यह एंटीना कौन सा बैंड है? हम एंटेना की विशेषताओं को मापते हैं

यह एंटीना किस बैंड के लिए है?
मुझे नहीं पता, जांचें।
- क्या?!?!

यह कैसे निर्धारित करें कि आपके हाथ में किस प्रकार का एंटीना है यदि उस पर कोई निशान नहीं है? कैसे समझें कि कौन सा एंटीना बेहतर या ख़राब है? यह समस्या मुझे लंबे समय से परेशान कर रही है।
लेख सरल शब्दों में एंटेना की विशेषताओं को मापने की एक विधि और एक एंटीना की आवृत्ति रेंज निर्धारित करने की एक विधि का वर्णन करता है।

अनुभवी रेडियो इंजीनियरों के लिए, यह जानकारी सामान्य लग सकती है, और माप तकनीक पर्याप्त सटीक नहीं हो सकती है। यह लेख उन लोगों के लिए बनाया गया है जो मेरी तरह रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में कुछ भी नहीं समझते हैं।

TL, डॉ हम ओएसए 103 मिनी उपकरण और एक दिशात्मक युग्मक का उपयोग करके विभिन्न आवृत्तियों पर एंटेना के एसडब्ल्यूआर को मापेंगे, एसडब्ल्यूआर बनाम आवृत्ति को प्लॉट करेंगे।

Теория

जब कोई ट्रांसमीटर किसी एंटीना को सिग्नल भेजता है, तो कुछ ऊर्जा हवा में विकीर्ण हो जाती है, और कुछ परावर्तित होकर वापस लौट आती है। विकिरणित और परावर्तित ऊर्जा के बीच का अनुपात स्थायी तरंग अनुपात (एसडब्ल्यूआर या एसडब्ल्यूआर) द्वारा दर्शाया जाता है। एसडब्ल्यूआर जितना कम होगा, ट्रांसमीटर की ऊर्जा का उतना ही अधिक हिस्सा रेडियो तरंगों के रूप में विकिरणित होगा। SWR = 1 पर कोई प्रतिबिंब नहीं होता है (सारी ऊर्जा विकिरणित होती है)। वास्तविक एंटीना का SWR हमेशा 1 से अधिक होता है।

यदि आप एंटीना को विभिन्न आवृत्तियों का सिग्नल भेजते हैं और साथ ही एसडब्ल्यूआर को मापते हैं, तो आप पता लगा सकते हैं कि किस आवृत्ति पर प्रतिबिंब न्यूनतम होगा। यह एंटीना की ऑपरेटिंग रेंज होगी। आप एक ही रेंज के विभिन्न एंटेना की एक-दूसरे से तुलना भी कर सकते हैं और पता लगा सकते हैं कि कौन सा बेहतर है।

ट्रांसमीटर सिग्नल का एक भाग एंटीना से परावर्तित होता है

एक निश्चित आवृत्ति के लिए रेटेड एंटीना, सिद्धांत रूप में, इसकी ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर सबसे कम एसडब्ल्यूआर होना चाहिए। इसका मतलब यह है कि यह विभिन्न आवृत्तियों पर एंटीना में विकिरण करने और यह पता लगाने के लिए पर्याप्त है कि किस आवृत्ति पर प्रतिबिंब सबसे छोटा है, अर्थात, ऊर्जा की अधिकतम मात्रा जो रेडियो तरंगों के रूप में उड़ गई है।

विभिन्न आवृत्तियों पर सिग्नल उत्पन्न करने और प्रतिबिंब को मापने में सक्षम होने से, हम आवृत्ति के साथ x-अक्ष और सिग्नल के प्रतिबिंब के साथ y-अक्ष को प्लॉट कर सकते हैं। नतीजतन, जहां ग्राफ़ पर गिरावट है (यानी, सबसे छोटा सिग्नल प्रतिबिंब), वहां एक एंटीना ऑपरेटिंग रेंज होगी।

प्रतिबिंब बनाम आवृत्ति का एक काल्पनिक कथानक। एंटीना की ऑपरेटिंग आवृत्ति को छोड़कर, संपूर्ण रेंज पर प्रतिबिंब 100% है।

डिवाइस Osa103 मिनी

माप के लिए हम उपयोग करेंगे OSA103 मिनीयह एक सर्वव्यापी मापन उपकरण है जो ऑसिलोस्कोप, सिग्नल जनरेटर, स्पेक्ट्रम विश्लेषक, आवृत्ति प्रतिक्रिया/चरण प्रतिक्रिया मीटर, वेक्टर एंटीना विश्लेषक, एलसी मीटर और यहां तक ​​कि एक एसडीआर ट्रांसीवर को भी संयोजित करता है। OSA103 मिनी की परिचालन सीमा 100 मेगाहर्ट्ज तक सीमित है, जबकि OSA-6G मॉड्यूल आवृत्ति प्रतिक्रिया मोड में आवृत्ति सीमा को 6 GHz तक बढ़ा देता है। सभी कार्यों सहित मूल सॉफ़्टवेयर 3 एमबी का है और 250 माइक्रोमीटर के अंतर्गत चलता है। Windows और शराब के माध्यम से Linux.

Osa103 मिनी रेडियो शौकीनों और इंजीनियरों के लिए एक सार्वभौमिक माप उपकरण है

दिशात्मक युग्मक

डायरेक्शनल कपलर एक उपकरण है जो एक विशेष दिशा में यात्रा करने वाले आरएफ सिग्नल के एक छोटे हिस्से को मोड़ देता है। हमारे मामले में, इसे मापने के लिए परावर्तित सिग्नल (एंटीना से जनरेटर तक वापस आना) के हिस्से को शाखाबद्ध करना होगा।
दिशात्मक युग्मक के संचालन की दृश्य व्याख्या: youtube.com/watch?v=iBK9ZIx9YaY

दिशात्मक युग्मक की मुख्य विशेषताएं:

• परिचालन आवृत्तियाँ - आवृत्ति रेंज जिस पर मुख्य संकेतक मानक से आगे नहीं जाते हैं। मेरा कपलर 1 से 1000 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों के लिए डिज़ाइन किया गया है
• शाखा (युग्मन) - तरंग को IN से OUT की ओर निर्देशित करने पर सिग्नल का कौन सा भाग (डेसीबल में) विचलित हो जाएगा
• दिशिकता - जब सिग्नल OUT से IN की विपरीत दिशा में चलता है तो सिग्नल कितना कम डायवर्ट होगा

पहली नज़र में, यह थोड़ा भ्रमित करने वाला लगता है। स्पष्टता के लिए, आइए नल को पानी के पाइप के रूप में कल्पना करें, जिसके अंदर एक छोटा सा आउटलेट है। डायवर्जन इस तरह से किया जाता है कि जब पानी आगे की दिशा में (इन से आउट की ओर) बढ़ता है, तो पानी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा डायवर्ट हो जाता है। इस दिशा में मोड़े गए पानी की मात्रा कपलर के डेटाशीट में कपलिंग पैरामीटर द्वारा निर्धारित की जाती है।

जब पानी विपरीत दिशा में चलता है तो बहुत कम पानी निकलता है। इसे साइड इफेक्ट के तौर पर लेना चाहिए. इस आंदोलन के दौरान निकाले गए पानी की मात्रा डेटाशीट में डायरेक्टिविटी पैरामीटर द्वारा निर्धारित की जाती है। यह पैरामीटर जितना छोटा होगा (डीबी मान जितना अधिक होगा), हमारे कार्य के लिए उतना ही बेहतर होगा।

सर्किट आरेख

चूँकि हम ऐन्टेना से परावर्तित सिग्नल के स्तर को मापना चाहते हैं, हम इसे कपलर के IN से और जनरेटर को OUT से जोड़ते हैं। इस प्रकार, एंटीना से परावर्तित सिग्नल का एक हिस्सा माप के लिए रिसीवर तक पहुंच जाएगा।

कनेक्शन आरेख टैप करें. परावर्तित संकेत रिसीवर को भेजा जाता है

मापने की स्थापना

आइए सर्किट आरेख के अनुसार एसडब्ल्यूआर को मापने के लिए इंस्टॉलेशन को इकट्ठा करें। डिवाइस के जनरेटर आउटपुट पर, हम अतिरिक्त रूप से 15 डीबी के क्षीणन के साथ एक एटेन्यूएटर स्थापित करते हैं। इससे जनरेटर के आउटपुट के साथ कपलर के मिलान में सुधार होगा और माप की सटीकता में वृद्धि होगी। एटेन्यूएटर को 5..15 डीबी के क्षीणन के साथ लिया जा सकता है। बाद के अंशांकन के दौरान क्षीणन मान को स्वचालित रूप से ध्यान में रखा जाता है।

एटेन्यूएटर एक निश्चित संख्या में डेसिबल द्वारा सिग्नल को क्षीण कर देता है। एटेन्यूएटर की मुख्य विशेषता सिग्नल का क्षीणन गुणांक (क्षीणन) और ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज है। ऑपरेटिंग रेंज के बाहर आवृत्तियों पर, एटेन्यूएटर की विशेषताएं अप्रत्याशित रूप से बदल सकती हैं।

अंतिम सेटअप इस प्रकार दिखता है. आपको OSA-6G मॉड्यूल से डिवाइस के मुख्य बोर्ड पर एक मध्यवर्ती आवृत्ति (IF) सिग्नल लागू करना भी याद रखना होगा। ऐसा करने के लिए, हम मुख्य बोर्ड पर IF OUTPUT पोर्ट को OSA-6G मॉड्यूल पर INPUT से जोड़ते हैं।

लैपटॉप की स्विचिंग बिजली आपूर्ति से हस्तक्षेप के स्तर को कम करने के लिए, जब लैपटॉप बैटरी से संचालित होता है तो मैं सभी माप करता हूं।

अंशांकन

माप शुरू करने से पहले, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि डिवाइस के सभी घटक अच्छी स्थिति में हैं और केबलों की गुणवत्ता अच्छी है, इसके लिए हम जनरेटर और रिसीवर को सीधे केबल से जोड़ते हैं, जनरेटर चालू करते हैं और आवृत्ति प्रतिक्रिया को मापते हैं। हमें 0dB पर लगभग सपाट ग्राफ़ मिलता है। इसका मतलब यह है कि संपूर्ण आवृत्ति रेंज में, जनरेटर की संपूर्ण विकिरणित शक्ति रिसीवर तक पहुंच जाती है।

जनरेटर को सीधे रिसीवर से जोड़ना

आइए सर्किट में एक एटेन्यूएटर जोड़ें। आप संपूर्ण रेंज में 15dB का लगभग एक समान सिग्नल क्षीणन देख सकते हैं।

जनरेटर को 15dB एटेन्यूएटर के माध्यम से रिसीवर से कनेक्ट करना

जनरेटर को कपलर के OUT कनेक्टर से और रिसीवर को कपलर के CPL से कनेक्ट करें। चूँकि IN पोर्ट से कोई लोड जुड़ा नहीं है, इसलिए सभी उत्पन्न सिग्नल प्रतिबिंबित होने चाहिए, और इसका कुछ हिस्सा रिसीवर तक शाखाबद्ध होना चाहिए। हमारे कपलर के लिए डेटाशीट के अनुसार (ZEDC-15-2B), युग्मन पैरामीटर ~15db है, जिसका अर्थ है कि हमें लगभग -30 dB (युग्मन + एटेन्यूएटर क्षीणन) पर एक क्षैतिज रेखा देखनी चाहिए। लेकिन चूंकि कपलर की ऑपरेटिंग रेंज 1 गीगाहर्ट्ज तक सीमित है, इस आवृत्ति से ऊपर के सभी मापों को अर्थहीन माना जा सकता है। यह ग्राफ़ पर स्पष्ट रूप से दिखाई देता है, 1 गीगाहर्ट्ज़ के बाद रीडिंग अव्यवस्थित है और इसका कोई मतलब नहीं है। इसलिए, हम कपलर की ऑपरेटिंग रेंज में आगे के सभी माप करेंगे।

लोड के बिना कनेक्शन टैप करें. कपलर की ऑपरेटिंग रेंज की सीमा दिखाई देती है।

चूंकि 1 गीगाहर्ट्ज से ऊपर के माप डेटा का हमारे मामले में कोई मतलब नहीं है, हम जनरेटर की अधिकतम आवृत्ति को कपलर के ऑपरेटिंग मूल्यों तक सीमित कर देंगे। मापते समय हमें एक सीधी रेखा प्राप्त होती है।

जनरेटर की रेंज को कपलर की ऑपरेटिंग रेंज तक सीमित करना

एंटेना के एसडब्ल्यूआर को दृश्य रूप से मापने के लिए, हमें वर्तमान सर्किट पैरामीटर (100% प्रतिबिंब) को संदर्भ बिंदु, यानी शून्य डीबी के रूप में लेने के लिए कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, OSA103 मिनी में एक अंतर्निहित अंशांकन फ़ंक्शन है। अंशांकन एक कनेक्टेड एंटीना (लोड) के बिना किया जाता है, अंशांकन डेटा एक फ़ाइल में लिखा जाता है और फिर ग्राफ़ बनाते समय स्वचालित रूप से ध्यान में रखा जाता है।

OSA103 मिनी सॉफ़्टवेयर में फ़्रीक्वेंसी प्रतिक्रिया अंशांकन फ़ंक्शन

अंशांकन के परिणामों को लागू करने और बिना किसी भार के माप चलाने पर, हमें 0dB पर एक सपाट ग्राफ मिलता है।

अंशांकन के बाद ग्राफ़

हम एंटेना मापते हैं

अब आप एंटेना को मापना शुरू कर सकते हैं। अंशांकन के माध्यम से, हम एंटीना कनेक्ट होने के बाद प्रतिबिंब में कमी को देखेंगे और मापेंगे।

433MHz पर Aliexpress से एंटीना

एंटीना 443 मेगाहर्ट्ज अंकित है। यह देखा जा सकता है कि एंटीना 446MHz बैंड पर सबसे अधिक कुशलता से काम करता है, इस आवृत्ति पर SWR 1.16 है। साथ ही, घोषित आवृत्ति पर, 433 मेगाहर्ट्ज एसडब्ल्यूआर 4,2 पर प्रदर्शन काफी खराब है।

अज्ञात एंटीना 1

ऐन्टेना अचिह्नित. शेड्यूल को देखते हुए, इसे 800 मेगाहर्ट्ज के लिए डिज़ाइन किया गया है, संभवतः जीएसएम बैंड के लिए। निष्पक्ष होने के लिए, यह एंटीना 1800 मेगाहर्ट्ज पर भी संचालित होता है, लेकिन कपलर सीमाओं के कारण, मैं इन आवृत्तियों पर सही माप नहीं कर सकता।

अज्ञात एंटीना 2

एक और एंटीना जो काफी समय से मेरे बक्सों में पड़ा हुआ है। जाहिर तौर पर, जीएसएम बैंड के लिए भी, लेकिन पिछले वाले से बेहतर। 764 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर, एसडब्ल्यूआर एकता के करीब है, 900 मेगाहर्ट्ज पर, एसडब्ल्यूआर 1.4 है।

अज्ञात एंटीना 3

यह एक वाई-फाई एंटीना जैसा दिखता है, लेकिन किसी कारण से कनेक्टर सभी वाई-फाई एंटेना की तरह एसएमए-मेल है, न कि आरपी-एसएमए। माप के आधार पर, 1 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर, यह एंटीना बेकार है। फिर, युग्मक सीमाओं के कारण, हम नहीं जान पाएंगे कि यह किस प्रकार का एंटीना है।

टेलीस्कोपिक एंटीना

आइए गणना करने का प्रयास करें कि आपको 433 मेगाहर्ट्ज बैंड के लिए टेलीस्कोपिक एंटीना को कितना बढ़ाने की आवश्यकता है। तरंग दैर्ध्य की गणना करने का सूत्र: λ = C/f, जहां C प्रकाश की गति है, f आवृत्ति है।

299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279

पूर्ण तरंग दैर्ध्य - 69,24 सेमी
आधा तरंग दैर्ध्य - 34,62 सेमी
चौथाई तरंग दैर्ध्य - 17,31 सेमी

इस तरह से गणना किया गया एंटीना बिल्कुल बेकार निकला। 433MHz की आवृत्ति पर, SWR मान 11 है।

ऐन्टेना को प्रयोगात्मक रूप से विस्तारित करके, मैं लगभग 2.8 सेमी की ऐन्टेना लंबाई के साथ 50 का न्यूनतम एसडब्ल्यूआर प्राप्त करने में कामयाब रहा। यह पता चला कि अनुभागों की मोटाई बहुत महत्वपूर्ण है। अर्थात्, जब केवल पतले सिरे वाले खंडों को बढ़ाया गया, तो परिणाम उस समय की तुलना में बेहतर था जब केवल मोटे खंडों को समान लंबाई तक बढ़ाया गया था। मुझे नहीं पता कि टेलीस्कोपिक एंटीना की लंबाई के साथ इन गणनाओं पर कितना भरोसा करना चाहिए, क्योंकि व्यवहार में वे काम नहीं करते हैं। हो सकता है कि अन्य एंटेना या फ़्रीक्वेंसी के साथ यह अलग तरह से काम करता हो, मुझे नहीं पता।

433MHz पर तार का टुकड़ा

अक्सर विभिन्न उपकरणों, जैसे रेडियो स्विच, में आप सीधे तार के एक टुकड़े को एंटीना के रूप में देख सकते हैं। मैंने 433 मेगाहर्ट्ज (17,3 सेमी) की एक चौथाई तरंग दैर्ध्य के बराबर तार का एक टुकड़ा काट दिया और अंत को टिन कर दिया ताकि यह एसएमए महिला कनेक्टर में अच्छी तरह से फिट हो जाए।

परिणाम अजीब निकला: ऐसा तार 360 मेगाहर्ट्ज पर अच्छा काम करता है, लेकिन 433 मेगाहर्ट्ज पर बेकार है।


मैंने तार को सिरे से टुकड़े-टुकड़े करके काटना शुरू किया और रीडिंग देखना शुरू किया। ग्राफ़ पर गिरावट धीरे-धीरे दाईं ओर 433 मेगाहर्ट्ज की ओर शिफ्ट होने लगी। परिणामस्वरूप, लगभग 15,5 सेमी की तार लंबाई पर, मैं 1.8 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर 438 का न्यूनतम एसडब्ल्यूआर मान प्राप्त करने में कामयाब रहा। केबल को और छोटा करने से एसडब्ल्यूआर में वृद्धि हुई।

निष्कर्ष

कपलर सीमाओं के कारण, 1 गीगाहर्ट्ज से ऊपर के बैंड पर एंटेना को मापना संभव नहीं था, जैसे कि वाई-फाई एंटेना। यदि मेरे पास व्यापक युग्मक होता तो यह किया जा सकता था।

एक कपलर, कनेक्टिंग केबल, एक उपकरण और यहां तक ​​कि एक लैपटॉप परिणामी एंटीना प्रणाली के भाग हैं। उनकी ज्यामिति, अंतरिक्ष और आसपास की वस्तुओं में स्थिति माप परिणाम को प्रभावित करती है। वास्तविक रेडियो स्टेशन या मॉडेम पर सेट करने के बाद, आवृत्ति बदल सकती है, क्योंकि। रेडियो स्टेशन की बॉडी, मॉडेम, ऑपरेटर की बॉडी एंटीना का हिस्सा बन जाएगी।

OSA103 Mini एक बहुत बढ़िया मल्टीफंक्शनल डिवाइस है। मैं माप के दौरान सलाह के लिए इसके डेवलपर के प्रति आभार व्यक्त करता हूं।

स्रोत: www.habr.com