β Untuk julat apa antena ini?
- Saya tidak tahu, semak.
- APA?!?!
Bagaimanakah anda boleh menentukan jenis antena yang anda ada di tangan anda jika tiada tanda padanya? Bagaimana untuk memahami antena yang lebih baik atau lebih teruk? Masalah ini telah membelenggu saya sejak sekian lama.
Artikel ini menerangkan dalam bahasa mudah teknik untuk mengukur ciri antena dan kaedah untuk menentukan julat frekuensi antena.
Bagi jurutera radio yang berpengalaman, maklumat ini mungkin kelihatan remeh, dan teknik pengukuran mungkin tidak cukup tepat. Artikel ini ditujukan untuk mereka yang tidak memahami apa-apa tentang elektronik radio, seperti saya.
TL; DR Kami akan mengukur SWR antena pada pelbagai frekuensi menggunakan peranti OSA 103 Mini dan pengganding arah, merancang pergantungan SWR pada frekuensi.
Teori
Apabila pemancar menghantar isyarat kepada antena, sebahagian daripada tenaga dipancarkan ke udara, dan sebahagiannya dipantulkan dan dikembalikan semula. Hubungan antara tenaga terpancar dan terpantul dicirikan oleh nisbah gelombang berdiri (SWR atau SWR). Lebih rendah SWR, lebih banyak tenaga pemancar dipancarkan sebagai gelombang radio. Pada SWR = 1 tiada pantulan (semua tenaga dipancarkan). SWR antena sebenar sentiasa lebih besar daripada 1.
Jika anda menghantar isyarat frekuensi yang berbeza ke antena dan mengukur SWR secara serentak, anda boleh mencari pada frekuensi yang mana pantulan akan menjadi minimum. Ini akan menjadi julat pengendalian antena. Anda juga boleh membandingkan antena yang berbeza untuk jalur yang sama dan mencari yang mana lebih baik.
Sebahagian daripada isyarat pemancar dipantulkan daripada antena
Antena yang direka untuk frekuensi tertentu, secara teori, harus mempunyai SWR terendah pada frekuensi operasinya. Ini bermakna cukup untuk memancarkan ke dalam antena pada frekuensi yang berbeza dan mencari pada frekuensi mana pantulan adalah yang paling kecil, iaitu, jumlah maksimum tenaga yang terlepas dalam bentuk gelombang radio.
Dengan dapat menjana isyarat pada frekuensi yang berbeza dan mengukur pantulan, kita boleh mencipta graf dengan frekuensi pada paksi X dan pemantulan isyarat pada paksi Y. Akibatnya, apabila terdapat penurunan dalam graf (iaitu, pantulan isyarat yang paling sedikit), akan terdapat julat pengendalian antena.
Graf khayalan pantulan lawan kekerapan. Sepanjang julat keseluruhan, pantulan adalah 100%, kecuali untuk kekerapan operasi antena.
Peranti Osa103 Mini
Untuk ukuran kami akan gunakan . Ini ialah peranti pengukur universal yang menggabungkan osiloskop, penjana isyarat, penganalisis spektrum, meter tindak balas frekuensi amplitud/fasa, penganalisis antena vektor, meter LC dan juga transceiver SDR. Julat pengendalian OSA103 Mini adalah terhad kepada 100 MHz, modul OSA-6G mengembangkan julat frekuensi dalam mod IAFC kepada 6 GHz. Program asli dengan semua fungsi mempunyai berat 3 MB, berjalan pada Windows dan melalui wain di Linux.
Osa103 Mini - alat pengukur universal untuk amatur radio dan jurutera
Pengganding arah
Pengganding arah ialah peranti yang mengalihkan sebahagian kecil isyarat RF yang bergerak ke arah tertentu. Dalam kes kami, ia mesti mengeluarkan sebahagian daripada isyarat yang dipantulkan (dari antena kembali ke penjana) untuk mengukurnya.
Penjelasan visual tentang operasi pengganding arah:
Ciri-ciri utama pengganding arah:
- Frekuensi operasi - julat frekuensi di mana penunjuk utama tidak melebihi had biasa. Pengganding saya direka untuk frekuensi dari 1 hingga 1000 MHz
- Cawangan (Gandingan) - apakah bahagian isyarat (dalam desibel) akan diambil apabila gelombang diarahkan dari IN ke OUT
- Directivity β berapa kurang isyarat akan dikeluarkan apabila isyarat bergerak ke arah bertentangan dari OUT ke IN
Pada pandangan pertama ini kelihatan agak mengelirukan. Untuk kejelasan, mari bayangkan pengganding sebagai paip air, dengan paip kecil di dalamnya. Saliran dibuat sedemikian rupa sehingga apabila air bergerak ke arah hadapan (dari IN ke OUT), sebahagian besar air dikeluarkan. Jumlah air yang dilepaskan ke arah ini ditentukan oleh parameter Gandingan dalam lembaran data pengganding.
Apabila air bergerak ke arah yang bertentangan, dengan ketara kurang air yang dikeluarkan. Ia perlu diambil sebagai kesan sampingan. Jumlah air yang dilepaskan semasa pergerakan ini ditentukan oleh parameter Directivity dalam lembaran data. Lebih kecil parameter ini (lebih besar nilai dB), lebih baik untuk tugas kita.
Gambarajah skematik
Oleh kerana kami ingin mengukur tahap isyarat yang dipantulkan dari antena, kami menyambungkannya ke IN pengganding, dan penjana ke OUT. Oleh itu, sebahagian daripada isyarat yang dipantulkan daripada antena akan sampai ke penerima untuk pengukuran.
Gambar rajah sambungan untuk paip. Isyarat yang dipantulkan dihantar kepada penerima
Persediaan mengukur
Mari kita susun persediaan untuk mengukur SWR mengikut rajah litar. Pada output penjana peranti, kami juga akan memasang atenuator dengan pengecilan 15 dB. Ini akan meningkatkan pemadanan pengganding dengan output penjana dan meningkatkan ketepatan pengukuran. Atenuator boleh diambil dengan pengecilan 5..15 dB. Jumlah pengecilan akan diambil kira secara automatik semasa penentukuran berikutnya.
Atenuator melemahkan isyarat dengan bilangan desibel yang tetap. Ciri utama atenuator ialah pekali pengecilan isyarat dan julat frekuensi operasi. Pada frekuensi di luar julat operasi, prestasi pengecil mungkin berubah tanpa diduga.
Beginilah rupa pemasangan terakhir. Anda juga mesti ingat untuk membekalkan isyarat frekuensi pertengahan (IF) daripada modul OSA-6G ke papan utama peranti. Untuk melakukan ini, sambungkan port IF OUTPUT pada papan utama ke INPUT pada modul OSA-6G.
Untuk mengurangkan tahap gangguan daripada bekalan kuasa pensuisan komputer riba, saya menjalankan semua pengukuran apabila komputer riba dikuasakan oleh bateri.
Penentukuran
Sebelum memulakan pengukuran, anda perlu memastikan bahawa semua komponen peranti berfungsi dengan baik dan kualiti kabel; untuk melakukan ini, kami menyambungkan penjana dan penerima secara langsung dengan kabel, hidupkan penjana dan ukur frekuensi tindak balas. Kami mendapat graf hampir rata pada 0dB. Ini bermakna sepanjang julat frekuensi, semua kuasa yang dipancarkan penjana mencapai penerima.
Menyambungkan penjana terus ke penerima
Mari tambahkan attenuator pada litar. Pengecilan isyarat hampir sekata sebanyak 15dB boleh dilihat pada keseluruhan julat.
Menyambungkan penjana melalui attenuator 15dB ke penerima
Mari sambungkan penjana kepada penyambung OUT pengganding, dan penerima kepada penyambung CPL pengganding. Oleh kerana tiada beban yang disambungkan ke port IN, semua isyarat yang dihasilkan mesti dipantulkan dan sebahagian daripadanya bercabang kepada penerima. Menurut lembaran data untuk pengganding kami (), parameter Gandingan ialah ~15db, yang bermaksud kita harus melihat garis mendatar pada tahap kira-kira -30 dB (gandingan + pengecilan pengecil). Tetapi oleh kerana julat pengendalian pengganding adalah terhad kepada 1 GHz, semua ukuran di atas frekuensi ini boleh dianggap tidak bermakna. Ini jelas kelihatan dalam graf; selepas 1 GHz bacaan menjadi huru-hara dan tidak bermakna. Oleh itu, kami akan menjalankan semua pengukuran selanjutnya dalam julat operasi pengganding.
Menyambung paip tanpa beban. Had julat pengendalian pengganding kelihatan.
Oleh kerana data pengukuran di atas 1 GHz, dalam kes kami, tidak masuk akal, kami akan mengehadkan kekerapan maksimum penjana kepada nilai operasi pengganding. Apabila mengukur, kita mendapat garis lurus.
Mengehadkan julat penjana kepada julat operasi pengganding
Untuk mengukur secara visual SWR antena, kita perlu melakukan penentukuran untuk mengambil parameter semasa litar (pantulan 100%) sebagai titik rujukan, iaitu, sifar dB. Untuk tujuan ini, program Mini OSA103 mempunyai fungsi penentukuran terbina dalam. Penentukuran dilakukan tanpa antena bersambung (beban), data penentukuran ditulis pada fail dan seterusnya secara automatik diambil kira semasa membina graf.
Fungsi penentukuran tindak balas frekuensi dalam program Mini OSA103
Menggunakan keputusan penentukuran dan menjalankan pengukuran tanpa beban, kami mendapat graf rata pada 0dB.
Graf selepas penentukuran
Kami mengukur antena
Sekarang anda boleh mula mengukur antena. Terima kasih kepada penentukuran, kita akan melihat dan mengukur pengurangan dalam pantulan selepas menyambungkan antena.
Antena dari Aliexpress pada 433MHz
Antena bertanda 443MHz. Dapat dilihat bahawa antena beroperasi dengan paling cekap dalam julat 446MHz, pada frekuensi ini SWR ialah 1.16. Pada masa yang sama, pada frekuensi yang diisytiharkan prestasinya jauh lebih teruk, pada 433MHz SWR ialah 4,2.
Antena tidak diketahui 1
Antena tanpa tanda. Berdasarkan graf, ia direka untuk 800 MHz, mungkin untuk jalur GSM. Untuk bersikap adil, antena ini juga beroperasi pada 1800 MHz, tetapi disebabkan oleh pengehadan pengganding, saya tidak boleh membuat pengukuran yang sah pada frekuensi ini.
Antena tidak diketahui 2
Satu lagi antena yang sudah lama bersepah di dalam kotak saya. Nampaknya, juga untuk julat GSM, tetapi lebih baik daripada yang sebelumnya. Pada frekuensi 764 MHz, SWR hampir kepada perpaduan, pada 900 MHz SWR ialah 1.4.
Antena tidak diketahui 3
Ia kelihatan seperti antena Wi-Fi, tetapi atas sebab tertentu penyambungnya adalah SMA-Male, dan bukan RP-SMA, seperti semua antena Wi-Fi. Berdasarkan ukuran, pada frekuensi sehingga 1 MHz antena ini tidak berguna. Sekali lagi, disebabkan oleh keterbatasan pengganding, kita tidak akan tahu jenis antena itu.
Antena teleskopik
Mari cuba kira sejauh mana antena teleskopik perlu dipanjangkan untuk julat 433MHz. Formula untuk mengira panjang gelombang ialah: Ξ» = C/f, dengan C ialah kelajuan cahaya, f ialah kekerapan.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
Panjang gelombang penuh - 69,24 cm
Separuh panjang gelombang - 34,62 cm
Suku panjang gelombang - 17,31 cm
Antena yang dikira dengan cara ini ternyata tidak berguna sama sekali. Pada frekuensi 433MHz nilai SWR ialah 11.
Dengan memanjangkan antena secara eksperimen, saya berjaya mencapai SWR minimum 2.8 dengan panjang antena kira-kira 50 cm. Ternyata ketebalan bahagian adalah sangat penting. Iaitu, apabila memanjangkan hanya bahagian luar yang nipis, hasilnya adalah lebih baik daripada apabila memanjangkan hanya bahagian tebal dengan panjang yang sama. Saya tidak tahu berapa banyak anda harus bergantung pada pengiraan ini dengan panjang antena teleskopik pada masa hadapan, kerana dalam praktiknya ia tidak berfungsi. Mungkin ia berfungsi secara berbeza dengan antena atau frekuensi lain, saya tidak tahu.
Sekeping wayar pada 433MHz
Selalunya dalam pelbagai peranti, seperti suis radio, anda boleh melihat sekeping wayar lurus sebagai antena. Saya memotong sekeping dawai yang sama dengan suku panjang gelombang 433 MHz (17,3 cm) dan menyematkan hujungnya supaya ia sesuai dengan penyambung SMA Female.
Hasilnya adalah pelik: wayar sedemikian berfungsi dengan baik pada 360 MHz tetapi tidak berguna pada 433 MHz.
Saya mula memotong wayar di hujung sekeping demi sekeping dan melihat bacaannya. Penurunan dalam graf mula perlahan-lahan bergerak ke kanan, ke arah 433 MHz. Akibatnya, sepanjang wayar kira-kira 15,5 cm, saya berjaya mendapatkan nilai SWR terkecil 1.8 pada frekuensi 438 MHz. Pemendekan lebih lanjut kabel membawa kepada peningkatan dalam SWR.
Kesimpulan
Disebabkan oleh pengehadan pengganding, adalah tidak mungkin untuk mengukur antena dalam jalur di atas 1 GHz, seperti antena Wi-Fi. Ini boleh dilakukan jika saya mempunyai pengganding lebar jalur yang lebih tinggi.
Pengganding, kabel penyambung, peranti, dan juga komputer riba adalah semua bahagian sistem antena yang terhasil. Geometri mereka, kedudukan dalam ruang dan objek sekeliling mempengaruhi hasil pengukuran. Selepas pemasangan pada stesen radio atau modem sebenar, frekuensi mungkin beralih, kerana badan stesen radio, modem, dan badan pengendali akan menjadi sebahagian daripada antena.
OSA103 Mini ialah peranti pelbagai fungsi yang sangat hebat. Saya mengucapkan terima kasih kepada pembangunnya atas perundingan semasa pengukuran.
Sumber: www.habr.com