Athugaðu að senda/móttökukerfið er oft skipt út fyrir VNA. S21 mæling sendir tíðni út úr höfn 1 og skráir móttekið afl á höfn 2. Þess vegna hentar VNA vel í þetta verkefni; þó er það ekki eina aðferðin til að framkvæma þetta verkefni.
Staðsetningarkerfið stjórnar stefnu prófunarloftnetsins. Þar sem við viljum mæla geislunarmynstur prófunarloftnetsins sem fall af horni (venjulega í kúlulaga hnit), þurfum við að snúa prófunarloftnetinu þannig að uppspretta loftnetið lýsi upp prófunarloftnetið frá öllum mögulegum sjónarhornum. Staðsetningarkerfið er notað í þessu skyni. Á mynd 1 sýnum við AUT sem er snúið. Athugaðu að það eru margar leiðir til að framkvæma þessa snúning; stundum er viðmiðunarloftnetinu snúið og stundum er bæði viðmiðunarloftnetinu og AUT snúið.
Nú þegar við höfum allan nauðsynlegan búnað getum við rætt hvar á að gera mælingarnar.
Hvar er góður staður fyrir loftnetsmælingar okkar? Kannski myndirðu vilja gera þetta í bílskúrnum þínum, en spegilmyndir frá veggjum, loftum og gólfi myndu gera mælingar þínar ónákvæmar. Kjörinn staðsetning til að framkvæma loftnetsmælingar er einhvers staðar í geimnum, þar sem engar endurskin geta átt sér stað. Hins vegar, vegna þess að geimferðir eru óhóflega dýrar um þessar mundir, munum við einbeita okkur að mælistöðum sem eru á yfirborði jarðar. Anechoic Chamber er hægt að nota til að einangra loftnetsprófunaruppsetninguna á meðan það gleypir endurkastaða orku með RF-gleypandi froðu.
Free Space Ranges (Anechoic Chambers)
Free space ranges eru loftnetsmælingar sem eru hannaðir til að líkja eftir mælingum sem gerðar yrðu í geimnum. Það er, allar endurkastaðar bylgjur frá nálægum hlutum og jörðu (sem eru óæskilegar) eru bældar eins mikið og hægt er. Vinsælustu lausu rýmin eru hljóðlaus hólf, hækkuð svið og þétt svið.
Óhræddir hólmar
Óvirk hólf eru loftnetssvið innanhúss. Veggir, loft og gólf eru klædd sérstöku rafsegulbylgjudeyfandi efni. Innanhússvið eru æskileg vegna þess að prófunaraðstæður geta verið miklu strangari stjórnað en útisviðum. Efnið er líka oft hnöttótt í lögun, sem gerir þessi hólf nokkuð áhugavert að sjá. Töfrandi þríhyrningsformin eru hönnuð þannig að það sem endurkastast frá þeim hefur tilhneigingu til að dreifast í tilviljanakenndar áttir og það sem lagt er saman úr öllum tilviljanakenndu endurspeglum hefur tilhneigingu til að bætast saman ósamhengi og er þannig bælt frekar niður. Mynd af hljóðlausu hólfi er sýnd á eftirfarandi mynd, ásamt nokkrum prófunarbúnaði:
(Myndin sýnir RFMISO loftnetsprófið)
Gallinn við hljóðlaus hólf er að þau þurfa oft að vera nokkuð stór. Oft þurfa loftnet að vera að minnsta kosti nokkrar bylgjulengdir frá hvort öðru til að líkja eftir fjarsviðsaðstæðum. Þess vegna þurfum við mjög stór hólf fyrir lægri tíðni með stórar bylgjulengdir, en kostnaður og hagnýtar takmarkanir takmarka oft stærð þeirra. Vitað er að sum verktakafyrirtæki í varnarmálum sem mæla ratsjárþversnið stórra flugvéla eða annarra hluta eru með hljóðlausa hólfa á stærð við körfuboltavelli, þó það sé ekki venjulegt. Háskólar með hljóðlaus hólf hafa venjulega hólf sem eru 3-5 metrar á lengd, breidd og hæð. Vegna stærðartakmarkana og vegna þess að RF gleypandi efni virkar venjulega best við UHF og hærra, eru hljóðlaus hólf oftast notuð fyrir tíðni yfir 300 MHz.
Hækkuð svið
Hækkuð svið eru útisvæði. Í þessari uppsetningu eru uppsprettan og loftnetið sem verið er að prófa sett upp fyrir ofan jörðina. Þessi loftnet geta verið á fjöllum, turnum, byggingum eða hvar sem maður finnur að það hentar. Þetta er oft gert fyrir mjög stór loftnet eða á lágri tíðni (VHF og neðar, <100 MHz) þar sem mælingar innanhúss væru óleysanlegar. Grunnmyndin yfir hækkuðu svið er sýnd á mynd 2.
Mynd 2. Mynd af hækkuðu sviði.
Upprunaloftnetið (eða viðmiðunarloftnetið) er ekki endilega í hærri hæð en prófunarloftnetið, ég sýndi það bara þannig hér. Sjónlínan (LOS) á milli loftnetanna tveggja (sýnd með svörtum geisla á mynd 2) verður að vera óhindrað. Öll önnur endurskin (svo sem rauði geislinn sem endurkastast frá jörðu) eru óæskileg. Fyrir hækkuð svið, þegar staðsetning uppsprettu og prófunarloftnets hefur verið ákvörðuð, ákvarða prófunaraðilar hvar umtalsverðar endurskin munu eiga sér stað og reyna að lágmarka endurkast frá þessum flötum. Oft er rf-gleypandi efni notað í þessum tilgangi, eða annað efni sem sveigir geislana frá prófunarloftnetinu.
Fyrirferðarlítil svið
Uppsprettuloftnetið verður að vera komið fyrir í ysta sviði prófunarloftnetsins. Ástæðan er sú að bylgjan sem prófunarloftnetið berst ætti að vera flugbylgja fyrir hámarks nákvæmni. Þar sem loftnet geisla frá sér kúlubylgjur þarf loftnetið að vera nógu langt þannig að bylgjan sem geislað er frá upprunaloftnetinu sé um það bil planbylgja - sjá mynd 3.
Mynd 3. Uppspretta loftnet gefur frá sér bylgju með kúlulaga bylgjuhlið.
Hins vegar, fyrir innandyra hólf, er oft ekki nægur aðskilnaður til að ná þessu. Ein aðferð til að laga þetta vandamál er í gegnum þétt svið. Í þessari aðferð er uppspretta loftneti beint að endurskinsmerki, sem lögun hans er hönnuð til að endurspegla kúlubylgjuna á nokkurn veginn planan hátt. Þetta er mjög svipað meginreglunni sem uppþvottaloftnet starfar eftir. Grunnaðgerðin er sýnd á mynd 4.
Mynd 4. Compact Range - kúlubylgjur frá upprunaloftnetinu endurkastast þannig að þær séu planar (samræmdar).
Venjulega er óskað eftir að lengd fleygbogans sé nokkrum sinnum stærri en prófunarloftnetið. Uppsprettuloftnetið á mynd 4 er á móti endurkastinu þannig að það er ekki í vegi fyrir endurkastuðum geislum. Einnig þarf að gæta varúðar til að halda allri beinni geislun (gagnkvæm tenging) frá upptökuloftnetinu að prófunarloftnetinu.
Pósttími: Jan-03-2024
