— Għal liema firxa hija din l-antenna?
- Ma nafx, iċċekkja.
- XIEX?!?!
Kif tista 'tiddetermina x'tip ta' antenna għandek f'idejk jekk ma jkunx hemm marka fuqha? Kif tifhem liema antenna hija aħjar jew agħar? Din il-problema ilha tħawwadni għal żmien twil.
L-artikolu jiddeskrivi b'lingwaġġ sempliċi t-teknika għall-kejl tal-karatteristiċi tal-antenna u l-metodu biex tiġi ddeterminata l-firxa tal-frekwenza tal-antenna.
Għal inġiniera tar-radju b'esperjenza, din l-informazzjoni tista 'tidher trivjali, u t-teknika tal-kejl tista' ma tkunx preċiża biżżejjed. L-artiklu huwa maħsub għal dawk li ma jifhmu xejn dwar l-elettronika tar-radju, bħali.
TL; DR Aħna se nkejlu l-SWR ta 'antenni fi frekwenzi varji billi tuża l-apparat OSA 103 Mini u coupler direzzjonali, billi nippjanaw id-dipendenza ta' SWR fuq il-frekwenza.
Теория
Meta trasmettitur jibgħat sinjal lil antenna, parti mill-enerġija tiġi rradjata fl-arja, u xi ftit tiġi riflessa u rritornata lura. Ir-relazzjoni bejn l-enerġija rradjata u riflessa hija kkaratterizzata mill-proporzjon tal-mewġ wieqfa (SWR jew SWR). Iktar ma jkun baxx l-SWR, aktar l-enerġija tat-trasmettitur tiġi emessa bħala mewġ tar-radju. F'SWR = 1 m'hemm l-ebda riflessjoni (l-enerġija kollha hija rradjata). L-SWR ta' antenna reali huwa dejjem akbar minn 1.
Jekk tibgħat sinjal ta 'frekwenzi differenti lill-antenna u fl-istess ħin tkejjel l-SWR, tista' ssib f'liema frekwenza r-riflessjoni tkun minima. Din se tkun il-firxa operattiva tal-antenna. Tista 'wkoll tqabbel antenni differenti għall-istess band u ssib liema waħda hija aħjar.
Parti mis-sinjal tat-trasmettitur hija riflessa mill-antenna
Antenna ddisinjata għal ċerta frekwenza, fit-teorija, għandu jkollha l-inqas SWR fil-frekwenzi operattivi tagħha. Dan ifisser li huwa biżżejjed li tirradja fl-antenna fi frekwenzi differenti u ssib f'liema frekwenza r-riflessjoni hija l-iżgħar, jiġifieri l-ammont massimu ta 'enerġija li taħrab fil-forma ta' mewġ tar-radju.
Billi nkunu kapaċi niġġeneraw sinjal fi frekwenzi differenti u nkejlu r-riflessjoni, nistgħu noħolqu graff bil-frekwenza fuq l-assi X u r-riflettività tas-sinjal fuq l-assi Y. Bħala riżultat, fejn ikun hemm dip fil-graff (jiġifieri, l-inqas riflessjoni tas-sinjal), se jkun hemm firxa operattiva tal-antenna.
Graff immaġinarju ta 'riflessjoni kontra frekwenza. Fuq il-firxa kollha, ir-riflessjoni hija 100%, ħlief għall-frekwenza operattiva tal-antenna.
Apparat Osa103 Mini
Għal kejl se nużaw . Dan huwa apparat ta 'kejl universali li jgħaqqad oxxilloskopju, ġeneratur tas-sinjali, analizzatur ta' l-ispettru, miter ta 'rispons ta' amplitudni-frekwenza / rispons ta 'fażi, analizzatur ta' antenna vettorjali, miter LC, u anke transceiver SDR. Il-firxa operattiva tal-OSA103 Mini hija limitata għal 100 MHz, il-modulu OSA-6G jespandi l-firxa tal-frekwenza fil-modalità IAFC għal 6 GHz. Il-programm nattiv bil-funzjonijiet kollha jiżen 3 MB, jaħdem fuq il-Windows u permezz tal-inbid fuq Linux.
Osa103 Mini - apparat ta 'kejl universali għal dilettanti tar-radju u inġiniera
Coupler direzzjonali
Coupler direzzjonali huwa apparat li jiddevja porzjon żgħir ta 'sinjal RF li jivvjaġġa f'direzzjoni speċifika. Fil-każ tagħna, għandu fergħa parti mis-sinjal rifless (li jmur mill-antenna lura għall-ġeneratur) biex ikejjelha.
Spjegazzjoni viżwali tat-tħaddim ta' coupler direzzjonali:
Karatteristiċi ewlenin tal-coupler direzzjonali:
- Frekwenzi operattivi - il-firxa ta' frekwenzi li fihom l-indikaturi ewlenin ma jaqbżux il-limiti normali. Il-coupler tiegħi huwa ddisinjat għal frekwenzi minn 1 sa 1000 MHz
- Fergħa (Ikkoppjar) - liema parti tas-sinjal (f'decibels) se titneħħa meta l-mewġa tkun diretta minn IN għal OUT
- Id-direttività — kemm se jitneħħa sinjal inqas meta s-sinjal jiċċaqlaq fid-direzzjoni opposta minn OUT għal IN
L-ewwel daqqa t'għajn dan jidher pjuttost konfuż. Għaċ-ċarezza, ejja nimmaġinaw il-coupler bħala pajp ta 'l-ilma, bi żbokk żgħir ġewwa. Id-drenaġġ isir b'tali mod li meta l-ilma jiċċaqlaq fid-direzzjoni 'l quddiem (minn IN għal OUT), titneħħa parti sinifikanti mill-ilma. L-ammont ta 'ilma li jintrema f'din id-direzzjoni huwa determinat mill-parametru tal-Igganċjar fid-datasheet tal-coupler.
Meta l-ilma jiċċaqlaq fid-direzzjoni opposta, jitneħħa ħafna inqas ilma. Għandu jittieħed bħala effett sekondarju. L-ammont ta 'ilma li jiġi skarikat matul dan il-moviment huwa ddeterminat mill-parametru tad-Direttività fid-datasheet. Iktar ma jkun żgħir dan il-parametru (aktar ikun kbir il-valur dB), aħjar għall-kompitu tagħna.
Dijagramma taċ-ċirkwit
Peress li rridu nkejlu l-livell tas-sinjal rifless mill-antenna, aħna qabbadha mal-IN tal-coupler, u l-ġeneratur għall-OUT. Għalhekk, parti mis-sinjal rifless mill-antenna se tilħaq ir-riċevitur għall-kejl.
Dijagramma tal-konnessjoni għall-vit. Is-sinjal rifless jintbagħat lir-riċevitur
Setup tal-kejl
Ejja niġbru setup għall-kejl tal-SWR skont id-dijagramma taċ-ċirkwit. Fl-output tal-ġeneratur tal-apparat, aħna se ninstallaw addizzjonalment attenwatur b'attenwazzjoni ta '15 dB. Dan itejjeb it-tqabbil tal-coupler mal-output tal-ġeneratur u jżid l-eżattezza tal-kejl. L-attenwatur jista 'jittieħed b'attenwazzjoni ta' 5..15 dB. L-ammont ta 'attenwazzjoni se jitqies awtomatikament matul il-kalibrazzjoni sussegwenti.
Attenwatur jattenwa s-sinjal b'numru fiss ta 'decibels. Il-karatteristika ewlenija ta 'attenwatur hija l-koeffiċjent ta' attenwazzjoni tas-sinjal u l-firxa tal-frekwenza operattiva. Fi frekwenzi barra mill-firxa operattiva, il-prestazzjoni tal-attenwatur tista 'tinbidel b'mod imprevedibbli.
Dan huwa kif tidher l-installazzjoni finali. Trid tiftakar ukoll li tipprovdi sinjal ta 'frekwenza intermedja (IF) mill-modulu OSA-6G lill-bord prinċipali tal-apparat. Biex tagħmel dan, qabbad il-port IF OUTPUT fuq il-bord prinċipali mal-INPUT fuq il-modulu OSA-6G.
Biex inaqqas il-livell ta 'interferenza mill-provvista tal-enerġija li tinxtegħel tal-laptop, nagħmel il-kejl kollu meta l-laptop jitħaddem bil-batterija.
Kalibrazzjoni
Qabel ma tibda l-kejl, trid tiżgura li l-komponenti kollha tal-apparat ikunu f'kundizzjoni tajba ta' tħaddim u l-kwalità tal-kejbils; biex nagħmlu dan, aħna nqabbdu l-ġeneratur u r-riċevitur direttament b'kejbil, nixgħel il-ġeneratur u nkejlu l-frekwenza rispons. Ikollna graff kważi ċatt f'0dB. Dan ifisser li fuq il-firxa kollha tal-frekwenza, il-qawwa rradjata kollha tal-ġeneratur laħqet ir-riċevitur.
Tqabbad il-ġeneratur direttament mar-riċevitur
Ejja nżidu attenwatur maċ-ċirkwit. Attenwazzjoni tas-sinjal kważi uniformi ta '15dB hija viżibbli fil-medda kollha.
Tqabbad il-ġeneratur permezz ta 'attenwatur ta' 15dB mar-riċevitur
Ejja qabbad il-ġeneratur mal-konnettur OUT tal-coupler, u r-riċevitur mal-konnettur CPL tal-coupler. Peress li m'hemm l-ebda tagħbija konnessa mal-port IN, is-sinjal iġġenerat kollu għandu jiġi rifless, u parti minnu għandha tkun ramifikata mar-riċevitur. Skont id-datasheet għall-coupler tagħna (), il-parametru Coupling huwa ~ 15db, li jfisser li għandna naraw linja orizzontali f'livell ta 'madwar -30 dB (akkoppjar + attenwazzjoni attenwatur). Iżda peress li l-firxa operattiva tal-coupler hija limitata għal 1 GHz, il-kejl kollu 'l fuq minn din il-frekwenza jista' jitqies bla sens. Dan jidher b'mod ċar fil-graff; wara 1 GHz il-qari huwa kaotiku u bla sens. Għalhekk, aħna se nwettqu l-kejl ulterjuri kollha fil-medda operattiva tal-coupler.
Tqabbad vit mingħajr tagħbija. Il-limitu tal-firxa operattiva tal-coupler huwa viżibbli.
Peress li d-dejta tal-kejl 'il fuq minn 1 GHz, fil-każ tagħna, ma tagħmilx sens, aħna se nillimitaw il-frekwenza massima tal-ġeneratur għall-valuri operattivi tal-coupler. Meta nkejlu, ikollna linja dritta.
Li jillimitaw il-firxa tal-ġeneratur għall-firxa operattiva tal-coupler
Sabiex tkejjel viżwalment l-SWR tal-antenni, għandna bżonn inwettqu kalibrazzjoni biex nieħdu l-parametri kurrenti taċ-ċirkwit (riflessjoni ta '100%) bħala punt ta' referenza, jiġifieri żero dB. Għal dan il-għan, il-programm OSA103 Mini għandu funzjoni ta 'kalibrazzjoni inkorporata. Il-kalibrazzjoni titwettaq mingħajr antenna konnessa (tagħbija), id-dejta tal-kalibrazzjoni tinkiteb f'fajl u sussegwentement titqies awtomatikament meta jinbnew graffs.
Funzjoni ta 'kalibrazzjoni tar-rispons tal-frekwenza fil-programm OSA103 Mini
Meta tapplika r-riżultati tal-kalibrazzjoni u tmexxi l-kejl mingħajr tagħbija, irridu nġibu graff ċatt f'0dB.
Grafika wara l-kalibrazzjoni
Aħna nkejlu l-antenni
Issa tista 'tibda tkejjel l-antenni. Grazzi għall-kalibrazzjoni, se naraw u nkejlu t-tnaqqis fir-rifless wara li tikkonnettja l-antenna.
Antenna minn Aliexpress f'433MHz
Antenna mmarkata 443MHz. Wieħed jista 'jara li l-antenna topera bl-aktar mod effiċjenti fil-medda ta' 446MHz, f'din il-frekwenza l-SWR huwa 1.16. Fl-istess ħin, fil-frekwenza ddikjarata l-prestazzjoni hija agħar b'mod sinifikanti, f'433MHz l-SWR huwa 4,2.
Antenna mhux magħrufa 1
Antenna mingħajr marki. Ġġudikat mill-graff, huwa ddisinjat għal 800 MHz, preżumibbilment għall-medda GSM. Biex inkun ġust, din l-antenna topera wkoll f'1800 MHz, iżda minħabba l-limitazzjonijiet tal-coupler, ma nistax nagħmel kejl validu f'dawn il-frekwenzi.
Antenna mhux magħrufa 2
Antenna oħra li ilha mimduda fil-kaxxi tiegħi. Apparentement, ukoll għall-firxa GSM, iżda aħjar minn dik ta 'qabel. Fi frekwenza ta '764 MHz, l-SWR huwa qrib l-unità, f'900 MHz l-SWR huwa 1.4.
Antenna mhux magħrufa 3
Jidher qisu antenna Wi-Fi, iżda għal xi raġuni l-konnettur huwa SMA-Male, u mhux RP-SMA, bħall-antenni Wi-Fi kollha. Ġġudikati mill-kejl, fi frekwenzi sa 1 MHz din l-antenna hija inutli. Għal darb'oħra, minħabba l-limitazzjonijiet tal-coupler, mhux se nkunu nafu x'tip ta 'antenna hija.
Antenna teleskopika
Ejja nippruvaw nikkalkulaw kemm l-antenna teleskopika trid tiġi estiża għall-medda ta '433MHz. Il-formula għall-kalkolu tal-wavelength hija: λ = C/f, fejn C hija l-veloċità tad-dawl, f hija l-frekwenza.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
Wavelength sħiħ - 69,24 ċm
Nofs wavelength - 34,62 ċm
Kwart ta' wavelength - 17,31 ċm
L-antenna kkalkulata b'dan il-mod irriżulta li kienet assolutament inutli. Fi frekwenza ta '433MHz il-valur SWR huwa 11.
Billi testendi b'mod sperimentali l-antenna, irnexxieli nikseb SWR minimu ta '2.8 b'tul ta' antenna ta 'madwar ċm 50. Irriżulta li l-ħxuna tas-sezzjonijiet hija ta 'importanza kbira. Jiġifieri, meta testendi biss is-sezzjonijiet irqaq ta 'barra, ir-riżultat kien aħjar milli meta testendi biss is-sezzjonijiet ħoxnin għall-istess tul. Ma nafx kemm għandek tistrieħ fuq dawn il-kalkoli bit-tul ta 'antenna teleskopika fil-futur, għax fil-prattika ma jaħdmux. Forsi taħdem b'mod differenti ma 'antenni jew frekwenzi oħra, ma nafx.
Biċċa wajer f'433MHz
Ħafna drabi f'diversi apparati, bħal swiċċijiet tar-radju, tista 'tara biċċa wajer dritta bħala antenna. Qatt biċċa wajer ugwali għal kwart ta 'wavelength ta' 433 MHz (17,3 ċm) u tajt it-tarf sabiex jidħol sewwa fil-konnettur SMA Female.
Ir-riżultat kien stramb: wajer bħal dan jaħdem tajjeb f'360 MHz iżda huwa inutli f'433 MHz.
Bdejt naqta’ l-wajer mit-tarf biċċa biċċa u nħares lejn il-qari. Id-dip fil-graff beda jimxi bil-mod lejn il-lemin, lejn 433 MHz. Bħala riżultat, fuq tul tal-wajer ta 'madwar 15,5 ċm, irnexxieli nikseb l-iżgħar valur SWR ta' 1.8 bi frekwenza ta '438 MHz. Tqassir ulterjuri tal-kejbil wassal għal żieda fl-SWR.
Konklużjoni
Minħabba limitazzjonijiet tal-coupler, ma kienx possibbli li jitkejlu antenni f'meded 'il fuq minn 1 GHz, bħal antenni Wi-Fi. Dan seta 'jsir kieku kelli coupler ta' bandwidth ogħla.
A coupler, kejbils ta 'konnessjoni, apparat, u anke laptop huma kollha partijiet tas-sistema ta' antenna li tirriżulta. Il-ġeometrija tagħhom, il-pożizzjoni fl-ispazju u l-oġġetti tal-madwar jinfluwenzaw ir-riżultat tal-kejl. Wara l-installazzjoni fuq stazzjon tar-radju reali jew modem, il-frekwenza tista 'taqleb, minħabba il-korp tal-istazzjon tar-radju, il-modem, u l-korp tal-operatur se jsiru parti mill-antenna.
OSA103 Mini huwa apparat multifunzjonali jibred ħafna. Nesprimi l-gratitudni tiegħi lill-iżviluppatur tagħha għall-konsultazzjoni waqt il-kejl.
Sors: www.habr.com