— Por kia gamo estas tiu ĉi anteno?
- Mi ne scias, kontrolu.
- KIO?!?!
Kiel vi povas determini kian antenon vi havas en viaj manoj se ne estas marko sur ĝi? Kiel kompreni, kiu anteno estas pli bona aŭ pli malbona? Ĉi tiu problemo plagas min delonge.
La artikolo priskribas en simpla lingvo la teknikon por mezuri antenojn karakterizaĵojn kaj la metodon por determini la frekvenca gamo de la anteno.
Al spertaj radio-inĝenieroj, ĉi tiu informo povas ŝajni banala, kaj la mezurtekniko eble ne estas sufiĉe preciza. La artikolo estas destinita al tiuj, kiuj tute ne komprenas ion pri radioelektroniko, kiel mi.
TL; DR Ni mezuros la SWR de antenoj ĉe diversaj frekvencoj uzante la OSA 103 Mini-aparaton kaj direktan kuplilon, grafikante la dependecon de SWR sur frekvenco.
Teorio
Kiam dissendilo sendas signalon al anteno, iom da energio estas radiata en la aeron, kaj iom da estas reflektita kaj resendita. La rilato inter elsendita kaj reflektita energio estas karakterizita per la konstanta ondo-proporcio (SWR aŭ SWR). Ju pli malalta la SWR, des pli de la energio de la dissendilo estas elsendita kiel radiondoj. Ĉe SWR = 1 ne estas reflektado (ĉiu energio estas radiata). La SWR de reala anteno ĉiam estas pli granda ol 1.
Se vi sendas signalon de malsamaj frekvencoj al la anteno kaj samtempe mezuras la SWR, vi povas trovi je kia frekvenco la reflektado estos minimuma. Ĉi tio estos la mastruma gamo de la anteno. Vi ankaŭ povas kompari malsamajn antenojn por la sama bando kaj trovi kiu estas pli bona.
Parto de la dissendila signalo estas reflektita de la anteno
Anteno dizajnita por certa frekvenco, en teorio, devus havi la plej malsupran SWR ĉe siaj funkciigadfrekvencoj. Tio signifas, ke sufiĉas radii en la antenon je malsamaj frekvencoj kaj trovi, je kiu frekvenco la reflektado estas la plej malgranda, tio estas, la maksimuma kvanto de energio kiu eskapas en formo de radiondoj.
Povante generi signalon ĉe malsamaj frekvencoj kaj mezuri la reflektadon, ni povas krei grafeon kun la frekvenco sur la X-akso kaj la reflektiveco de la signalo sur la Y-akso. Kiel rezulto, kie ekzistas trempiĝo en la grafeo (t.e., la malplej reflektado de la signalo), ekzistos funkciigadintervalo de la anteno.
Imaga grafikaĵo de reflektado kontraŭ frekvenco. Sur la tuta gamo, la reflektado estas 100%, krom la operacia frekvenco de la anteno.
Aparato Osa103 Mini
Por mezuradoj ni uzos . Ĉi tio estas universala mezura aparato, kiu kombinas osciloskopon, signalgeneratoron, spektran analizilon, amplitud-frekvencan respondon/fazan respondan mezurilon, vektoran antenan analizilon, LC-mezurilon kaj eĉ SDR-radiilon. La mastruma gamo de la OSA103 Mini estas limigita al 100 MHz, la OSA-6G-modulo pligrandigas la frekvencan gamon en IAFC-reĝimo al 6 GHz. La denaska programo kun ĉiuj funkcioj pezas 3 MB, funkcias per Vindozo kaj per vino en Linukso.
Osa103 Mini - universala mezura aparato por radioamatoroj kaj inĝenieroj
Direkta kuplilo
Direkta kluĉilo estas aparato kiu deturnas malgrandan parton de RF-signalo vojaĝanta en specifa direkto. En nia kazo, ĝi devas disbranĉigi parton de la reflektita signalo (irante de la anteno reen al la generatoro) por mezuri ĝin.
Vida klarigo de la operacio de direkta kluĉilo:
Ĉefaj karakterizaĵoj de la direkta kunigilo:
- Operaciaj frekvencoj - la gamo de frekvencoj, ĉe kiuj la ĉefaj indikiloj ne superas normalajn limojn. Mia kuplilo estas desegnita por frekvencoj de 1 ĝis 1000 MHz
- Branĉo (Kuplado) - kia parto de la signalo (en decibeloj) estos forprenita kiam la ondo estas direktita de IN al OUT
- Direktiveco — kiom malpli da signalo estos forigita kiam la signalo moviĝos en la kontraŭa direkto de OUT al IN
Unuavide ĉi tio aspektas sufiĉe konfuza. Por klareco, ni imagu la kuplilon kiel akvotubo, kun malgranda krano interne. La drenado estas farita tiel, ke kiam akvo moviĝas en la antaŭen direkto (de IN al OUT), grava parto de la akvo estas forigita. La kvanto de akvo kiu estas eligita en tiu direkto estas determinita per la Coupling-parametro en la kunliga datenfolio.
Kiam akvo moviĝas en la kontraŭa direkto, signife malpli da akvo estas forigita. Ĝi devus esti prenita kiel kromefiko. La kvanto de akvo, kiu estas eligita dum ĉi tiu movado, estas determinita de la parametro de Direktiveco en la datenfolio. Ju pli malgranda estas ĉi tiu parametro (ju pli granda la dB-valoro), des pli bone por nia tasko.
Skema diagramo
Ĉar ni volas mezuri la signalnivelon reflektitan de la anteno, ni ligas ĝin al la IN de la kunigilo, kaj la generatoron al OUT. Tiel, parto de la signalo reflektita de la anteno atingos la ricevilon por mezurado.
Konektodiagramo por la krano. La reflektita signalo estas sendita al la ricevilo
Mezura aranĝo
Ni kunvenu aranĝon por mezuri SWR laŭ la cirkvitodiagramo. Ĉe la eligo de la aparata generatoro, ni aldone instalos mildigilon kun malfortiĝo de 15 dB. Ĉi tio plibonigos la kongruon de la kunigilo kun la generatora eligo kaj pliigos la mezuran precizecon. La mildigilo povas esti prenita kun malfortiĝo de 5..15 dB. La kvanto de malfortiĝo estos aŭtomate konsiderata dum posta kalibrado.
Atenuilo mildigas la signalon je fiksa nombro da decibeloj. La ĉefa karakterizaĵo de mildigilo estas la malfortiga koeficiento de la signalo kaj la operacia frekvenca gamo. Ĉe frekvencoj ekster la funkciigadintervalo, la efikeco de la mildigilo povas ŝanĝiĝi neantaŭvideble.
Jen kiel aspektas la fina instalado. Vi ankaŭ devas memori provizi mezan frekvencon (IF) signalon de la modulo OSA-6G al la ĉefa tabulo de la aparato. Por fari tion, konektu la IF OUTPUT-havenon sur la ĉefa tabulo al la INPUT sur la OSA-6G-modulo.
Por redukti la nivelon de interfero de la ŝaltila elektroprovizo de la tekokomputilo, mi faras ĉiujn mezuradojn kiam la tekokomputilo estas funkciigita per baterio.
Kalibrado
Antaŭ komenci mezuradojn, vi devas certigi, ke ĉiuj komponantoj de la aparato estas en bona funkciado kaj la kvalito de la kabloj; por fari tion, ni konektas la generatoron kaj ricevilon rekte per kablo, ŝaltas la generatoron kaj mezuras la frekvencon. respondo. Ni ricevas preskaŭ ebenan grafeon je 0dB. Ĉi tio signifas, ke tra la tuta frekvenca gamo, la tuta radia potenco de la generatoro atingis la ricevilon.
Konekti la generatoron rekte al la ricevilo
Ni aldonu mildigilon al la cirkvito. Preskaŭ ebena signalmalfortiĝo de 15dB estas videbla tra la tuta gamo.
Konektante la generatoron per 15dB-atenuilo al la ricevilo
Ni konektu la generatoron al la OUT-konektilo de la kunigilo, kaj la ricevilon al la CPL-konektilo de la kunigilo. Ĉar ekzistas neniu ŝarĝo ligita al la IN-haveno, ĉio el la generita signalo devas esti reflektita kaj parto de ĝi disbranĉiĝis al la ricevilo. Laŭ la datenfolio por nia kunigilo (), la Coupling-parametro estas ~15db, kio signifas, ke ni devus vidi horizontalan linion je nivelo de ĉirkaŭ -30 dB (kuplado + mildigilo). Sed ĉar la funkciiga intervalo de la kunigilo estas limigita al 1 GHz, ĉiuj mezuradoj super ĉi tiu frekvenco povas esti konsideritaj sensencaj. Ĉi tio estas klare videbla en la grafikaĵo; post 1 GHz la valoroj estas ĥaosaj kaj sensencaj. Tial ni faros ĉiujn pliajn mezuradojn en la operacia gamo de la kunigilo.
Konekti kranon sen ŝarĝo. La limo de la mastruma gamo de la kunigilo estas videbla.
Ĉar mezurdatenoj super 1 GHz, en nia kazo, ne havas sencon, ni limigos la maksimuman frekvencon de la generatoro al la mastrumaj valoroj de la kunigilo. Dum mezurado, ni ricevas rektan linion.
Limigante la generatoran gamon al la operacia intervalo de la kunigilo
Por vide mezuri la SWR de antenoj, ni devas fari kalibradon por preni la aktualajn parametrojn de la cirkvito (100% reflektado) kiel referencpunkton, tio estas, nul dB. Tiucele, la programo OSA103 Mini havas enkonstruitan kalibran funkcion. Kalibrado estas farita sen konektita anteno (ŝarĝo), kalibraj datumoj estas skribitaj al dosiero kaj poste estas aŭtomate konsiderataj dum konstruado de grafikaĵoj.
Funkcio de kalibrado de frekvenca respondo en la programo OSA103 Mini
Aplikante la kalibrajn rezultojn kaj kurante mezuradojn sen ŝarĝo, ni ricevas platan grafeon je 0dB.
Grafiko post kalibrado
Ni mezuras antenojn
Nun vi povas komenci mezuri la antenojn. Danke al kalibrado, ni vidos kaj mezuros la redukton de reflektado post konekto de la anteno.
Anteno de Aliexpress je 433MHz
Anteno markita 443MHz. Oni povas vidi, ke la anteno funkcias plej efike en la gamo de 446MHz, ĉe ĉi tiu frekvenco la SWR estas 1.16. Samtempe, ĉe la deklarita ofteco la rendimento estas signife pli malbona, ĉe 433MHz la SWR estas 4,2.
Nekonata anteno 1
Anteno sen markoj. Juĝante laŭ la grafeo, ĝi estas dizajnita por 800 MHz, supozeble por la GSM-grupo. Por esti justa, ĉi tiu anteno ankaŭ funkcias ĉe 1800 MHz, sed pro la limigoj de la kunigilo, mi ne povas fari validajn mezuradojn ĉe ĉi tiuj frekvencoj.
Nekonata anteno 2
Alia anteno, kiu jam delonge kuŝas en miaj skatoloj. Ŝajne, ankaŭ por la gamo GSM, sed pli bona ol la antaŭa. Je frekvenco de 764 MHz, la SWR estas proksima al unueco, ĉe 900 MHz la SWR estas 1.4.
Nekonata anteno 3
Ĝi aspektas kiel Wi-Fi-anteno, sed ial la konektilo estas SMA-Male, kaj ne RP-SMA, kiel ĉiuj Wi-Fi-antenoj. Juĝante laŭ mezuradoj, ĉe frekvencoj ĝis 1 MHz ĉi tiu anteno estas senutila. Denove, pro la limigoj de la kunigilo, ni ne scios kia anteno ĝi estas.
Teleskopa anteno
Ni provu kalkuli kiom longe la teleskopa anteno devas esti etendita por la 433MHz gamo. La formulo por kalkuli la ondolongon estas: λ = C/f, kie C estas la lumrapido, f estas la frekvenco.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
Plena ondolongo - 69,24 cm
Duona ondolongo - 34,62 cm
Kvarona ondolongo - 17,31 cm
La anteno tiel kalkulita montriĝis absolute senutila. Je ofteco de 433MHz la SWR-valoro estas 11.
Eksperimente etendante la antenon, mi sukcesis atingi minimuman SWR de 2.8 kun antenlongo de ĉirkaŭ 50 cm, montriĝis, ke la dikeco de la sekcioj estas tre grava. Tio estas, kiam etendante nur la maldikaj eksteraj sekcioj, la rezulto estis pli bona ol kiam etendante nur la dikaj sekcioj al la sama longo. Mi ne scias kiom vi devus fidi je ĉi tiuj kalkuloj kun la longo de teleskopa anteno estonte, ĉar praktike ili ne funkcias. Eble ĝi funkcias malsame kun aliaj antenoj aŭ frekvencoj, mi ne scias.
Peco da drato je 433MHz
Ofte en diversaj aparatoj, kiel radioŝaltiloj, vi povas vidi pecon de rekta drato kiel anteno. Mi tranĉis pecon da drato egala al kvarono de ondolongo de 433 MHz (17,3 cm) kaj ladigis la finon por ke ĝi bone konvenu en la SMA Ina konektilo.
La rezulto estis stranga: tia drato funkcias bone ĉe 360 MHz sed estas senutila ĉe 433 MHz.
Mi komencis tranĉi la draton de la fina peco post peco kaj rigardi la legadojn. La trempiĝo en la grafeo komencis malrapide moviĝi dekstren, direkte al 433 MHz. Kiel rezulto, super dratlongo de ĉirkaŭ 15,5 cm, mi sukcesis akiri la plej malgrandan SWR-valoron de 1.8 kun ofteco de 438 MHz. Plia mallongigo de la kablo kaŭzis pliiĝon en la SWR.
konkludo
Pro limigoj de la kunigilo, estis ne eble mezuri antenojn en grupoj super 1 GHz, kiel ekzemple Wifi-antenoj. Ĉi tio povus esti farita se mi havus pli altan bendolarĝan kuplilon.
Kuplilo, konektaj kabloj, aparato kaj eĉ tekokomputilo estas ĉiuj partoj de la rezulta antena sistemo. Ilia geometrio, pozicio en spaco kaj ĉirkaŭaj objektoj influas la mezurrezulton. Post instalado sur vera radiostacio aŭ modemo, la frekvenco povas ŝanĝiĝi, ĉar la korpo de la radiostacio, la modemo, kaj la korpo de la funkciigisto fariĝos parto de la anteno.
OSA103 Mini estas tre bonega plurfunkcia aparato. Mi esprimas mian dankemon al ĝia programisto pro konsulto dum mezuradoj.
fonto: www.habr.com