LoftnetMæling er ferlið við að meta og greina magnbundið afköst og eiginleika loftnets. Með því að nota sérstakan prófunarbúnað og mæliaðferðir mælum við magn, geislunarmynstur, stöðubylgjuhlutfall, tíðnisvörun og aðra þætti loftnetsins til að staðfesta hvort hönnunarforskriftir loftnetsins uppfylli kröfur, athuga afköst loftnetsins og veita tillögur að úrbótum. Niðurstöður og gögn úr loftnetsmælingum er hægt að nota til að meta afköst loftnets, hámarka hönnun, bæta kerfisafköst og veita leiðbeiningar og endurgjöf til loftnetsframleiðenda og forritaverkfræðinga.
Nauðsynlegur búnaður í loftnetsmælingum
Til að prófa loftnet er VNA-tæki mikilvægast. Einfaldasta gerðin af VNA er eins tengis VNA, sem getur mælt viðnám loftnets.
Það er erfiðara að mæla geislunarmynstur, ávinning og skilvirkni loftnets og það krefst mun meiri búnaðar. Við munum kalla loftnetið sem á að mæla AUT, sem stendur fyrir Antenna Under Test. Nauðsynlegur búnaður fyrir loftnetsmælingar er meðal annars:
Viðmiðunarloftnet - Loftnet með þekktum eiginleikum (hagnaður, mynstur o.s.frv.)
RF-aflsendandi - Leið til að sprauta orku inn í AUT [Loftnet til prófunar]
Móttökukerfi - Þetta ákvarðar hversu mikið afl viðmiðunarloftnetið tekur við
Staðsetningarkerfi - Þetta kerfi er notað til að snúa prófunarloftnetinu miðað við upprunaloftnetið, til að mæla geislunarmynstrið sem fall af horninu.
Blokkrit af ofangreindum búnaði er sýnt á mynd 1.
Mynd 1. Skýringarmynd af nauðsynlegum mælibúnaði fyrir loftnet.
Þessir þættir verða ræddir stuttlega. Viðmiðunarloftnetið ætti auðvitað að geisla vel á þeirri prófunartíðni sem óskað er eftir. Viðmiðunarloftnet eru oft tvípóluð hornloftnet, þannig að hægt sé að mæla lárétta og lóðrétta skautun á sama tíma.
Sendikerfið ætti að geta sent frá sér stöðugt þekkt afl. Útgangstíðnin ætti einnig að vera stillanleg (veljanleg) og nokkuð stöðug (stöðugt þýðir að tíðnin sem þú færð frá sendinum er nálægt þeirri tíðni sem þú vilt, breytist ekki mikið með hitastigi). Sendirinn ætti að innihalda mjög litla orku á öllum öðrum tíðnum (það verður alltaf einhver orka utan æskilegrar tíðni, en það ætti ekki að vera mikil orka á yfirtónum, til dæmis).
Móttökukerfið þarf einfaldlega að ákvarða hversu mikið afl berst frá prófunarloftnetinu. Þetta er hægt að gera með einföldum aflmæli, sem er tæki til að mæla RF (útvarpsbylgjur) afl og hægt er að tengja beint við loftnetstengi í gegnum sendilínu (eins og koaxstreng með N-gerð eða SMA tengjum). Venjulega er móttakarinn 50 Ohm kerfi, en getur verið með aðra viðnám ef það er tilgreint.
Athugið að senda-/móttökukerfið er oft skipt út fyrir VNA. S21 mæling sendir tíðni út úr tengi 1 og skráir móttekið afl í tengi 2. Þess vegna hentar VNA vel í þetta verkefni; það er þó ekki eina aðferðin til að framkvæma þetta verkefni.
Staðsetningarkerfið stýrir stefnu prófunarloftnetsins. Þar sem við viljum mæla geislunarmynstur prófunarloftnetsins sem fall af horni (venjulega í kúlulaga hnitum), þurfum við að snúa prófunarloftnetinu þannig að upprunaloftnetið lýsi upp það frá öllum mögulegum sjónarhornum. Staðsetningarkerfið er notað í þessu skyni. Á mynd 1 sýnum við AUT snúna. Athugið að það eru margar leiðir til að framkvæma þessa snúning; stundum er viðmiðunarloftnetið snúið og stundum eru bæði viðmiðunar- og AUT-loftnetin snún.
Nú þegar við höfum allan nauðsynlegan búnað getum við rætt um hvar við eigum að framkvæma mælingarnar.
Hvar er góður staður fyrir loftnetsmælingar okkar? Kannski viltu gera þetta í bílskúrnum þínum, en endurkast frá veggjum, loftum og gólfi myndi gera mælingarnar ónákvæmar. Kjörinn staður til að framkvæma loftnetsmælingar er einhvers staðar úti í geimnum, þar sem engin endurkast geta átt sér stað. Hins vegar, þar sem geimferðir eru óheyrilega dýrar um þessar mundir, munum við einbeita okkur að mælingastaði sem eru á yfirborði jarðar. Hægt er að nota bergmálslausan hólf til að einangra loftnetsprófunarbúnaðinn á meðan endurkastaður orka er gleypinn með RF-gleypandi froðu.
Frjálsar sviðsskotsvæði (bergmlausir hólf)
Frírýmismælingar eru staðsetningar fyrir loftnet sem eru hannaðar til að líkja eftir mælingum sem yrðu framkvæmdar í geimnum. Það er að segja, allar endurkastbylgjur frá nálægum hlutum og jörðu niðri (sem eru óæskilegar) eru bæltar eins mikið og mögulegt er. Algengustu frírýmismælingarnar eru bergmálslausar mælingar, upphækkaðar mælingar og þjöppuð mælingar.
Bergmálslausir hólf
Bergmálslausir hólf eru loftnetssvæði innanhúss. Veggir, loft og gólf eru klædd sérstöku efni sem gleypir rafsegulbylgjur. Loftnetssvæði innanhúss eru æskileg vegna þess að prófunarskilyrðin geta verið mun strangara en á loftnetssvæðum utandyra. Efnið er oft einnig ójöfn í lögun, sem gerir þessi hólf nokkuð áhugaverð að sjá. Ójöfnu þríhyrningarnir eru hannaðir þannig að það sem endurkastast frá þeim hefur tilhneigingu til að dreifast í handahófskenndar áttir, og það sem bætist saman úr öllum handahófskenndum endurspeglunum hefur tilhneigingu til að leggjast saman ósamhengjandi og er því enn frekar dregið úr. Mynd af bergmálslausu hólfi er sýnd á eftirfarandi mynd, ásamt prófunarbúnaði:
(Myndin sýnir RFMISO loftnetsprófunina)
Ókosturinn við bergmálslaus herbergi er að þau þurfa oft að vera nokkuð stór. Oft þurfa loftnet að vera í lágmarki nokkrar bylgjulengdir frá hvor annarri til að líkja eftir fjarlægum aðstæðum. Þess vegna þurfum við mjög stór herbergi fyrir lægri tíðni með stórum bylgjulengdum, en kostnaður og hagnýtar takmarkanir takmarka oft stærð þeirra. Sum varnarverktakafyrirtæki sem mæla ratsjárþversnið stórra flugvéla eða annarra hluta eru þekkt fyrir að hafa bergmálslaus herbergi á stærð við körfuboltavelli, þó að það sé ekki algengt. Háskólar með bergmálslaus herbergi hafa yfirleitt herbergi sem eru 3-5 metrar að lengd, breidd og hæð. Vegna stærðartakmarkana, og vegna þess að RF-gleypandi efni virkar venjulega best á UHF og hærra, eru bergmálslaus herbergi oftast notuð fyrir tíðni yfir 300 MHz.
Hækkuð svið
Hækkuð svið eru utandyra svið. Í þessari uppsetningu eru uppspretta og loftnet sem verið er að prófa fest fyrir ofan jörðu. Þessi loftnet geta verið á fjöllum, turnum, byggingum eða hvar sem hentar. Þetta er oft gert fyrir mjög stór loftnet eða við lága tíðni (VHF og lægra, <100 MHz) þar sem mælingar innandyra væru erfiðar. Grunnmynd af hækkuðu sviði er sýnd á mynd 2.
Mynd 2. Mynd af auknu drægni.
Upphafsloftnetið (eða viðmiðunarloftnetið) er ekki endilega í hærri hæð en prófunarloftnetið, ég sýndi það bara þannig hér. Sjónlínan milli loftnetanna tveggja (sýnd með svarta geislanum á mynd 2) verður að vera óhindrað. Allar aðrar endurkastanir (eins og rauði geislinn sem endurkastast frá jörðu) eru óæskilegar. Fyrir háleit svið, þegar staðsetning uppsprettu og prófunarloftnets hefur verið ákvörðuð, ákvarða prófunaraðilarnir hvar verulegar endurkastanir munu eiga sér stað og reyna að lágmarka endurkastanir frá þessum fleti. Oft er notað RF-gleypandi efni í þessu skyni, eða annað efni sem beygir geislunum frá prófunarloftnetinu.
Samþjappað eldavélakerfi
Upphafsloftnetið verður að vera staðsett í fjarlægu sviði prófunarloftnetsins. Ástæðan er sú að bylgjan sem prófunarloftnetið tekur á móti ætti að vera flatbylgja til að hámarka nákvæmni. Þar sem loftnet gefa frá sér kúlulaga bylgjur þarf loftnetið að vera nógu langt í burtu þannig að bylgjan sem geislar frá upphafsloftnetinu sé nokkurn veginn flatbylgja - sjá mynd 3.
Mynd 3. Uppsprettuloftnet sendir frá sér bylgju með kúlulaga bylgjufront.
Hins vegar er oft ekki nægilegt bil til að ná þessu í innanhússklefum. Ein aðferð til að laga þetta vandamál er með þjöppuðu svið. Í þessari aðferð er upprunaloftnetið stefnt að endurskinsmerki, sem er hannað til að endurkasta kúlulaga bylgjunni á nokkurn veginn flatan hátt. Þetta er mjög svipað og meginreglan sem diskloftnet virkar eftir. Grunnvirknin er sýnd á mynd 4.
Mynd 4. Þjappað svið - kúlulaga bylgjurnar frá upprunaloftnetinu endurkastast til að vera planar (samstilltar).
Æskilegt er að lengd parabóluspegilsins sé yfirleitt nokkrum sinnum lengri en prófunarloftnetið. Upphafsloftnetið á mynd 4 er staðsett frá spegilnum þannig að það er ekki í vegi fyrir endurkastaða geislana. Einnig verður að gæta þess að koma í veg fyrir beina geislun (gagnkvæma tengingu) frá upphafsloftnetinu að prófunarloftnetinu.
Birtingartími: 3. janúar 2024
