— Fyrir hvaða svið er þetta loftnet?
— Ég veit það ekki, athugaðu.
- HVAÐ?!?!
Hvernig geturðu ákvarðað hvers konar loftnet þú ert með í höndunum ef það er engin merking á því? Hvernig á að skilja hvaða loftnet er betra eða verra? Þetta vandamál hefur plagað mig lengi.
Greinin lýsir á einföldu máli tækni til að mæla eiginleika loftnets og aðferð til að ákvarða tíðnisvið loftnetsins.
Reyndum útvarpsverkfræðingum geta þessar upplýsingar virst léttvægar og mælitæknin er kannski ekki nógu nákvæm. Greinin er ætluð þeim sem skilja ekki neitt í útvarpsrafræðum eins og ég.
TL; DR Við munum mæla SWR loftneta á mismunandi tíðnum með því að nota OSA 103 Mini tækið og stefnutengi og teikna upp hversu háð SWR er á tíðni.
Теория
Þegar sendir sendir merki til loftnets er hluti orkunnar geislað út í loftið og hluti endurkastast og skilar sér til baka. Samband geislaðrar og endurkastaðrar orku einkennist af stöðubylgjuhlutfalli (SWR eða SWR). Því lægra sem SWR er, því meira af orku sendisins er gefið út sem útvarpsbylgjur. Við SWR = 1 er engin endurkast (öll orka er geislað út). SWR raunverulegs loftnets er alltaf meiri en 1.
Ef þú sendir merki um mismunandi tíðni til loftnetsins og mælir samtímis SWR geturðu fundið á hvaða tíðni endurkastið verður í lágmarki. Þetta mun vera rekstrarsvið loftnetsins. Þú getur líka borið saman mismunandi loftnet fyrir sama band og fundið hvor er betri.
Hluti af sendimerkinu endurkastast frá loftnetinu
Loftnet sem er hannað fyrir ákveðna tíðni, í orði, ætti að hafa lægsta SWR á rekstrartíðnum sínum. Þetta þýðir að það er nóg að geisla inn í loftnetið á mismunandi tíðnum og finna á hvaða tíðni endurkastið er minnst, það er hámarksmagn orku sem sleppur út í formi útvarpsbylgna.
Með því að geta búið til merki á mismunandi tíðnum og mælt endurkastið getum við búið til línurit með tíðninni á X-ásnum og endurkastsgetu merksins á Y-ásnum. Þar af leiðandi, þar sem dýfa er í línuritinu (þ.e. minnst endurkast merkisins), verður rekstrarsvið loftnetsins.
Ímyndað línurit af endurspeglun á móti tíðni. Á öllu sviðinu er endurspeglunin 100%, fyrir utan rekstrartíðni loftnetsins.
Tæki Osa103 Mini
Við mælingar munum við nota . Þetta er alhliða mælitæki sem sameinar sveiflusjá, merkjagjafa, litrófsgreiningartæki, amplitude-tíðni svörun/fasa svörunarmæli, vektor loftnetsgreiningartæki, LC mæli og jafnvel SDR senditæki. Rekstrarsvið OSA103 Mini er takmarkað við 100 MHz, OSA-6G einingin stækkar tíðnisviðið í IAFC ham í 6 GHz. Innfædda forritið með öllum aðgerðum vegur 3 MB, keyrir á Windows og í gegnum vín á Linux.
Osa103 Mini - alhliða mælitæki fyrir radíóamatöra og verkfræðinga
Stefnatengi
Stefnatengi er tæki sem beinir litlum hluta af RF merki sem ferðast í ákveðna átt. Í okkar tilviki verður það að kvísla hluta endurkastaðs merkis (fer frá loftnetinu aftur í rafalinn) til að mæla það.
Sjónræn útskýring á notkun stefnutengis:
Helstu eiginleikar stefnutengisins:
- Rekstrartíðni - tíðnisvið þar sem aðalvísar fara ekki yfir eðlileg mörk. Tengið mitt er hannað fyrir tíðni frá 1 til 1000 MHz
- Útibú (Tenging) - hvaða hluti af merkinu (í desibel) verður tekinn í burtu þegar bylgjunni er beint frá IN til OUT
- Stýristefna — hversu mikið minna merki verður fjarlægt þegar merkið færist í gagnstæða átt frá OUT til IN
Við fyrstu sýn lítur þetta frekar ruglingslega út. Til glöggvunar skulum við ímynda okkur tengibúnaðinn sem vatnspípu, með litlu innstungu að innan. Frárennsli er þannig úr garði gert að þegar vatn færist í áttina áfram (frá IN til ÚT) er verulegur hluti vatnsins fjarlægður. Magnið af vatni sem er losað í þessa átt er ákvarðað af færibreytunni Coupling í tengibúnaðargagnablaðinu.
Þegar vatn hreyfist í gagnstæða átt fjarlægist verulega minna vatn. Það ætti að taka það sem aukaverkun. Magn vatns sem losnar við þessa hreyfingu ræðst af stefnubreytunni í gagnablaðinu. Því minni sem þessi færibreyta er (því stærra sem dB gildið er), því betra fyrir okkar verkefni.
Skýringarmynd
Þar sem við viljum mæla merkisstigið sem endurkastast frá loftnetinu, tengjum við það við IN á tenginu og rafallinn við OUT. Þannig mun hluti af merkinu sem endurkastast frá loftnetinu ná til móttakarans til mælingar.
Tengimynd fyrir krana. Merkið sem endurkastast er sent til móttakandans
Mælingaruppsetning
Setjum saman uppsetningu til að mæla SWR í samræmi við hringrásarmyndina. Við úttak búnaðarrafallsins munum við að auki setja upp dempara með 15 dB dempingu. Þetta mun bæta samsvörun tengisins við úttak rafallsins og auka mælingarnákvæmni. Hægt er að taka deyfinguna með 5..15 dB dempun. Magn dempunar verður sjálfkrafa tekin með í reikninginn við síðari kvörðun.
Dempari dregur úr merkinu um fastan fjölda desibels. Helstu eiginleikar deyfingar eru deyfingarstuðull merkisins og rekstrartíðnisviðið. Við tíðni utan starfssviðs getur frammistaða deyfingarinnar breyst ófyrirsjáanlegt.
Svona lítur lokauppsetningin út. Þú verður líka að muna að gefa millitíðni (IF) merki frá OSA-6G einingunni á aðalborð tækisins. Til að gera þetta skaltu tengja IF OUTPUT tengið á aðalborðinu við INPUT á OSA-6G einingunni.
Til að draga úr truflunum frá skiptaaflgjafa fartölvunnar, geri ég allar mælingar þegar fartölvan er knúin af rafhlöðu.
Kvörðun
Áður en mælingar hefjast þarf að ganga úr skugga um að allir íhlutir tækisins séu í góðu lagi og gæði snúranna; til þess tengjum við rafal og móttakara beint með snúru, kveikjum á rafalnum og mælum tíðnina svar. Við fáum næstum flatt línurit við 0dB. Þetta þýðir að á öllu tíðnisviðinu náði allt útgeislað afl rafallsins til móttakarans.
Að tengja rafall beint við móttakara
Við skulum bæta deyfanda við hringrásina. Næstum jöfn merkjadempun upp á 15dB er sýnileg á öllu sviðinu.
Að tengja rafallinn í gegnum 15dB deyfara við móttakarann
Tengjum rafallinn við OUT tengi tengisins og móttakara við CPL tengi tengisins. Þar sem ekkert álag er tengt við IN tengið verður allt merkið sem myndast að endurkastast og hluti þess kvíslast til móttakarans. Samkvæmt gagnablaðinu fyrir tengibúnaðinn okkar (), Coupling færibreytan er ~15db, sem þýðir að við ættum að sjá lárétta línu á stigi um -30 dB (tenging + dempunardeyfing). En þar sem rekstrarsvið tengisins er takmarkað við 1 GHz geta allar mælingar yfir þessari tíðni talist tilgangslausar. Þetta sést vel á línuritinu; eftir 1 GHz eru mælingarnar óskipulegar og tilgangslausar. Þess vegna munum við framkvæma allar frekari mælingar á rekstrarsviði tengisins.
Að tengja krana án álags. Takmörk virknisviðs tengisins eru sýnileg.
Þar sem mælingargögn yfir 1 GHz, í okkar tilviki, eru ekki skynsamleg, munum við takmarka hámarkstíðni rafallsins við rekstrargildi tengisins. Við mælingar fáum við beina línu.
Takmörkun rafala við rekstrarsvið tengisins
Til þess að mæla SWR loftneta sjónrænt þurfum við að framkvæma kvörðun til að taka núverandi breytur hringrásarinnar (100% spegilmynd) sem viðmiðunarpunkt, það er núll dB. Í þessu skyni hefur OSA103 Mini forritið innbyggða kvörðunaraðgerð. Kvörðun er framkvæmd án tengds loftnets (hleðslu), kvörðunargögn eru skrifuð í skrá og eru síðan sjálfkrafa tekin með í reikninginn við gerð línurita.
Kvörðunaraðgerð tíðnisviðs í OSA103 Mini forritinu
Með því að nota kvörðunarniðurstöðurnar og keyra mælingar án álags fáum við flatt línurit við 0dB.
Línurit eftir kvörðun
Við mælum loftnet
Nú geturðu byrjað að mæla loftnetin. Þökk sé kvörðun munum við sjá og mæla minnkun í endurkasti eftir að loftnetið hefur verið tengt.
Loftnet frá Aliexpress á 433MHz
Loftnet merkt 443MHz. Það má sjá að loftnetið starfar best á 446MHz sviðinu, á þessari tíðni er SWR 1.16. Á sama tíma, á uppgefinni tíðni er frammistaðan verulega verri, við 433MHz er SWR 4,2.
Óþekkt loftnet 1
Loftnet án merkinga. Af línuritinu að dæma er hann hannaður fyrir 800 MHz, væntanlega fyrir GSM bandið. Til að vera sanngjarn, þá virkar þetta loftnet líka á 1800 MHz, en vegna takmarkana tengisins get ég ekki gert gildar mælingar á þessum tíðnum.
Óþekkt loftnet 2
Annað loftnet sem hefur legið í kössunum mínum lengi. Svo virðist líka fyrir GSM-sviðið, en betra en það fyrra. Á tíðninni 764 MHz er SWR nálægt einingu, á 900 MHz er SWR 1.4.
Óþekkt loftnet 3
Það lítur út eins og Wi-Fi loftnet, en af einhverjum ástæðum er tengið SMA-Male, en ekki RP-SMA, eins og öll Wi-Fi loftnet. Af mælingum að dæma er þetta loftnet ónýtt við tíðni allt að 1 MHz. Aftur, vegna takmarkana tengisins, munum við ekki vita hvers konar loftnet það er.
Sjónauka loftnet
Við skulum reyna að reikna út hversu langt þarf að lengja sjónaukaloftnetið fyrir 433MHz sviðið. Formúlan til að reikna út bylgjulengdina er: λ = C/f, þar sem C er ljóshraði, f er tíðnin.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
Full bylgjulengd - 69,24 cm
Hálf bylgjulengd - 34,62 cm
Fjórðungsbylgjulengd - 17,31 cm
Loftnetið sem reiknað var með þessum hætti reyndist algjörlega ónýtt. Á tíðninni 433MHz er SWR gildið 11.
Með því að lengja loftnetið í tilraunaskyni tókst mér að ná lágmarks SWR upp á 2.8 með loftnetslengd um 50 cm.. Í ljós kom að þykkt hlutanna skiptir miklu máli. Það er að segja að þegar aðeins þunnu ytri hlutarnar voru teknar út var útkoman betri en þegar aðeins þykku hlutarnar voru teknar í sömu lengd. Ég veit ekki hversu mikið þú ættir að treysta á þessa útreikninga með lengd sjónaukaloftnets í framtíðinni, því í reynd virka þeir ekki. Kannski virkar það öðruvísi með önnur loftnet eða tíðni, ég veit það ekki.
Vírstykki á 433MHz
Oft í ýmsum tækjum, eins og útvarpsrofum, geturðu séð stykki af beinum vír sem loftnet. Ég klippti vírstykki sem jafngildir fjórðungi bylgjulengd 433 MHz (17,3 cm) og tíndi endann þannig að hann passaði vel í SMA Female tengið.
Niðurstaðan var undarleg: slíkur vír virkar vel á 360 MHz en er ónýtur við 433 MHz.
Ég byrjaði að klippa vírinn af endanum stykki fyrir stykki og skoða aflestrana. Dýfan í línuritinu fór hægt og rólega að færast til hægri, í átt að 433 MHz. Fyrir vikið, yfir um 15,5 cm vírlengd, tókst mér að ná minnsta SWR gildinu 1.8 á tíðninni 438 MHz. Frekari stytting strengsins leiddi til hækkunar á SWR.
Ályktun
Vegna takmarkana á tengibúnaðinum var ekki hægt að mæla loftnet á böndum yfir 1 GHz, svo sem Wi-Fi loftnet. Þetta hefði getað verið gert ef ég væri með hærri bandbreiddartengi.
Tengi, tengisnúrur, tæki og jafnvel fartölva eru allir hlutir loftnetskerfisins sem myndast. Rúmfræði þeirra, staðsetning í geimnum og fyrirbæri í kring hafa áhrif á mæliniðurstöðuna. Eftir uppsetningu á alvöru útvarpsstöð eða mótald getur tíðnin breyst vegna þess líkami útvarpsstöðvarinnar, mótaldið og líkami símafyrirtækisins verða hluti af loftnetinu.
OSA103 Mini er mjög flott fjölnotatæki. Ég þakka framkvæmdaraðila þess fyrir samráð við mælingar.
Heimild: www.habr.com