Ո՞ր խմբի համար է այս ալեհավաքը: Մենք չափում ենք ալեհավաքի բնութագրերը

- Ո՞ր տիրույթի համար է այս ալեհավաքը:
- Չգիտեմ, ստուգեք:
- ԻՆՉ?!?!

Ինչպե՞ս կարող եք որոշել, թե ինչ տեսակի ալեհավաք ունեք ձեր ձեռքերում, եթե դրա վրա գծանշում չկա: Ինչպե՞ս հասկանալ, թե որ ալեհավաքն է ավելի լավ կամ վատ: Այս խնդիրն ինձ վաղուց է տանջում։
Հոդվածում պարզ լեզվով նկարագրվում է ալեհավաքի բնութագրերի չափման տեխնիկան և ալեհավաքի հաճախականության միջակայքը որոշելու մեթոդը:

Փորձառու ռադիո ինժեներների համար այս տեղեկատվությունը կարող է չնչին թվալ, և չափման տեխնիկան կարող է բավականաչափ ճշգրիտ չլինել: Հոդվածը նախատեսված է նրանց համար, ովքեր ընդհանրապես ոչինչ չեն հասկանում ռադիոէլեկտրոնիկայից, ինչպես ես:

TL. DR Մենք կչափենք ալեհավաքների SWR-ը տարբեր հաճախականություններում՝ օգտագործելով OSA 103 Mini սարքը և ուղղորդող կցորդիչը՝ գծելով SWR-ի կախվածությունը հաճախականությունից:

Теория

Երբ հաղորդիչը ազդանշան է ուղարկում ալեհավաքին, էներգիայի մի մասը ճառագայթվում է օդ, իսկ մի մասը արտացոլվում և հետ է վերադարձվում: Ճառագայթված և արտացոլված էներգիայի միջև կապը բնութագրվում է կանգնած ալիքի հարաբերակցությամբ (SWR կամ SWR): Որքան ցածր է SWR-ը, այնքան հաղորդիչի էներգիան ավելի շատ է արտանետվում ռադիոալիքների տեսքով: SWR = 1-ում անդրադարձ չկա (ամբողջ էներգիան ճառագայթվում է): Իրական ալեհավաքի SWR-ը միշտ 1-ից մեծ է:

Եթե ​​դուք տարբեր հաճախականությունների ազդանշան ուղարկեք ալեհավաքին և միաժամանակ չափեք SWR-ը, կարող եք պարզել, թե ինչ հաճախականությամբ արտացոլումը կլինի նվազագույն: Սա կլինի ալեհավաքի աշխատանքային տիրույթը: Կարող եք նաև համեմատել տարբեր ալեհավաքներ նույն խմբի համար և գտնել, թե որն է ավելի լավը:

Հաղորդիչի ազդանշանի մի մասը արտացոլվում է ալեհավաքից

Որոշակի հաճախականության համար նախատեսված ալեհավաքը, տեսականորեն, պետք է ունենա ամենացածր SWR իր աշխատանքային հաճախականություններում: Սա նշանակում է, որ բավական է ճառագայթել ալեհավաքի մեջ տարբեր հաճախականություններով և գտնել, թե որ հաճախականությամբ է արտացոլումն ամենափոքրը, այսինքն՝ ռադիոալիքների տեսքով արտահոսող էներգիայի առավելագույն քանակությունը:

Կարողանալով տարբեր հաճախականություններով ազդանշան ստեղծել և չափել արտացոլումը, մենք կարող ենք ստեղծել գրաֆիկ X առանցքի հաճախականությամբ և Y առանցքի վրա ազդանշանի արտացոլմամբ: Արդյունքում, որտեղ կա գրաֆիկի անկում (այսինքն, ազդանշանի ամենաքիչ արտացոլումը), կլինի ալեհավաքի աշխատանքային տիրույթը:

Արտացոլման երևակայական գրաֆիկն ընդդեմ հաճախության: Ամբողջ տիրույթում արտացոլումը 100% է, բացառությամբ ալեհավաքի աշխատանքային հաճախականության:

Սարք Osa103 Mini

Չափումների համար մենք կօգտագործենք OSA103 Mini. Սա ունիվերսալ չափիչ սարք է, որը միավորում է օսցիլոսկոպը, ազդանշանի գեներատորը, սպեկտրի անալիզատորը, ամպլիտուդա-հաճախականության արձագանքման/փուլային արձագանքման չափիչը, վեկտորային ալեհավաքի անալիզատորը, LC մետրը և նույնիսկ SDR հաղորդիչը: OSA103 Mini-ի գործառնական տիրույթը սահմանափակված է 100 ՄՀց-ով, OSA-6G մոդուլը ընդլայնում է հաճախականությունների տիրույթը IAFC ռեժիմում մինչև 6 ԳՀց: Բոլոր գործառույթներով բնիկ ծրագիրը կշռում է 3 ՄԲ, աշխատում է Windows-ով և գինու միջոցով Linux-ով։

Osa103 Mini - ունիվերսալ չափիչ սարք ռադիոսիրողների և ինժեներների համար

Ուղղորդող կցորդիչ

Ուղղորդող զուգակցիչը սարք է, որը շեղում է ՌԴ ազդանշանի մի փոքր մասը, որն անցնում է որոշակի ուղղությամբ: Մեր դեպքում, այն չափելու համար այն պետք է ճյուղավորվի արտացոլված ազդանշանի մի մասը (ալեհավաքից ետ գնալով դեպի գեներատոր):
Ուղղորդող կցորդիչի աշխատանքի տեսողական բացատրություն. youtube.com/watch?v=iBK9ZIx9YaY

Ուղղորդող միացման հիմնական բնութագրերը.

• Գործող հաճախականություններ - հաճախականությունների շրջանակը, որի հիմնական ցուցանիշները չեն գերազանցում նորմալ սահմանները: Իմ կցորդիչը նախատեսված է 1-ից մինչև 1000 ՄՀց հաճախականությունների համար
• Մասնաճյուղ (միացում) - ազդանշանի ո՞ր մասը (դեցիբելներով) կհեռացվի, երբ ալիքն ուղղվի IN-ից դեպի OUT
• Ուղղորդություն - որքան ավելի քիչ ազդանշան կհեռացվի, երբ ազդանշանը շարժվի հակառակ ուղղությամբ OUT-ից դեպի IN

Առաջին հայացքից սա բավականին շփոթեցնող է թվում: Պարզության համար եկեք պատկերացնենք կցորդիչը որպես ջրի խողովակ՝ ներսում փոքրիկ ծորակով: Ջրահեռացումը կատարվում է այնպես, որ երբ ջուրը շարժվում է առաջ ուղղությամբ (IN-ից ԴՈՒՐՍ), ջրի զգալի մասը հանվում է։ Ջրի քանակությունը, որը թափվում է այս ուղղությամբ, որոշվում է կցորդիչի տվյալների թերթիկում գտնվող Coupling պարամետրով:

Երբ ջուրը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ, զգալիորեն ավելի քիչ ջուր է հեռացվում: Այն պետք է ընդունել որպես կողմնակի ազդեցություն։ Ջրի քանակությունը, որը թափվում է այս շարժման ընթացքում, որոշվում է տվյալների թերթիկի Ուղղորդության պարամետրով: Որքան փոքր է այս պարամետրը (որքան մեծ է դԲ արժեքը), այնքան լավ մեր առաջադրանքի համար:

միացման դիագրամ

Քանի որ մենք ցանկանում ենք չափել ալեհավաքից արտացոլված ազդանշանի մակարդակը, այն միացնում ենք կցորդիչի IN-ին, իսկ գեներատորը՝ OUT-ին: Այսպիսով, ալեհավաքից արտացոլված ազդանշանի մի մասը չափման համար կհասնի ընդունիչին:

Ծորակի միացման դիագրամ: Արտացոլված ազդանշանն ուղարկվում է ստացողին

Չափման կարգավորում

Եկեք հավաքենք SWR-ի չափման կարգավորում՝ համաձայն սխեմայի: Սարքի գեներատորի ելքում մենք լրացուցիչ կտեղադրենք 15 դԲ թուլացումով թուլացուցիչ: Սա կբարելավի կցորդիչի համապատասխանությունը գեներատորի ելքի հետ և կբարձրացնի չափման ճշգրտությունը: Թուլացնողը կարելի է վերցնել 5..15 դԲ թուլացումով։ Թուլացման չափը ավտոմատ կերպով հաշվի կառնվի հետագա չափաբերման ժամանակ:

Թուլացնողը թուլացնում է ազդանշանը ֆիքսված թվով դեցիբելներով: Թուլացնողի հիմնական բնութագիրը ազդանշանի թուլացման գործակիցն է և գործառնական հաճախականության տիրույթը: Գործող միջակայքից դուրս հաճախականությունների դեպքում թուլացնողի աշխատանքը կարող է անկանխատեսելիորեն փոխվել:

Ահա թե ինչ տեսք ունի վերջնական տեղադրումը. Պետք է նաև հիշեք, որ OSA-6G մոդուլից միջանկյալ հաճախականության (IF) ազդանշան մատակարարեք սարքի հիմնական տախտակին: Դա անելու համար միացրեք հիմնական տախտակի IF OUTPUT պորտը OSA-6G մոդուլի INPUT-ին:

Նոութբուքի անջատիչ սնուցման աղբյուրի միջամտության մակարդակը նվազեցնելու համար ես բոլոր չափումները կատարում եմ, երբ նոութբուքը սնվում է մարտկոցից:

Ստուգաչափում

Նախքան չափումները սկսելը, դուք պետք է համոզվեք, որ սարքի բոլոր բաղադրիչները լավ աշխատանքային վիճակում են և մալուխների որակը, դրա համար մենք միացնում ենք գեներատորը և ընդունիչը անմիջապես մալուխով, միացնում ենք գեներատորը և չափում հաճախականությունը: արձագանք. Մենք ստանում ենք գրեթե հարթ գրաֆիկ 0dB-ով: Սա նշանակում է, որ ամբողջ հաճախականության տիրույթում գեներատորի ողջ ճառագայթվող հզորությունը հասել է ընդունիչին:

Գեներատորի միացումն անմիջապես ընդունիչին

Եկեք միացումին ավելացնենք թուլացուցիչ: 15dB ազդանշանի գրեթե հավասարաչափ թուլացումը տեսանելի է ողջ տիրույթում:

Միացնելով գեներատորը 15 դբ թուլացնողի միջոցով ընդունիչին

Միացնենք գեներատորը կցորդիչի OUT միակցիչին, իսկ ընդունիչը՝ կցորդիչի CPL միակցիչին։ Քանի որ IN պորտին միացված բեռ չկա, ամբողջ գեներացված ազդանշանը պետք է արտացոլվի, և դրա մի մասը ճյուղավորվի դեպի ստացողը: Համաձայն մեր կցորդի տվյալների աղյուսակի (ZEDC-15-2B), Coupling պարամետրը ~15db է, ինչը նշանակում է, որ մենք պետք է տեսնենք հորիզոնական գիծ մոտ -30 դԲ մակարդակի վրա (միացում + թուլացում): Բայց քանի որ կցորդիչի աշխատանքային տիրույթը սահմանափակված է 1 ԳՀց-ով, այս հաճախականությունից բարձր բոլոր չափումները կարելի է անիմաստ համարել: Սա հստակ երևում է գրաֆիկում, 1 ԳՀց-ից հետո ընթերցումները քաոսային են և անիմաստ: Հետևաբար, մենք կիրականացնենք բոլոր հետագա չափումները կցորդիչի աշխատանքային տիրույթում:

Ծորակի միացում առանց բեռի: Տեսանելի է կցորդիչի գործառնական տիրույթի սահմանը:

Քանի որ 1 ԳՀց-ից բարձր չափման տվյալները, մեր դեպքում, իմաստ չունեն, մենք կսահմանափակենք գեներատորի առավելագույն հաճախականությունը կցորդիչի գործառնական արժեքներով: Չափելիս ստանում ենք ուղիղ գիծ։

Սահմանափակելով գեներատորի տիրույթը կցորդիչի աշխատանքային տիրույթով

Որպեսզի տեսողականորեն չափենք ալեհավաքների SWR-ը, մենք պետք է կատարենք տրամաչափում, որպեսզի ընդունենք շղթայի ընթացիկ պարամետրերը (100% արտացոլումը) որպես հղման կետ, այսինքն՝ զրո դԲ: Այդ նպատակով OSA103 Mini ծրագիրն ունի ներկառուցված տրամաչափման գործառույթ: Կալիբրացումը կատարվում է առանց միացված ալեհավաքի (բեռնվածքի), տրամաչափման տվյալները գրվում են ֆայլում և հետագայում ավտոմատ կերպով հաշվի են առնվում գրաֆիկները կառուցելիս:

Հաճախականության արձագանքման տրամաչափման ֆունկցիա OSA103 Mini ծրագրում

Կիրառելով տրամաչափման արդյունքները և կատարվող չափումները առանց բեռի, մենք ստանում ենք հարթ գրաֆիկ 0dB-ով:

Գրաֆիկը չափաբերումից հետո

Մենք չափում ենք ալեհավաքները

Այժմ դուք կարող եք սկսել չափել ալեհավաքները: Կալիբրացիայի շնորհիվ մենք կտեսնենք և կչափենք արտացոլման նվազումը ալեհավաքը միացնելուց հետո:

Ալեհավաք Aliexpress-ից 433 ՄՀց հաճախականությամբ

Ալեհավաքը նշված է 443 ՄՀց: Կարելի է տեսնել, որ ալեհավաքն ամենաարդյունավետն է աշխատում 446 ՄՀց տիրույթում, այս հաճախականության դեպքում SWR-ը 1.16 է: Միևնույն ժամանակ, հայտարարված հաճախականության դեպքում կատարումը զգալիորեն ավելի վատ է, 433 ՄՀց հաճախականությամբ SWR-ը 4,2 է:

Անհայտ ալեհավաք 1

Անտենա առանց գծանշումների. Դատելով գրաֆիկից՝ այն նախատեսված է 800 ՄՀց հաճախականության համար, ենթադրաբար՝ GSM տիրույթի համար։ Արդարության համար ասեմ, որ այս ալեհավաքը նույնպես աշխատում է 1800 ՄՀց հաճախականությամբ, բայց կցորդիչի սահմանափակումների պատճառով ես չեմ կարող վավեր չափումներ կատարել այս հաճախականություններում:

Անհայտ ալեհավաք 2

Մեկ այլ ալեհավաք, որը երկար ժամանակ պառկած է իմ արկղերի մեջ։ Ըստ երևույթին, նաև GSM տիրույթի համար, բայց ավելի լավ, քան նախորդը: 764 ՄՀց հաճախականության դեպքում SWR-ը մոտ է միասնությանը, 900 ՄՀց-ում SWR-ը 1.4 է։

Անհայտ ալեհավաք 3

Այն կարծես Wi-Fi ալեհավաք է, բայց ինչ-ինչ պատճառներով միակցիչը SMA-Male է, և ոչ RP-SMA, ինչպես բոլոր Wi-Fi ալեհավաքները: Դատելով չափումներից՝ մինչև 1 ՄՀց հաճախականությունների դեպքում այս ալեհավաքն անօգուտ է: Կրկին, կցորդիչի սահմանափակումների պատճառով մենք չենք իմանա, թե դա ինչ ալեհավաք է:

Հեռադիտակային ալեհավաք

Փորձենք հաշվարկել, թե որքան հեռու է պետք երկարացնել հեռադիտակային ալեհավաքը 433 ՄՀց տիրույթի համար: Ալիքի երկարությունը հաշվարկելու բանաձևն է՝ λ = C/f, որտեղ C-ն լույսի արագությունն է, f-ը՝ հաճախականությունը։

299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279

Ամբողջական ալիքի երկարություն - 69,24 սմ
Կես ալիքի երկարություն - 34,62 սմ
Քառորդ ալիքի երկարությունը - 17,31 սմ

Այսպես հաշվարկված ալեհավաքը բացարձակապես անպետք է ստացվել։ 433 ՄՀց հաճախականության դեպքում SWR արժեքը 11 է:

Փորձնականորեն երկարացնելով ալեհավաքը, ինձ հաջողվեց հասնել նվազագույն SWR 2.8-ի մոտ 50 սմ ալեհավաքի երկարությամբ, պարզվեց, որ հատվածների հաստությունը մեծ նշանակություն ունի: Այսինքն՝ միայն արտաքին բարակ հատվածները երկարացնելիս արդյունքն ավելի լավն էր, քան միայն հաստ հատվածները նույն երկարությամբ երկարացնելիս։ Ես չգիտեմ, թե ապագայում որքանով պետք է ապավինեք այս հաշվարկներին աստղադիտակային ալեհավաքի երկարությամբ, քանի որ գործնականում դրանք չեն աշխատում: Միգուցե այն այլ կերպ է աշխատում այլ ալեհավաքների կամ հաճախականությունների հետ, ես չգիտեմ:

Մի կտոր մետաղալար 433 ՄՀց հաճախականությամբ

Հաճախ տարբեր սարքերում, ինչպիսիք են ռադիո անջատիչները, դուք կարող եք տեսնել ուղիղ մետաղալարերի մի կտոր որպես ալեհավաք: Ես կտրեցի 433 ՄՀց (17,3 սմ) ալիքի քառորդ երկարությանը հավասար մետաղալարի մի կտոր և ծայրը ամրացրեցի այնպես, որ այն սերտորեն տեղավորվի SMA Female միակցիչի մեջ:

Արդյունքը տարօրինակ էր. նման լարը լավ է աշխատում 360 ՄՀց հաճախականությամբ, բայց անօգուտ է 433 ՄՀց հաճախականությամբ:


Ես սկսեցի մաս առ մաս կտրել լարը ծայրից և դիտել ընթերցումները: Գրաֆիկի անկումը սկսեց դանդաղ շարժվել դեպի աջ՝ դեպի 433 ՄՀց: Արդյունքում, մոտ 15,5 սմ երկարությամբ մետաղալարով, ինձ հաջողվեց ստանալ SWR ամենափոքր արժեքը՝ 1.8՝ 438 ՄՀց հաճախականությամբ: Մալուխի հետագա կրճատումը հանգեցրեց SWR-ի ավելացմանը:

Ամփոփում

Կցորդիչի սահմանափակումների պատճառով հնարավոր չեղավ չափել ալեհավաքները 1 ԳՀց-ից բարձր տիրույթներում, ինչպիսիք են Wi-Fi ալեհավաքները: Սա կարող էր արվել, եթե ես ունենայի ավելի մեծ թողունակության կցորդ:

Կցորդիչը, միացնող մալուխները, սարքը և նույնիսկ նոութբուքը ստացված ալեհավաքային համակարգի մասերն են: Նրանց երկրաչափությունը, դիրքը տարածության մեջ և շրջակա օբյեկտները ազդում են չափման արդյունքի վրա: Իրական ռադիոկայանի կամ մոդեմի վրա տեղադրվելուց հետո հաճախականությունը կարող է փոխվել, քանի որ ռադիոկայանի մարմինը, մոդեմը և օպերատորի մարմինը կդառնան ալեհավաքի մաս:

OSA103 Mini-ն շատ գեղեցիկ բազմաֆունկցիոնալ սարք է: Ես իմ շնորհակալությունն եմ հայտնում դրա մշակողին չափումների ժամանակ խորհրդակցելու համար:

Source: www.habr.com