- Kokiam diapazonui ši antena skirta?
- Nežinau, patikrink.
- KĄ?!?!
Kaip galite nustatyti, kokią anteną turite rankose, jei ant jos nėra jokio žymėjimo? Kaip suprasti, kuri antena yra geresnė ar blogesnė? Ši problema mane kankino ilgą laiką.
Straipsnyje paprasta kalba aprašoma antenos charakteristikų matavimo technika ir antenos dažnių diapazono nustatymo metodas.
Patyrusiems radijo inžinieriams ši informacija gali atrodyti nereikšminga, o matavimo technika gali būti nepakankamai tiksli. Straipsnis skirtas tiems, kurie visiškai nieko nesupranta apie radijo elektroniką, kaip aš.
Lt; DR Antenų SWR išmatuosime įvairiais dažniais naudodami OSA 103 Mini įrenginį ir kryptinę jungtį, nubraižydami SWR priklausomybę nuo dažnio.
Теория
Kai siųstuvas siunčia signalą į anteną, dalis energijos išspinduliuojama į orą, o dalis atsispindi ir grąžinama atgal. Ryšys tarp spinduliuojamos ir atspindėtos energijos apibūdinamas stovinčios bangos santykiu (SWR arba SWR). Kuo žemesnis SWR, tuo daugiau siųstuvo energijos išspinduliuoja radijo bangomis. Esant SWR = 1 nėra atspindžio (visa energija išspinduliuojama). Tikros antenos SWR visada yra didesnis nei 1.
Jei į anteną siunčiate skirtingų dažnių signalą ir tuo pačiu metu matuojate SWR, galite sužinoti, kokiu dažniu atspindys bus minimalus. Tai bus antenos veikimo diapazonas. Taip pat galite palyginti skirtingas tos pačios juostos antenas ir sužinoti, kuri iš jų yra geresnė.
Dalis siųstuvo signalo atsispindi nuo antenos
Antena, sukurta tam tikram dažniui, teoriškai turėtų turėti žemiausią SWR savo veikimo dažniais. Tai reiškia, kad pakanka spinduliuoti į anteną skirtingais dažniais ir rasti, kuriuo dažniu atspindys yra mažiausias, tai yra didžiausias energijos kiekis, kuris išeina radijo bangų pavidalu.
Sugebėdami generuoti signalą skirtingais dažniais ir išmatuoti atspindį, galime sukurti grafiką su dažniu X ašyje ir signalo atspindžiu Y ašyje. Dėl to ten, kur grafike yra nuosmukis (ty mažiausiai atspindimas signalas), bus antenos veikimo diapazonas.
Įsivaizduojamas atspindžio ir dažnio grafikas. Visame diapazone atspindys yra 100%, išskyrus antenos veikimo dažnį.
Įrenginys Osa103 Mini
Išmatavimams naudosime Tai universalus matavimo prietaisas, apjungiantis osciloskopą, signalo generatorių, spektro analizatorių, dažnio atsako/fazės atsako matuoklį, vektoriaus antenos analizatorių, LC matuoklį ir net SDR siųstuvą-imtuvą. OSA103 Mini veikimo diapazonas yra apribotas iki 100 MHz, o OSA-6G modulis dažnio atsako režimu išplečia dažnių diapazoną iki 6 GHz. Gimtoji programinė įranga su visomis funkcijomis užima 3 MB ir veikia su... Windows ir per vyną Linux.
Osa103 Mini - universalus matavimo prietaisas radijo mėgėjams ir inžinieriams
Krypties jungtis
Krypties jungtis yra įrenginys, kuris nukreipia nedidelę RF signalo dalį, sklindantį tam tikra kryptimi. Mūsų atveju jis turi išsišakoti dalį atspindėto signalo (einančio iš antenos atgal į generatorių), kad jį išmatuotų.
Vizualus krypties movos veikimo paaiškinimas:
Pagrindinės krypties jungties charakteristikos:
- Veikimo dažniai - dažnių diapazonas, kuriame pagrindiniai rodikliai neviršija normalių ribų. Mano jungtis skirta dažniams nuo 1 iki 1000 MHz
- Atšaka (sujungimas) - kokia signalo dalis (decibelais) bus atimta, kai banga nukreipiama iš IN į OUT
- Kryptingumas — kiek mažiau signalo bus pašalinta, kai signalas judės priešinga kryptimi iš OUT į IN
Iš pirmo žvilgsnio tai atrodo gana painu. Aiškumo dėlei įsivaizduokime jungtį kaip vandens vamzdį, kurio viduje yra nedidelis čiaupas. Drenažas daromas taip, kad vandeniui judant į priekį (iš IN į OUT), nemaža vandens dalis pasišalina. Šia kryptimi išleidžiamo vandens kiekis nustatomas pagal sukabinimo parametrą movos duomenų lape.
Kai vanduo juda priešinga kryptimi, pašalinama žymiai mažiau vandens. Jis turėtų būti priimtas kaip šalutinis poveikis. Šio judėjimo metu išleidžiamo vandens kiekis nustatomas pagal duomenų lapo parametrą Directivity. Kuo mažesnis šis parametras (kuo didesnė dB reikšmė), tuo geriau mūsų užduočiai.
Grandinės schema
Kadangi norime išmatuoti nuo antenos atsispindinčio signalo lygį, jį jungiame prie jungties IN, o generatorių prie OUT. Taigi, dalis signalo, atsispindinčio nuo antenos, pasieks imtuvą matavimui.
Krano pajungimo schema. Atsispindėjęs signalas siunčiamas į imtuvą
Matavimo sąranka
Surinkime SWR matavimo sąranką pagal grandinės schemą. Prietaiso generatoriaus išvestyje papildomai sumontuosime 15 dB slopinimo slopintuvą. Tai pagerins jungties suderinimą su generatoriaus išėjimu ir padidins matavimo tikslumą. Slopintuvą galima paimti su 5...15 dB slopinimu. Vėlesnio kalibravimo metu bus automatiškai atsižvelgiama į slopinimo dydį.
Atenuatorius slopina signalą fiksuotu decibelų skaičiumi. Pagrindinė atenuatoriaus charakteristika yra signalo slopinimo koeficientas ir veikimo dažnių diapazonas. Esant dažniams už veikimo diapazono ribų, slopintuvo veikimas gali keistis nenuspėjamai.
Taip atrodo galutinis įrengimas. Taip pat turite nepamiršti tiekti tarpinio dažnio (IF) signalo iš OSA-6G modulio į pagrindinę įrenginio plokštę. Norėdami tai padaryti, prijunkite pagrindinės plokštės IF OUTPUT prievadą prie OSA-6G modulio INPUT.
Kad sumažinčiau nešiojamojo kompiuterio perjungiamojo maitinimo šaltinio trikdžių lygį, visus matavimus atlieku, kai nešiojamasis kompiuteris maitinamas iš baterijos.
Kalibravimas
Prieš pradėdami matavimus, turite įsitikinti, kad visi prietaiso komponentai yra tvarkingi ir kabelių kokybė, kad tai padarytumėte, tiesiogiai sujungiame generatorių ir imtuvą, įjungiame generatorių ir išmatuojame dažnį atsakymą. Gauname beveik plokščią grafiką esant 0 dB. Tai reiškia, kad per visą dažnių diapazoną visa generatoriaus spinduliuojama galia pasiekė imtuvą.
Generatoriaus prijungimas tiesiai prie imtuvo
Prie grandinės pridėkime atenuatorių. Beveik tolygus 15 dB signalo slopinimas matomas visame diapazone.
Generatoriaus prijungimas per 15dB slopintuvą prie imtuvo
Prie movos OUT jungties prijungkime generatorių, o prie movos CPL jungties imtuvą. Kadangi prie IN prievado nėra prijungta apkrova, visas generuojamas signalas turi būti atspindėtas, o dalis jo turi būti šakota į imtuvą. Pagal mūsų movos duomenų lapą (), sujungimo parametras yra ~15db, o tai reiškia, kad turėtume matyti horizontalią liniją maždaug -30 dB lygiu (sujungimas + slopinimo slopinimas). Tačiau kadangi movos veikimo diapazonas yra ribojamas iki 1 GHz, visi matavimai virš šio dažnio gali būti laikomi beprasmiais. Tai aiškiai matoma grafike po 1 GHz rodmenys yra chaotiški ir beprasmiai. Todėl visus tolesnius matavimus atliksime movos veikimo diapazone.
Krano prijungimas be apkrovos. Matoma movos veikimo diapazono riba.
Kadangi matavimo duomenys virš 1 GHz, mūsų atveju neturi prasmės, mes apribosime maksimalų generatoriaus dažnį iki movos veikimo verčių. Matuodami gauname tiesią liniją.
Generatoriaus diapazono ribojimas iki movos veikimo diapazono
Norėdami vizualiai išmatuoti antenų SWR, turime atlikti kalibravimą, kad atskaitos taškas būtų dabartiniai grandinės parametrai (100% atspindys), ty nulis dB. Šiuo tikslu OSA103 Mini programa turi įmontuotą kalibravimo funkciją. Kalibravimas atliekamas be prijungtos antenos (apkrovos), kalibravimo duomenys įrašomi į failą ir vėliau automatiškai į juos atsižvelgiama kuriant grafikus.
Dažnio atsako kalibravimo funkcija OSA103 Mini programoje
Pritaikius kalibravimo rezultatus ir atliekant matavimus be apkrovos, gauname plokščią grafiką ties 0dB.
Grafikas po kalibravimo
Matuojame antenas
Dabar galite pradėti matuoti antenas. Kalibravimo dėka pamatysime ir išmatuosime atspindžio sumažėjimą prijungus anteną.
Antena iš Aliexpress 433MHz
Antena pažymėta 443MHz. Matyti, kad antena efektyviausiai veikia 446MHz diapazone, tokiu dažniu SWR yra 1.16. Tuo pačiu metu deklaruotu dažniu našumas yra žymiai prastesnis, esant 433 MHz SWR yra 4,2.
Nežinoma antena 1
Antena be žymėjimų. Sprendžiant iš grafiko, jis skirtas 800 MHz dažniui, tikėtina, GSM juostai. Tiesą sakant, ši antena taip pat veikia 1800 MHz dažniu, tačiau dėl jungties apribojimų negaliu atlikti galiojančių matavimų šiais dažniais.
Nežinoma antena 2
Dar viena antena, kuri ilgą laiką guli mano dėžėse. Matyt, taip pat GSM diapazonui, bet geriau nei ankstesnis. Esant 764 MHz dažniui, SWR yra artimas vienybei, 900 MHz SWR yra 1.4.
Nežinoma antena 3
Atrodo kaip Wi-Fi antena, bet kažkodėl jungtis yra SMA-Male, o ne RP-SMA, kaip visos Wi-Fi antenos. Sprendžiant iš matavimų, esant dažniams iki 1 MHz, ši antena yra nenaudinga. Vėlgi, dėl jungties apribojimų mes nežinome, kokia tai antena.
Teleskopinė antena
Pabandykime paskaičiuoti, kiek reikia pailginti teleskopinę anteną 433MHz diapazonui. Bangos ilgio apskaičiavimo formulė yra tokia: λ = C/f, kur C – šviesos greitis, f – dažnis.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
Visas bangos ilgis – 69,24 cm
Pusės bangos ilgis – 34,62 cm
Ketvirčio bangos ilgis – 17,31 cm
Taip apskaičiuota antena pasirodė visiškai nenaudinga. Esant 433 MHz dažniui, SWR reikšmė yra 11.
Eksperimentiškai prailginus anteną pavyko pasiekti minimalų SWR 2.8, kai antenos ilgis apie 50 cm. Paaiškėjo, kad didelę reikšmę turi sekcijų storis. Tai reiškia, kad prailginant tik plonas išorines dalis, rezultatas buvo geresnis, nei pratęsiant tik storas dalis iki tokio pat ilgio. Nežinau, kiek ateityje reikėtų pasikliauti šiais skaičiavimais su teleskopinės antenos ilgiu, nes praktiškai jie neveikia. Galbūt su kitomis antenomis ar dažniais veikia kitaip, nežinau.
Laido gabalas 433 MHz dažniu
Dažnai įvairiuose įrenginiuose, pavyzdžiui, radijo jungikliuose, kaip anteną galite pamatyti tiesios vielos gabalą. Nupjoviau vielos gabalą, lygų ketvirtadaliui 433 MHz (17,3 cm) bangos ilgio, ir nuskinau galą taip, kad jis tvirtai tilptų į SMA Female jungtį.
Rezultatas buvo keistas: toks laidas gerai veikia esant 360 MHz, bet yra nenaudingas esant 433 MHz.
Aš pradėjau pjauti vielą nuo galo ir žiūrėti rodmenis. Grafiko kritimas pradėjo lėtai judėti į dešinę, link 433 MHz. Dėl to per maždaug 15,5 cm laido ilgį man pavyko gauti mažiausią SWR reikšmę 1.8 esant 438 MHz dažniui. Tolesnis kabelio trumpinimas padidino SWR.
išvada
Dėl jungties apribojimų nebuvo įmanoma išmatuoti antenų didesnių nei 1 GHz dažnių juostose, pavyzdžiui, „Wi-Fi“ antenų. Tai galėjo būti padaryta, jei turėčiau didesnio pralaidumo jungtį.
Mova, jungiamieji laidai, įrenginys ir net nešiojamas kompiuteris yra visos gautos antenos sistemos dalys. Matavimo rezultatui įtakos turi jų geometrija, padėtis erdvėje ir aplinkiniai objektai. Įdiegus realioje radijo stotyje ar modeme, dažnis gali pasikeisti, nes radijo stoties korpusas, modemas ir operatoriaus korpusas taps antenos dalimi.
OSA103 Mini yra labai šaunus daugiafunkcis įrenginys. Reiškiu dėkingumą jos kūrėjui už konsultaciją atliekant matavimus.
Šaltinis: www.habr.com
