Vir watter band is hierdie antenna?
Ek weet nie, check.
- WAT?!?!
Hoe om te bepaal watter soort antenna jy in jou hande het as daar geen merk op dit is nie? Hoe om te verstaan watter antenna beter of slegter is? Hierdie probleem pla my al lank.
Die artikel beskryf in eenvoudige terme 'n metode om die eienskappe van antennas te meet, en 'n metode om die frekwensiereeks van 'n antenna te bepaal.
Vir ervare radio-ingenieurs kan hierdie inligting banaal lyk, en die meettegniek is dalk nie akkuraat genoeg nie. Die artikel is ontwerp vir diegene wat glad nie iets in radio-elektronika verstaan nie, soos ek.
TL; DR Ons sal die SWR van antennas by verskeie frekwensies meet met behulp van die OSA 103 Mini-instrument en 'n rigtingkoppelaar, plot SWR teenoor frekwensie.
teorie
Wanneer 'n sender 'n sein na 'n antenna stuur, word sommige van die energie in die lug uitgestraal, en sommige word weerkaats en teruggestuur. Die verhouding tussen uitgestraalde en gereflekteerde energie word gekenmerk deur die staandegolfverhouding (SWR of SWR). Hoe laer die SWR, hoe meer van die sender se energie word as radiogolwe uitgestraal. By SWR = 1 is daar geen refleksie nie (alle energie word uitgestraal). Die SWR van 'n regte antenna is altyd groter as 1.
As jy 'n sein van verskillende frekwensies na die antenna stuur en terselfdertyd die SWR meet, kan jy vind by watter frekwensie die refleksie minimaal sal wees. Dit sal die werkbereik van die antenna wees. Jy kan ook verskillende antennas vir dieselfde reeks met mekaar vergelyk en vind watter een beter is.
'n Deel van die sendersein word vanaf die antenna gereflekteer
'n Antenna wat vir 'n sekere frekwensie gegradeer is, behoort in teorie die laagste SWR by sy bedryfsfrekwensies te hê. Dit beteken dat dit genoeg is om op verskillende frekwensies in die antenna uit te straal en te vind teen watter frekwensie die refleksie die kleinste is, dit wil sê die maksimum hoeveelheid energie wat in die vorm van radiogolwe weggevlieg het.
Deur 'n sein by verskillende frekwensies te genereer en die refleksie te meet, kan ons die x-as met die frekwensie en die y-as met die reflektansie van die sein plot. As gevolg hiervan, waar daar 'n daling op die grafiek is (dit wil sê, die kleinste seinweerkaatsing), sal daar 'n antenna-werkbereik wees.
'n Denkbeeldige plot van refleksie teenoor frekwensie. Die refleksie is 100% oor die hele reeks, behalwe vir die bedryfsfrekwensie van die antenna.
Toestel Osa103 Mini
Vir metings sal ons gebruik . Dit is 'n veelsydige meetinstrument wat 'n ossilloskoop, seingenerator, spektrumontleder, frekwensierespons/faseresponsmeter, vektorantenna-ontleder, LC-meter en selfs 'n SDR-senderontvanger integreer. Bedryfsreeks OSA103 Mini is beperk tot 100 MHz, die OSA-6G-module brei die frekwensiereeks in die modus van die frekwensierespons tot 6 GHz uit. Die inheemse program met alle funksies weeg 3 MB, werk onder Windows en deur wyn in Linux.
Osa103 Mini is 'n universele meettoestel vir radioamateurs en ingenieurs
Rigtingkoppelaar
'n Richtingkoppelaar is 'n toestel wat 'n klein gedeelte van 'n RF-sein herlei wat in 'n spesifieke rigting beweeg. In ons geval moet dit 'n deel van die gereflekteerde sein (wat van die antenna terugkom na die kragopwekker) aftak om dit te meet.
Visuele verduideliking van die werking van 'n rigtingkoppelaar:
Die hoofkenmerke van die rigtingkoppelaar:
- Bedryfsfrekwensies - die frekwensiereeks waarteen die hoofaanwysers nie verder gaan as die norm nie. My koppelaar is ontwerp vir frekwensies van 1 tot 1000 MHz
- Tak (Koppeling) - watter deel van die sein (in desibels) sal herlei word wanneer die golf van IN na UIT gerig word
- Rigting - hoeveel minder sein sal herlei word wanneer die sein in die teenoorgestelde rigting van UIT na IN beweeg
Met die eerste oogopslag lyk dit nogal verwarrend. Vir duidelikheid, kom ons stel die kraan voor as 'n waterpyp, met 'n klein uitlaat binne. Die afleiding word so gemaak dat wanneer die water vorentoe beweeg (van IN na UIT), 'n aansienlike deel van die water herlei word. Die hoeveelheid water wat in hierdie rigting herlei word, word bepaal deur die Koppelingsparameter in die datablad van die koppelaar.
Wanneer die water in die teenoorgestelde rigting beweeg, word baie minder water uitgelaat. Dit moet as 'n newe-effek geneem word. Die hoeveelheid water wat tydens hierdie beweging verwyder word, word bepaal deur die Directivity parameter in die datablad. Hoe kleiner hierdie parameter (hoe groter die dB-waarde), hoe beter vir ons taak.
Stroombaandiagram
Aangesien ons die vlak van die sein wat vanaf die antenna gereflekteer wil meet, verbind ons dit aan die IN van die koppelaar, en die kragopwekker aan die UIT. Dus, 'n deel van die sein wat deur die antenna gereflekteer word, sal na die ontvanger kom vir meting.
Tik verbindingsdiagram. Die gereflekteerde sein word na die ontvanger gestuur
Meet opstelling
Kom ons stel die installasie vir die meting van SWR saam volgens die stroombaandiagram. By die kragopwekker-uitset van die toestel installeer ons ook 'n verswakker met verswakking van 15 dB. Dit sal die passing van die koppelaar met die uitset van die kragopwekker verbeter en die akkuraatheid van die meting verhoog. Die verswakker kan geneem word met verswakking van 5..15 dB. Die verswakkingswaarde word outomaties in ag geneem tydens die daaropvolgende kalibrasie.
Die verswakker verswak die sein met 'n vaste aantal desibels. Die hoofkenmerk van die verswakker is die verswakkingskoëffisiënt (verswakking) van die sein en die bedryfsfrekwensiereeks. By frekwensies buite die bedryfsgebied kan die eienskappe van die verswakker onvoorspelbaar verander.
Dit is hoe die finale opstelling lyk. Jy moet ook onthou om 'n intermediêre frekwensie (IF) sein van die OSA-6G module op die hoofbord van die toestel toe te pas. Om dit te doen, verbind ons die IF UITVOER-poort op die hoofbord met INPUT op die OSA-6G-module.
Om die vlak van steuring van die skakelkragtoevoer van die skootrekenaar te verminder, doen ek alle metings wanneer die skootrekenaar van die battery aangedryf word.
kalibrasie
Voordat metings begin word, is dit nodig om seker te maak dat alle komponente van die toestel in 'n goeie toestand is en die kwaliteit van die kabels, hiervoor verbind ons die kragopwekker en ontvanger direk met 'n kabel, skakel die kragopwekker aan en meet die frekwensierespons. Ons kry 'n amper plat grafiek by 0dB. Dit beteken dat oor die hele frekwensiegebied die hele uitgestraalde krag van die kragopwekker die ontvanger bereik het.
Koppel die kragopwekker direk aan die ontvanger
Kom ons voeg 'n verswakker by die stroombaan. Jy kan 'n byna eweredige seinverswakking van 15dB oor die hele reeks sien.
Verbind die kragopwekker deur 'n 15dB verswakker aan die ontvanger
Koppel die kragopwekker aan die OUT-aansluiting van die koppelaar, en die ontvanger aan die CPL van die koppelaar. Aangesien daar geen las aan die IN-poort gekoppel is nie, moet al die gegenereerde sein gereflekteer word, en 'n deel daarvan moet na die ontvanger vertak word. Volgens die datablad vir ons koppelaar (), is die Koppeling-parameter ~15db, wat beteken dat ons 'n horisontale lyn by ongeveer -30 dB (koppeling + verswakker-demping) behoort te sien. Maar aangesien die werkbereik van die koppelaar tot 1 GHz beperk is, kan alle metings bo hierdie frekwensie as betekenisloos beskou word. Dit is duidelik sigbaar op die grafiek, na 1 GHz is die lesings chaoties en maak nie sin nie. Daarom sal ons alle verdere metings in die werkreeks van die koppelaar uitvoer.
Tik verbinding sonder vrag. Die limiet van die werkbereik van die koppelaar is sigbaar.
Aangesien die meetdata bo 1 GHz, in ons geval, nie sin maak nie, sal ons die maksimum frekwensie van die kragopwekker beperk tot die bedryfswaardes van die koppelaar. Wanneer ons meet, kry ons 'n reguit lyn.
Beperking van die omvang van die kragopwekker tot die werkbereik van die koppelaar
Om die SWR van antennas visueel te meet, moet ons kalibreer om die huidige stroombaanparameters (100% refleksie) as 'n verwysingspunt te neem, dit wil sê nul dB. Om dit te doen, het OSA103 Mini 'n ingeboude kalibrasiefunksie. Kalibrasie word uitgevoer sonder 'n gekoppelde antenna (lading), kalibrasiedata word na 'n lêer geskryf en dan outomaties in ag geneem wanneer grafieke geplot word.
Frekwensie-respons kalibrasie funksie in OSA103 Mini sagteware
Deur die resultate van die kalibrasie toe te pas en die metings sonder las uit te voer, kry ons 'n plat grafiek by 0dB.
Grafiek na kalibrasie
Ons meet antennas
Nou kan jy begin om die antennas te meet. Deur kalibrasie sal ons die vermindering in refleksie sien en meet nadat die antenna gekoppel is.
Antenna van Aliexpress by 433MHz
Antenna gemerk 443MHz. Dit kan gesien word dat die antenna die doeltreffendste werk op die 446MHz-band, by hierdie frekwensie is die SWR 1.16. Terselfdertyd, by die verklaarde frekwensie, is die werkverrigting aansienlik swakker, by 433MHz SWR 4,2.
Onbekende antenna 1
Antenna ongemerk. Te oordeel aan die skedule, is dit ontwerp vir 800 MHz, vermoedelik vir die GSM-band. Om regverdig te wees, werk hierdie antenna ook op 1800 MHz, maar weens koppelaarbeperkings kan ek nie korrekte metings by hierdie frekwensies maak nie.
Onbekende antenna 2
Nog 'n antenna wat al lank in my bokse rondlê. Blykbaar ook vir die GSM-band, maar beter as die vorige een. By 'n frekwensie van 764 MHz is die SWR naby aan eenheid, by 900 MHz is die SWR 1.4.
Onbekende antenna 3
Dit lyk soos 'n Wi-Fi-antenna, maar om een of ander rede is die verbinding SMA-Manlik, en nie RP-SMA nie, soos alle Wi-Fi-antennas. Te oordeel aan die metings, by frekwensies tot 1 MHz, is hierdie antenna nutteloos. Weereens, as gevolg van koppelbeperkings, sal ons nie weet watter soort antenna dit is nie.
Teleskopiese antenna
Kom ons probeer bereken hoeveel jy nodig het om die teleskopiese antenna vir die 433MHz-band uit te brei. Die formule vir die berekening van die golflengte: λ = C/f, waar C die spoed van lig is, f die frekwensie is.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
volle golflengte - 69,24 cm
halwe golflengte - 34,62 cm
kwart golflengte - 17,31 cm
Die antenna wat op hierdie manier bereken is, het geblyk absoluut nutteloos te wees. By 'n frekwensie van 433MHz is die SWR-waarde 11.
Deur die antenna eksperimenteel uit te brei, het ek daarin geslaag om 'n minimum SWR van 2.8 met 'n antennalengte van ongeveer 50 cm te bereik.Dit het geblyk dat die dikte van die gedeeltes van groot belang is. Dit wil sê, wanneer slegs dun eindgedeeltes verleng is, was die resultaat beter as wanneer slegs dik gedeeltes tot dieselfde lengte verleng is. Ek weet nie hoeveel verder mens op hierdie berekeninge met die lengte van die teleskopiese antenna moet staatmaak nie, want in die praktyk werk dit nie. Miskien met ander antennas of frekwensies werk dit anders, ek weet nie.
Stuk draad by 433MHz
Dikwels in verskeie toestelle, soos radioskakelaars, kan jy 'n stuk reguit draad as 'n antenna sien. Ek het 'n stuk draad gelyk aan 'n kwart golflengte van 433 MHz (17,3 cm) afgesny en die punt vertin sodat dit styf in die SMA Female-aansluiting pas.
Die resultaat was vreemd: so 'n draad werk goed op 360 MHz, maar is nutteloos op 433 MHz.
Ek het begin om die draad stuk vir stuk van die einde af te sny en na die lesings te kyk. Die daling op die grafiek het stadig na regs begin skuif, na 433 MHz. Gevolglik het ek op 'n draadlengte van ongeveer 15,5 cm daarin geslaag om die laagste SWR-waarde van 1.8 teen 'n frekwensie van 438 MHz te kry. Verdere verkorting van die kabel het gelei tot 'n toename in SWR.
Gevolgtrekking
As gevolg van koppelbeperkings was dit nie moontlik om antennas op bande bo 1 GHz, soos Wi-Fi-antennas, te meet nie. Dit kan gedoen word as ek 'n breër koppelaar gehad het.
'n Koppelaar, verbindingskabels, 'n toestel en selfs 'n skootrekenaar is dele van die resulterende antennastelsel. Hul meetkunde, posisie in die ruimte en omliggende voorwerpe beïnvloed die meetresultaat. Nadat dit na 'n regte radiostasie of modem gestel is, kan die frekwensie verskuif, want. die liggaam van die radiostasie, modem, die liggaam van die operateur sal deel word van die antenna.
OSA103 Mini is 'n baie oulike multifunksionele toestel. Ek spreek my dank uit teenoor sy ontwikkelaar vir advies tydens metings.
Bron: will.com