AntennaA misurazione hè u prucessu di valutazione è analisi quantitativa di e prestazioni è di e caratteristiche di l'antenna. Utilizendu apparecchiature di prova speciali è metudi di misurazione, mesuremu u guadagnu, u diagramma di radiazione, u rapportu di l'onda stazionaria, a risposta di frequenza è altri parametri di l'antenna per verificà se e specificazioni di cuncepimentu di l'antenna rispondenu à i requisiti, verificemu e prestazioni di l'antenna è furnimu suggerimenti di miglioramentu. I risultati è i dati di e misurazioni di l'antenna ponu esse aduprati per valutà e prestazioni di l'antenna, ottimizà i cuncepimenti, migliurà e prestazioni di u sistema è furnisce guida è feedback à i pruduttori di antenne è à l'ingegneri di l'applicazione.
Attrezzatura necessaria in e misurazioni di l'antenna
Per e prove di l'antenna, u dispusitivu u più fundamentale hè u VNA. U tipu più simplice di VNA hè un VNA à 1 portu, chì hè capace di misurà l'impedenza di un'antenna.
A misurazione di u diagramma di radiazione, di u guadagnu è di l'efficienza di un'antenna hè più difficiule è richiede assai più equipaggiamentu. Chjameremu l'antenna da misurà AUT, chì significa Antenna Under Test. L'equipaggiamentu necessariu per e misurazioni di l'antenna include:
Un'antenna di riferimentu - Un'antenna cù caratteristiche cunnisciute (guadagnu, mudellu, ecc.)
Un Trasmettitore di Potenza RF - Un modu per iniettà energia in l'AUT [Antenna in Prova]
Un sistema di ricevitore - Questu determina quanta putenza hè ricevuta da l'antenna di riferimentu
Un sistema di pusizionamentu - Stu sistema hè adupratu per rotà l'antenna di prova in relazione à l'antenna di fonte, per misurà u diagramma di radiazione in funzione di l'angulu.
Un schema à blocchi di l'equipaggiu sopra hè mostratu in a Figura 1.
Figura 1. Diagramma di l'equipaggiu di misurazione di l'antenna necessariu.
Questi cumpunenti seranu discussi brevemente. L'antenna di riferimentu deve naturalmente irradià bè à a frequenza di prova desiderata. L'antenne di riferimentu sò spessu antenne à corna à doppia polarizazione, in modu chì a polarizazione orizzontale è verticale possi esse misurata à u listessu tempu.
U Sistema di Trasmissione deve esse capace di pruduce un livellu di putenza stabile cunnisciutu. A frequenza di pruduzzione deve ancu esse sintonizzabile (selezziunabile) è ragiunevolmente stabile (stabile significa chì a frequenza chì uttene da u trasmettitore hè vicina à a frequenza desiderata, ùn varia micca assai cù a temperatura). U trasmettitore deve cuntene assai poca energia à tutte l'altre frequenze (ci serà sempre qualchì energia fora di a frequenza desiderata, ma ùn ci deve esse assai energia à l'armoniche, per esempiu).
U Sistema di Ricezione hà solu bisognu di determinà quanta putenza hè ricevuta da l'antenna di prova. Questu pò esse fattu per mezu di un semplice misuratore di putenza, chì hè un dispositivu per misurà a putenza RF (radiofrequenza) è pò esse cunnessu direttamente à i terminali di l'antenna per mezu di una linea di trasmissione (cum'è un cavu coassiale cù connettori di tipu N o SMA). Tipicamente, u ricevitore hè un sistema di 50 Ohm, ma pò esse una impedenza diversa se specificata.
Nutate bè chì u sistema di trasmissione/ricezione hè spessu rimpiazzatu da un VNA. Una misurazione S21 trasmette una frequenza fora di u portu 1 è registra a putenza ricevuta à u portu 2. Dunque, un VNA hè adattatu à questu compitu; ma ùn hè micca l'unicu metudu per eseguisce questu compitu.
U Sistema di Pusiziunamentu cuntrolla l'orientazione di l'antenna di prova. Siccomu vulemu misurà u diagramma di radiazione di l'antenna di prova in funzione di l'angulu (tipicamente in coordinate sferiche), avemu bisognu di rotà l'antenna di prova in modu chì l'antenna fonte illumini l'antenna di prova da ogni angulu pussibule. U sistema di pusiziunamentu hè utilizatu per questu scopu. In a Figura 1, mostremu l'AUT chì hè rotatu. Nutate bè chì ci sò parechji modi per fà sta rotazione; qualchì volta l'antenna di riferimentu hè rotata, è qualchì volta sia l'antenna di riferimentu sia l'AUT sò rotate.
Avà chì avemu tuttu l'attrezzatura necessaria, pudemu discute induve fà e misurazioni.
Induve hè un bonu locu per e nostre misurazioni di l'antenna ? Forse vi piacerebbe fà questu in u vostru garage, ma i riflessi di i muri, di i soffitti è di u pianu renderebbenu e vostre misurazioni imprecise. U locu ideale per fà misurazioni di l'antenna hè in qualchì locu in u spaziu, induve ùn si ponu verificà riflessioni. Tuttavia, postu chì i viaghji spaziali sò attualmente pruibitivi, ci concentreremu nantu à i lochi di misurazione chì sò nantu à a superficia di a Terra. Una Camera Anecoica pò esse aduprata per isolà a cunfigurazione di prova di l'antenna mentre assorbe l'energia riflessa cù una schiuma assorbente RF.
Gamme di Spaziu Liberu (Camere Anecoiche)
I campi di misurazione in spaziu liberu sò lochi di misurazione di l'antenna cuncepiti per simulà misurazioni chì serianu realizate in u spaziu. Vale à dì, tutte l'onde riflesse da l'uggetti vicini è da a terra (chì sò indesiderabili) sò suppresse u più pussibule. I campi di misurazione in spaziu liberu i più populari sò e camere anecoiche, i campi elevati è u campu compactu.
Camere anecoiche
E camere anecoiche sò antenne interne. I muri, i soffitti è u pianu sò rivestiti di un materiale speciale chì assorbe l'onde elettromagnetiche. I campi interni sò desiderabili perchè e cundizioni di prova ponu esse cuntrullate assai più strettamente chè quelle di i campi esterni. U materiale hè spessu ancu di forma frastagliata, ciò chì rende queste camere abbastanza interessanti da vede. E forme triangulari frastagliate sò cuncipite in modu chì ciò chì hè riflessu da elle tende à sparghjesi in direzzioni aleatorie, è ciò chì hè aghjuntu da tutte e riflessioni aleatorie tende à aghjunghje in modu incoerente è hè dunque ulteriormente soppressu. Una maghjina di una camera anecoica hè mostrata in a seguente maghjina, cù qualchì apparecchiatura di prova:
(L'imagine mostra a prova di l'antenna RFMISO)
L'inconveniente di e camere anecoiche hè chì spessu anu bisognu di esse abbastanza grande. Spessu l'antenne anu bisognu di esse à parechje lunghezze d'onda di distanza l'una da l'altra à u minimu per simulà e cundizioni di campu luntanu. Dunque, per e frequenze più basse cù lunghezze d'onda grandi avemu bisognu di camere assai grande, ma i vincoli di costu è pratichi spessu limitanu a so dimensione. Alcune cumpagnie di appalti di difesa chì misuranu a Sezione Trasversale Radar di grandi aerei o altri oggetti sò cunnisciute per avè camere anecoiche di a dimensione di campi da basket, ancu se questu ùn hè micca ordinariu. L'università cù camere anecoiche anu tipicamente camere chì sò 3-5 metri di lunghezza, larghezza è altezza. A causa di u vinculu di dimensione, è perchè u materiale assorbente RF funziona tipicamente megliu à UHF è superiori, e camere anecoiche sò più spessu aduprate per frequenze superiori à 300 MHz.
Gamma Elevate
I Campi Elevati sò campi esterni. In questa cunfigurazione, a fonte è l'antenna sottu prova sò muntate sopra à a terra. Queste antenne ponu esse nantu à muntagne, torri, edifici, o induve si trova chì hè adattatu. Questu hè spessu fattu per antenne assai grande o à basse frequenze (VHF è sottu, <100 MHz) induve e misurazioni interne serianu intrattabili. U diagrama di basa di un campu elevatu hè mostratu in a Figura 2.
Figura 2. Illustrazione di a gamma elevata.
L'antenna surgente (o antenna di riferimentu) ùn hè micca necessariamente à una altezza più alta chè l'antenna di prova, l'aghju appena mostrata cusì quì. A linea di vista (LOS) trà e duie antenne (illustrata da u raghju neru in a Figura 2) deve esse libera. Tutte l'altre riflessioni (cum'è u raghju rossu riflessu da a terra) sò indesiderabili. Per e distanze elevate, una volta chì a pusizione di a surgente è di l'antenna di prova hè determinata, l'operatori di prova determinanu induve si verificanu e riflessioni significative è cercanu di minimizà e riflessioni da queste superfici. Spessu si usa materiale assorbente rf per questu scopu, o altru materiale chì devia i raggi luntanu da l'antenna di prova.
Gamma Compatte
L'antenna surgente deve esse piazzata in u campu luntanu di l'antenna di prova. A ragione hè chì l'onda ricevuta da l'antenna di prova deve esse un'onda piana per una precisione massima. Siccomu l'antenne irradianu onde sferiche, l'antenna deve esse abbastanza luntana in modu chì l'onda irradiata da l'antenna surgente sia apprussimatamente un'onda piana - vede a Figura 3.
Figura 3. Un'antenna di fonte irradia un'onda cù un fronte d'onda sfericu.
Tuttavia, per e camere interne ùn ci hè spessu abbastanza separazione per ottene questu. Un metudu per risolve stu prublema hè via una gamma compatta. In questu metudu, un'antenna fonte hè orientata versu un riflettore, a cui forma hè cuncipita per riflette l'onda sferica in modu apprussimativamente planare. Questu hè assai simile à u principiu secondu u quale funziona un'antenna parabolica. L'operazione basica hè mostrata in a Figura 4.
Figura 4. Gamma compatta - l'onde sferiche di l'antenna surgente sò riflesse per esse planari (collimate).
A lunghezza di u riflettore parabolicu hè tipicamente desiderata per esse parechje volte più grande di l'antenna di prova. L'antenna fonte in a Figura 4 hè sfalsata da u riflettore in modu chì ùn sia micca in a strada di i raggi riflessi. Ci vole ancu fà attenzione per mantene ogni radiazione diretta (accoppiamentu mutuale) da l'antenna fonte à l'antenna di prova.
Data di publicazione: 03 di ghjennaghju di u 2024
