यो एन्टेना कुन ब्यान्डको लागि हो? हामी एन्टेना विशेषताहरू मापन गर्छौं

— यो एन्टेना कुन दायराको लागि हो?
- मलाई थाहा छैन, जाँच गर्नुहोस्।
- के?!?!

तपाईं आफ्नो हातमा कुन प्रकारको एन्टेना छ भनेर कसरी निर्धारण गर्न सक्नुहुन्छ यदि त्यहाँ कुनै चिन्ह छैन? कुन एन्टेना राम्रो वा खराब छ कसरी बुझ्न? यो समस्याले मलाई लामो समयदेखि सताएको छ ।
लेखले एन्टेना विशेषताहरू मापन गर्ने प्रविधि र एन्टेनाको फ्रिक्वेन्सी दायरा निर्धारण गर्ने विधिलाई सरल भाषामा वर्णन गर्दछ।

अनुभवी रेडियो इन्जिनियरहरूको लागि, यो जानकारी तुच्छ लाग्न सक्छ, र मापन प्रविधि पर्याप्त सही नहुन सक्छ। लेख म जस्तै रेडियो इलेक्ट्रोनिक्स को बारे मा केहि पनि बुझ्दैनन् को लागी हो।

TL; ड हामी OSA 103 Mini उपकरण र एक दिशात्मक युग्मक प्रयोग गरेर विभिन्न फ्रिक्वेन्सीहरूमा एन्टेनाको SWR नाप्ने छौँ, फ्रिक्वेन्सीमा SWR को निर्भरता योजना बनाउँदै।

थ्योरी

जब ट्रान्समिटरले एन्टेनामा सिग्नल पठाउँछ, केही ऊर्जा हावामा विकिरण हुन्छ, र केही प्रतिबिम्बित हुन्छ र फिर्ता हुन्छ। विकिरण र प्रतिबिम्बित ऊर्जा बीचको सम्बन्ध स्थायी तरंग अनुपात (SWR वा SWR) द्वारा विशेषता हो। SWR जति कम हुन्छ, ट्रान्समिटरको उर्जा रेडियो तरंगको रूपमा उत्सर्जित हुन्छ। SWR = 1 मा कुनै प्रतिबिम्ब छैन (सबै ऊर्जा विकिरण गरिएको छ)। वास्तविक एन्टेनाको SWR सधैं 1 भन्दा ठूलो हुन्छ।

यदि तपाइँ एन्टेनामा विभिन्न फ्रिक्वेन्सीहरूको सिग्नल पठाउनुहुन्छ र एकै साथ SWR मापन गर्नुहुन्छ भने, तपाइँ कुन फ्रिक्वेन्सीमा प्रतिबिम्ब न्यूनतम हुनेछ भनेर पत्ता लगाउन सक्नुहुन्छ। यो एन्टेना को सञ्चालन दायरा हुनेछ। तपाईं एउटै ब्यान्डका लागि विभिन्न एन्टेनाहरू पनि तुलना गर्न सक्नुहुन्छ र कुन राम्रो छ पत्ता लगाउन सक्नुहुन्छ।

ट्रान्समिटर सिग्नल को भाग एन्टेना देखि प्रतिबिम्बित छ

एक निश्चित आवृत्तिको लागि डिजाइन गरिएको एन्टेना, सिद्धान्तमा, यसको सञ्चालन आवृत्तिहरूमा सबैभन्दा कम SWR हुनुपर्छ। यसको मतलब यो हो कि विभिन्न फ्रिक्वेन्सीहरूमा एन्टेनामा विकिरण गर्न र कुन फ्रिक्वेन्सीमा प्रतिबिम्ब सबैभन्दा सानो छ भनेर पत्ता लगाउन पर्याप्त छ, अर्थात्, रेडियो तरंगहरूको रूपमा भाग्ने ऊर्जाको अधिकतम मात्रा।

विभिन्न फ्रिक्वेन्सीहरूमा सिग्नल उत्पन्न गर्न र प्रतिबिम्ब मापन गर्न सक्षम भएर, हामी X अक्षमा फ्रिक्वेन्सी र Y अक्षमा सिग्नलको परावर्तनको साथ ग्राफ सिर्जना गर्न सक्छौं। नतिजाको रूपमा, जहाँ ग्राफमा डुबाइ हुन्छ (अर्थात, सिग्नलको न्यूनतम प्रतिबिम्ब), त्यहाँ एन्टेनाको सञ्चालन दायरा हुनेछ।

प्रतिबिम्ब बनाम आवृत्ति को काल्पनिक ग्राफ। सम्पूर्ण दायरा मा, प्रतिबिम्ब 100% छ, एन्टेना को सञ्चालन आवृत्ति बाहेक।

यन्त्र Osa103 Mini

मापनको लागि हामी प्रयोग गर्नेछौं OSA103 Mini। यो एक सार्वभौमिक नाप्ने यन्त्र हो जसले एक ओसिलोस्कोप, एक सिग्नल जेनेरेटर, एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक, एक एम्प्लिट्यूड-फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया/फेज प्रतिक्रिया मिटर, एक भेक्टर एन्टेना विश्लेषक, एक LC मिटर, र एक SDR ट्रान्सीभर पनि संयोजन गर्दछ। OSA103 Mini को सञ्चालन दायरा 100 MHz मा सीमित छ, OSA-6G मोड्युलले IAFC मोडमा फ्रिक्वेन्सी दायरालाई 6 GHz मा विस्तार गर्दछ। सबै प्रकार्यहरू सहितको नेटिभ प्रोग्रामको तौल 3 MB छ, Windows मा र लिनक्समा वाइन मार्फत चल्छ।

Osa103 Mini - रेडियो एमेच्योर र इन्जिनियरहरूको लागि एक विश्वव्यापी मापन उपकरण

दिशात्मक युग्मक

एक दिशात्मक युग्मक एक उपकरण हो जसले एक विशिष्ट दिशामा यात्रा गर्ने RF संकेतको सानो भागलाई डाइभर्ट गर्दछ। हाम्रो अवस्थामा, यसलाई मापन गर्न प्रतिबिम्बित संकेतको अंश (एन्टेनाबाट जेनेरेटरमा जाँदै) को शाखा बन्द गर्नुपर्छ।
एक दिशात्मक युग्मक को सञ्चालन को एक दृश्य व्याख्या: youtube.com/watch?v=iBK9ZIx9YaY

दिशात्मक युग्मक को मुख्य विशेषताहरु:

• सञ्चालन आवृत्तिहरू - फ्रिक्वेन्सीको दायरा जसमा मुख्य सूचकहरू सामान्य सीमाहरू भन्दा बढी हुँदैनन्। मेरो युग्मक 1 देखि 1000 मेगाहर्ट्ज सम्म फ्रिक्वेन्सीको लागि डिजाइन गरिएको छ
• शाखा (जोडना) - संकेतको कुन भाग (डेसिबलमा) हटाइनेछ जब लहर IN बाट बाहिर निर्देशित हुन्छ
• निर्देशन - कति कम संकेत हटाइनेछ जब संकेत विपरीत दिशामा OUT बाट IN मा जान्छ

पहिलो नजर मा यो धेरै भ्रमित देखिन्छ। स्पष्टताको लागि, भित्र सानो ट्यापको साथ कपलरलाई पानीको पाइपको रूपमा कल्पना गरौं। ड्रेनेज यसरी बनाइन्छ कि जब पानी अगाडि दिशामा सर्छ (IN बाट बाहिर), पानीको महत्त्वपूर्ण भाग हटाइन्छ। यस दिशामा डिस्चार्ज हुने पानीको मात्रा कप्लर डाटाशीटमा युग्मन प्यारामिटर द्वारा निर्धारण गरिन्छ।

जब पानी विपरीत दिशामा सर्छ, महत्त्वपूर्ण रूपमा कम पानी हटाइन्छ। यसलाई साइड इफेक्टको रुपमा लिनुपर्छ । यस आन्दोलनको समयमा डिस्चार्ज हुने पानीको मात्रा डाटाशीटमा डाइरेक्टिभिटी प्यारामिटरद्वारा निर्धारण गरिन्छ। यो प्यारामिटर जति सानो छ (जति ठूलो dB मान), हाम्रो कार्यको लागि राम्रो।

सर्किट आरेख

हामी एन्टेनाबाट प्रतिबिम्बित सिग्नल स्तर मापन गर्न चाहन्छौं, हामी यसलाई कप्लरको IN मा र जेनेरेटरलाई OUT मा जडान गर्छौं। यसरी, एन्टेनाबाट प्रतिबिम्बित संकेतको अंश मापनको लागि रिसीभरमा पुग्नेछ।

ट्यापको लागि जडान रेखाचित्र। प्रतिबिम्बित संकेत रिसीभरमा पठाइन्छ

मापन सेटअप

सर्किट रेखाचित्र अनुसार SWR मापन गर्नको लागि सेटअप जम्मा गरौं। यन्त्र जेनेरेटरको आउटपुटमा, हामी थप रूपमा 15 dB को क्षीणताको साथ एटेन्युएटर स्थापना गर्नेछौं। यसले जनरेटर आउटपुटसँग युग्मकको मिल्दोजुल्दो सुधार गर्नेछ र मापन शुद्धता बढाउनेछ। एटेन्युएटरलाई ५..१५ dB को क्षीणतासँग लिन सकिन्छ। पछिको क्यालिब्रेसनको समयमा क्षीणताको मात्रा स्वचालित रूपमा लिइनेछ।

एटेन्युएटरले डेसिबलको निश्चित संख्याद्वारा सिग्नललाई कम गर्छ। एटेनुएटरको मुख्य विशेषता भनेको संकेतको क्षीणन गुणांक र सञ्चालन आवृत्ति दायरा हो। अपरेटिङ दायरा बाहिर फ्रिक्वेन्सीहरूमा, attenuator को प्रदर्शन अप्रत्याशित रूपमा परिवर्तन हुन सक्छ।

यो अन्तिम स्थापना जस्तो देखिन्छ। तपाईंले OSA-6G मोड्युलबाट यन्त्रको मुख्य बोर्डमा मध्यवर्ती फ्रिक्वेन्सी (IF) सिग्नल आपूर्ति गर्न पनि सम्झनुपर्छ। यो गर्नको लागि, OSA-6G मोड्युलको INPUT मा मुख्य बोर्डमा IF OUTPUT पोर्ट जडान गर्नुहोस्।

ल्यापटपको स्विचिंग पावर सप्लाईबाट हस्तक्षेपको स्तर कम गर्न, ल्यापटप ब्याट्रीद्वारा संचालित हुँदा म सबै मापनहरू गर्छु।

क्यालिब्रेसन

मापन सुरु गर्नु अघि, तपाईंले सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ कि यन्त्रका सबै कम्पोनेन्टहरू राम्रो काम गर्ने क्रममा छन् र केबलहरूको गुणस्तर; यो गर्नका लागि, हामी जेनेरेटर र रिसीभरलाई सीधा केबलसँग जडान गर्छौं, जेनेरेटर खोल्छौं र फ्रिक्वेन्सी मापन गर्छौं। प्रतिक्रिया। हामीले ०dB मा लगभग समतल ग्राफ पाउँछौं। यसको मतलब सम्पूर्ण फ्रिक्वेन्सी दायरा मा, जेनरेटर को सबै विकिरण शक्ति रिसीभर पुग्यो।

जेनेरेटरलाई सिधै रिसीभरमा जडान गर्दै

सर्किटमा एटेन्युएटर थपौं। 15dB को लगभग समान संकेत क्षीणन सम्पूर्ण दायरा भर देखिने छ।

15dB attenuator मार्फत जनरेटरलाई रिसिभरमा जडान गर्दै

जेनेरेटरलाई कप्लरको आउट कनेक्टरमा र रिसिभरलाई कप्लरको CPL कनेक्टरमा जडान गरौं। IN पोर्टमा कुनै लोड जडान नभएकोले, उत्पन्न गरिएका सबै संकेतहरू प्रतिबिम्बित हुनुपर्छ र यसको केही अंश रिसीभरमा जोडिएको हुनुपर्छ। हाम्रो युगलको लागि डाटाशीट अनुसार (ZEDC-15-2B), युग्मन प्यारामिटर ~ 15db हो, जसको मतलब हामीले लगभग -30 dB (कप्लिङ + एटेन्युएटर क्षीणन) को स्तरमा तेर्सो रेखा देख्नुपर्छ। तर युग्मक को अपरेटिङ दायरा 1 GHz मा सीमित छ, यस आवृत्ति माथि सबै मापन अर्थहीन मान्न सकिन्छ। यो ग्राफमा स्पष्ट देखिने छ; 1 GHz पछि पढाइहरू अराजक र अर्थहीन छन्। त्यसकारण, हामी कप्लरको अपरेटिङ दायरामा सबै थप मापनहरू गर्नेछौं।

लोड बिना ट्याप जडान गर्दै। युग्मक को सञ्चालन दायरा को सीमा देखिने छ।

1 GHz माथिको मापन डेटा, हाम्रो अवस्थामा, अर्थ छैन, हामी युग्मकको अपरेटिङ मानहरूमा जनरेटरको अधिकतम आवृत्ति सीमित गर्नेछौं। मापन गर्दा, हामी एक सीधा रेखा पाउँछौं।

युग्मकको सञ्चालन दायरामा जनरेटर दायरा सीमित गर्दै

एन्टेनाको SWR लाई दृश्यात्मक रूपमा मापन गर्नको लागि, हामीले सर्किटको हालको प्यारामिटरहरू (100% प्रतिबिम्ब) लाई सन्दर्भ बिन्दुको रूपमा लिनको लागि क्यालिब्रेसन गर्न आवश्यक छ, अर्थात्, शून्य dB। यस उद्देश्यको लागि, OSA103 Mini कार्यक्रममा निर्मित क्यालिब्रेसन प्रकार्य छ। क्यालिब्रेसन जडान गरिएको एन्टेना (लोड) बिना नै गरिन्छ, क्यालिब्रेसन डाटा फाइलमा लेखिएको हुन्छ र ग्राफहरू निर्माण गर्दा स्वचालित रूपमा खातामा लिइन्छ।

OSA103 Mini कार्यक्रममा फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया क्यालिब्रेसन प्रकार्य

क्यालिब्रेसन नतिजाहरू लागू गर्दै र लोड बिना मापन चलाउँदै, हामी 0dB मा फ्ल्याट ग्राफ पाउँछौं।

क्यालिब्रेसन पछि ग्राफ

हामी एन्टेना मापन गर्छौं

अब तपाईं एन्टेना नाप्न सुरु गर्न सक्नुहुन्छ। क्यालिब्रेसनको लागि धन्यवाद, हामी एन्टेना जडान गरेपछि प्रतिबिम्बमा कमी देख्नेछौं र मापन गर्नेछौं।

433MHz मा Aliexpress बाट एन्टेना

एन्टेना 443MHz चिन्ह लगाइयो। यो देख्न सकिन्छ कि एन्टेनाले 446MHz दायरामा सबैभन्दा कुशलतापूर्वक सञ्चालन गर्दछ, यस फ्रिक्वेन्सीमा SWR 1.16 हो। एकै समयमा, घोषित आवृत्तिमा प्रदर्शन उल्लेखनीय रूपमा खराब छ, 433MHz मा SWR 4,2 हो।

अज्ञात एन्टेना १

चिन्ह बिना एन्टेना। ग्राफको आधारमा, यो 800 मेगाहर्ट्जको लागि डिजाइन गरिएको हो, सम्भवतः GSM ब्यान्डको लागि। निष्पक्ष हुन, यो एन्टेना पनि 1800 MHz मा काम गर्दछ, तर युग्मक को सीमितता को कारण, म यी फ्रिक्वेन्सी मा मान्य मापन गर्न सक्दिन।

अज्ञात एन्टेना १

अर्को एन्टेना जुन लामो समयदेखि मेरो बक्समा परेको छ। स्पष्ट रूपमा, GSM दायराको लागि पनि, तर अघिल्लो भन्दा राम्रो। 764 MHz को आवृत्तिमा, SWR एकताको नजिक छ, 900 MHz मा SWR 1.4 छ।

अज्ञात एन्टेना १

यो Wi-Fi एन्टेना जस्तो देखिन्छ, तर कुनै कारणले कनेक्टर SMA-पुरुष हो, र RP-SMA होइन, सबै Wi-Fi एन्टेनाहरू जस्तै। मापन द्वारा न्याय गर्दै, 1 मेगाहर्ट्ज सम्म फ्रिक्वेन्सीहरूमा यो एन्टेना बेकार छ। फेरि, युग्मक को सीमितता को कारण, हामी थाहा छैन यो कस्तो प्रकारको एन्टेना हो।

टेलिस्कोपिक एन्टेना

433MHz दायराको लागि टेलिस्कोपिक एन्टेनालाई कति टाढा विस्तार गर्न आवश्यक छ भनेर गणना गर्ने प्रयास गरौं। तरंगदैर्ध्य गणना गर्ने सूत्र हो: λ = C/f, जहाँ C प्रकाशको गति हो, f आवृत्ति हो।

299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279

पूर्ण तरंगदैर्ध्य - १69,24 सेन्टीमिटर
आधा तरंगदैर्ध्य - १34,62 सेन्टीमिटर
क्वार्टर तरंगदैर्ध्य - १17,31 सेन्टीमिटर

यस तरिकामा गणना गरिएको एन्टेना बिल्कुल बेकार भयो। 433MHz को आवृत्ति मा SWR मान 11 हो।

प्रयोगात्मक रूपमा एन्टेना विस्तार गरेर, मैले लगभग 2.8 सेन्टीमिटरको एन्टेना लम्बाइको साथ 50 को न्यूनतम SWR प्राप्त गर्न सफल भएँ। यो बाहिरियो कि खण्डहरूको मोटाई धेरै महत्त्वपूर्ण छ। त्यो हो, केवल पातलो बाहिरी खण्डहरू विस्तार गर्दा, नतिजा एउटै लम्बाइमा केवल बाक्लो खण्डहरू विस्तार गर्दा भन्दा राम्रो थियो। मलाई थाहा छैन तपाईंले भविष्यमा टेलिस्कोपिक एन्टेनाको लम्बाइको साथ यी गणनाहरूमा कति भरोसा गर्नुपर्छ, किनभने व्यवहारमा तिनीहरूले काम गर्दैनन्। हुनसक्छ यसले अन्य एन्टेना वा फ्रिक्वेन्सीहरूसँग फरक काम गर्दछ, मलाई थाहा छैन।

433MHz मा तारको टुक्रा

प्राय: रेडियो स्विचहरू जस्ता विभिन्न उपकरणहरूमा, तपाइँ एन्टेनाको रूपमा सीधा तारको टुक्रा देख्न सक्नुहुन्छ। मैले 433 MHz (17,3 cm) को एक चौथाई तरंग लम्बाइ बराबरको तारको टुक्रा काटें र SMA Female कनेक्टरमा राम्रोसँग फिट हुने गरी टुक्रा टुक्रा पारें।

नतिजा अनौठो थियो: यस्तो तार 360 MHz मा राम्रो काम गर्दछ तर 433 MHz मा बेकार छ।


मैले टुक्रा टुक्रा टुक्रा टुक्रा तार काट्न थाले र पढाइहरू हेर्दै। ग्राफमा डुब्न बिस्तारै दायाँ तर्फ 433 मेगाहर्ट्ज तिर जान थाल्यो। नतिजाको रूपमा, लगभग 15,5 सेन्टिमिटरको तार लम्बाइमा, मैले 1.8 मेगाहर्ट्जको फ्रिक्वेन्सीमा 438 को सबैभन्दा सानो SWR मान प्राप्त गर्न सफल भएँ। केबलको थप छोटो हुनुले SWR मा वृद्धि भयो।

निष्कर्षमा

कप्लरको सीमितताका कारण, 1 GHz भन्दा माथि ब्यान्डहरूमा एन्टेनाहरू मापन गर्न सम्भव थिएन, जस्तै Wi-Fi एन्टेनाहरू। यदि मसँग उच्च ब्यान्डविथ कप्लर भएको भए यो गर्न सकिन्थ्यो।

एक युग्मक, जडान केबल, एक उपकरण, र ल्यापटप पनि परिणाम एन्टेना प्रणाली को सबै भाग हो। तिनीहरूको ज्यामिति, अन्तरिक्षमा स्थिति र वरपरका वस्तुहरूले मापन परिणामलाई प्रभाव पार्छ। वास्तविक रेडियो स्टेशन वा मोडेममा स्थापना पछि, आवृत्ति परिवर्तन हुन सक्छ, किनभने रेडियो स्टेशनको शरीर, मोडेम, र अपरेटरको शरीर एन्टेनाको भाग बन्नेछ।

OSA103 Mini एक धेरै राम्रो multifunctional उपकरण हो। म मापनको समयमा परामर्शको लागि यसको विकासकर्तालाई मेरो कृतज्ञता व्यक्त गर्दछु।

स्रोत: www.habr.com