Как измерить диаграмму направленности антенны?

Измерение диаграммы направленности антенны является важнейшим аспектом в области антенных технологий. Как поставщик антенн, мы понимаем важность точного измерения диаграммы направленности как для наших процессов исследований и разработок, так и для конечных пользователей. В этом блоге мы рассмотрим различные методы измерения диаграмм направленности антенн, используемое оборудование и важность этих измерений.

Зачем измерять диаграммы направленности антенны?

Диаграммы направленности антенны описывают, как антенна излучает или принимает электромагнитную энергию в космосе. Они предоставляют ценную информацию о направленности антенны, усилении и ширине луча. Для наших клиентов, независимо от того, работают ли они в отрасли мобильной связи, аэрокосмической отрасли или IoT-приложениях, понимание диаграммы направленности помогает оптимизировать производительность их беспроводных систем. Например, в мобильном телефоне хорошо спроектированная антенна с правильной диаграммой направленности может обеспечить лучший прием и передачу сигнала, что приводит к улучшению качества связи и скорости передачи данных.

Типы диаграмм направленности антенны

Существует два основных типа диаграмм направленности: диаграммы направленности в дальнем и ближнем поле.

• Модели дальнего поля: Они измеряются на достаточно большом расстоянии от антенны, где электромагнитное поле можно считать плоской волной. Диаграммы направленности в дальнем поле чаще всего используются в практических приложениях, поскольку они отражают характеристики антенны в реальных сценариях. Обычно они используются для определения усиления, направленности и ширины луча антенны.
• Модели ближнего поля: Диаграммы ближнего поля измеряются вблизи антенны. Они полезны для понимания связи антенны в ближнем поле, что может быть важно в приложениях, где антенна находится в непосредственной близости от других компонентов, например, в небольшом устройстве IoT.

Методы измерения диаграмм направленности антенн

1. Метод безэховой камеры.

Безэховая камера — это специализированное помещение, предназначенное для поглощения электромагнитных волн, создавая среду, близкую к свободному пространству. Этот метод является одним из наиболее точных способов измерения диаграмм направленности антенны.

• Настраивать:
  • Поместите тестируемую антенну (AUT) в центр камеры.
  • Используйте передающую или приемную антенну (зонд), которая тщательно откалибрована. Зонд перемещается вокруг AUT по сферической или плоской схеме.
  • Подключите AUT и пробник к анализатору цепей или анализатору спектра, который измеряет амплитуду и фазу полученного сигнала.
• Процесс измерения:
  • Зонд перемещается поэтапно, и на каждом этапе анализатор фиксирует уровень полученного сигнала.
  • При сферическом измерении зонд перемещается как по азимуту, так и по углу места. При планарном измерении датчик перемещается в двухмерной плоскости.
  • После завершения измерения данные обрабатываются для создания диаграммы направленности.
• Преимущества:
  • Высокая точность благодаря отсутствию отражений.
  • Может измерять диаграммы направленности как в дальнем, так и в ближнем поле.
• Недостатки:
  • Высокая стоимость строительства и содержания безэховой камеры.
  • Ограниченный размер AUT, который можно протестировать из-за размеров камеры.

2. Метод компактного диапазона

Метод компактного диапазона является более экономичной альтернативой безэховой камере для измерения диаграмм направленности в дальней зоне.

• Настраивать:
  • Отражатель используется для преобразования сферического волнового фронта питающей антенны в плоскую волну.
  • АУТ размещается в области формирования плоской волны.
  • Подобно методу безэховой камеры, для измерения полученного сигнала используется зонд, который подключается к анализатору цепей.
• Процесс измерения:
  • Зонд перемещается вокруг AUT для сбора данных под разными углами.
  • Затем данные обрабатываются для получения диаграммы направленности.
• Преимущества:
  • Более низкая стоимость по сравнению с безэховой камерой.
  • Может измерять большие антенны.
• Недостатки:
  • Ограниченный диапазон частот из-за конструкции рефлектора.
  • Некоторые неточности могут возникнуть из-за несовершенства отражателя.

3. Метод преобразования ближнего поля в дальнее поле.

Этот метод включает измерение ближнего поля антенны, а затем использование математических алгоритмов для преобразования данных ближнего поля в данные дальнего поля.

• Настраивать:
  • Пробник ближнего поля используется для измерения ближнего поля AUT. Зонд сканируется в плоскости, близкой к антенне.
  • Зонд подключен к анализатору цепей, который записывает амплитуду и фазу сигнала ближнего поля.
• Процесс измерения:
  • Данные ближнего поля собираются по сетке точек.
  • Математические алгоритмы, такие как быстрое преобразование Фурье (БПФ), используются для преобразования данных ближнего поля в данные дальнего поля.
• Преимущества:
  • Может измерять антенны в относительно небольшом пространстве.
  • Подходит для измерения антенн сложной геометрии.
• Недостатки:
  • Точность диаграммы направленности в дальнем поле зависит от качества измерения в ближнем поле и алгоритма преобразования.
  • Требуется высокопроизводительный компьютер для обработки данных.

Оборудование, используемое при измерении диаграммы направленности антенн

• Сетевой анализатор: Анализатор цепей используется для измерения параметров рассеяния (S - параметров) антенны, к которым относятся коэффициент отражения и коэффициент передачи. Он также может измерять амплитуду и фазу принимаемого сигнала.
• Анализатор спектра: анализатор спектра используется для анализа частотного спектра принимаемого сигнала. Его можно использовать для измерения мощности сигнала на разных частотах.
• Антенный зонд: Антенный зонд используется для приема электромагнитного сигнала от AUT. Его следует тщательно откалибровать, чтобы обеспечить точные измерения.
• Позиционер: Позиционер используется для контролируемого перемещения датчика или AUT. Это может быть роботизированная рука или вращающаяся платформа.

Важность точного измерения диаграммы направленности для нашей продукции

Как поставщик антенн, мы предлагаем широкий ассортимент антенн, в том числеКерамическая антеннаиМеталлическая Антенна. Точное измерение диаграммы направленности необходимо по нескольким причинам:

• Проектирование и оптимизация продукта: Измеряя диаграммы направленности наших антенн в процессе проектирования, мы можем оптимизировать структуру и размеры антенны для достижения желаемых характеристик. Например, если мы хотим спроектировать антенну с высоким коэффициентом усиления, мы можем скорректировать форму антенны на основе результатов измерения диаграммы направленности.
• Контроль качества: Измерение диаграммы направленности является важной частью нашего процесса контроля качества. Мы можем гарантировать, что каждая производимая нами антенна соответствует указанным критериям производительности. Если диаграмма направленности антенны отклоняется от проектных спецификаций, мы можем выявить и устранить проблему до отправки продукта покупателю.
• Удовлетворенность клиентов: Предоставление нашим клиентам точных данных о диаграмме направленности помогает им принимать обоснованные решения о том, какую антенну выбрать для своих приложений. Это также позволяет им более эффективно интегрировать наши антенны в свои системы, что приводит к повышению удовлетворенности клиентов.

Заключение

Измерение диаграмм направленности антенны — сложный, но важный процесс в антенной промышленности. Мы, как поставщик антенн, используем комбинацию различных методов измерения и высококачественное оборудование для обеспечения точности измерений диаграммы направленности. Ищете ли выКерамическая антеннаилиМеталлическая Антенна, мы можем предоставить вам подробные данные о диаграмме направленности, чтобы помочь вам сделать лучший выбор для вашего приложения.

Если вы заинтересованы в нашей антенной продукции или у вас есть какие-либо вопросы об измерении диаграммы направленности антенны, пожалуйста, свяжитесь с нами для приобретения и дальнейшего обсуждения. Мы стремимся предоставить вам антенны самого высокого качества и техническую поддержку.

Ссылки

• Баланис, Калифорния (2016). Теория антенн: анализ и проектирование. Уайли.
• Штуцман, В.Л., и Тиле, Джорджия (2012). Теория и проектирование антенн. Уайли.