â Cila Ă«shtĂ« kjo frekuencĂ« pĂ«r antenĂ«n?
â Nuk e di, kontrolloje.
â ĂFARĂ?!?!
Si ta përcaktoj se çfarë antene kam në duar, nëse ajo nuk ka ndonjë shenjë? Si të kuptoj cila antenë është më e mira ose më e keqe? Ky problem më ka shqetësuar për një kohë të gjatë.
Në këtë artikull, me fjalë të thjeshta, përshkruhet metoda e matjes së karakteristikave të antenave dhe mënyra e përcaktimit të frekuencës së saj.
PĂ«r inxhinierĂ«t radio Ă«shtĂ« e mundur qĂ« kjo informacion tĂ« duket e zakonshme, ndĂ«rsa metoda e matjes â e pamjaftueshme e saktĂ«. Artikulli Ă«shtĂ« pĂ«r ata qĂ« nuk kuptojnĂ« asgjĂ« nĂ« elektroshkencĂ«, si unĂ«.
TL;DR Ne do të masim KSV-në e antenave në frekuenca të ndryshme duke përdorur pajisjen OSA 103 Mini dhe një ndarës të orientuar, dhe do të ndërtojmë një grafik të varshmërisë së KSV-së ndaj frekuencës.
Teoria
Kur transmetuesi dërgon sinjal në antenë, një pjesë e energjisë dërgohet në ajër, ndërsa një pjesë tjetër reflektohet dhe kthehet mbrapsht. Raporti midis energjisë së dërguar dhe të reflektuar karakterizohet nga koeficienti i valëve stacionare (KVS ose SWR). Sa më i vogël të jetë KVS, aq më shumë energji e transmetuesit dërgohet si valë radio. Me KVS = 1 nuk ka reflektim (e gjithë energjia dërgohet). KVS tek antenat reale gjithmonë është më i madh se 1.
Nëse dërgohet një sinjal me frekuenca të ndryshme në antenë dhe në të njëjtën kohë matet KVS, mund të gjejmë se në cilën frekuencë reflektimi do të jetë minimal. Ky do të jetë ЎОапазoni operacional i antenës. Gjithashtu, mund të krahasohen antena të ndryshme për një gamë të njëjtë dhe të gjejmë se cila është më e mira.
Një pjesë e sinjalit të transmetuesit reflektohet nga antena.
Antena e projektuar për një frekuencë të caktuar, në teori, duhet të ketë KVS të ulët në frekuencat e saj operacionale. Kështu, mjafton të dërgohet në antenë me frekuenca të ndryshme dhe të gjejmë se në cilën frekuencë reflektimi është më i ulët, domethënë, sasia maksimale e energjisë dërgohet si valë radio.
Duke mundësinë për të gjeneruar sinjal në frekuenca të ndryshme dhe për të matur reflektimin, ne do të jemi në gjendje të përgatisim një grafik ku aksisi X do të jetë frekuenca dhe aksisi Y do të jetë koeficienti i reflektimit të sinjalit. Si rezultat, aty ku do të ketë një rënie në grafik (duke qenë reflektimi më i ulët i sinjalit), do të jetë gamë funksionale e antenës.
Grafiku imagjinar i varësisë së reflektimit nga frekuenca. Në të gjithë gamën, reflektimi është 100%, përveç frekuencës funksionale të antenës.
Pajisja Osa103 Mini
PĂ«r matjet do tĂ« pĂ«rdorim . Ky Ă«shtĂ« njĂ« matĂ«s universale qĂ« bashkon osciloskopin, gjeneratorin e sinjalit, analizatorin e spektrit, matĂ«sin e AĂH/FĂH, analizatorin vektorial tĂ« antenave, matĂ«sin LC, dhe madje edhe SDR-transceiver. Gama funksionale e OSA103 Mini Ă«shtĂ« e kufizuar nĂ« 100 MHz, moduli OSA-6G zgjeron gamĂ«n e frekuencĂ«s nĂ« modin e AĂH deri nĂ« 6 GHz. Programi i origjinĂ«s me tĂ« gjitha funksionet peshon 3 MB, punon nĂ«n Windows dhe pĂ«rmes wine nĂ« Linux.
Osa103 Mini â pajisje universale pĂ«r amatorĂ«t e radios dhe inxhinierĂ«t
Drejtori i ndarjes
Kopsha e drejtuar (directional coupler) është një pajisje që ndan një pjesë të vogël të sinjalit të lartë frekuence, që po lëviz në një drejtim të caktuar. Në rastin tonë, ajo duhet të ndajë një pjesë të sinjalit të reflektuar (duke ardhur nga antena prapa në gjenerator) për ta matur atë.
Shpjegimi vizual i punës së kopshës së drejtuar:
Karakteristikat kryesore të kopshës së drejtuar:
- Frekvenzat e punĂ«s â gama e frekuencave mbi tĂ« cilat treguesit kryesorĂ« nuk dalin jashtĂ« normĂ«s. Kopsha ime Ă«shtĂ« e dizajnuar pĂ«r frekuenca nga 1 deri nĂ« 1000 MHz
- ShkĂ«putja (Coupling) â çfarĂ« pjese e sinjalit (nĂ« decibel) do tĂ« ndahet kur valvoja tĂ« lĂ«vizĂ« nga IN nĂ« OUT
- Direktiviteti (Directivity) â sa mĂ« pak sinjal do tĂ« ndahet kur sinjali tĂ« lĂ«vizĂ« nĂ« drejtimin e kundĂ«rt nga OUT nĂ« IN
Në pamje të parë, kjo duket mjaft komplekse. Për qartësi, le të paraqesim një ndarës si një tub ujë me një devijim të vogël brenda. Devijimi është bërë në një mënyrë që, kur uji lëviz në drejtim të drejtpërdrejtë (nga IN në OUT), një pjesë e konsiderueshme e ujit devijohet. Sasia e ujit që devijohet në këtë drejtim përcaktohet nga parametri Coupling në fletë të dhënash të ndarësit.
Kur uji lëviz në drejtim të kundërt, devijohet shumë më pak ujë. Kjo duhet të perceptohet si një fenomen anësor. Sasia e ujit që devijohet në këtë drejtim përcaktohet nga parametri Directivity në fletë të dhënash. Sa më i vogël ky parameter (një vlerë më e madhe dB), aq më mirë për qëllimin tonë.
Schema themelore
Duke qenë se duam të masim nivelin e sinjalit të reflektuar nga antena, e lidhim atë në IN të ndarësit, dhe gjeneratorin në OUT. Kështu, një pjesë e sinjalit të reflektuar nga antena do të arrijë në marrës për masim.
Skema e lidhjes së ndarësit. Sinjali i reflektuar devijohet në marrës.
PĂ«rgatitja e matjes
Do të përgatitim një instalim për matjen e KSV sipas skemës përkatëse. Në daljen e gjeneratorit do të instalojmë gjithashtu një attenuator me një zbutje prej 15 dB. Kjo do të përmirësojë përshtatjen e degës me daljen e gjeneratorit dhe do të rrisë saktësinë e matjes. Attenuatori mund të merret me zbutje nga 5 deri në 15 dB. Sasia e zbutjes do të merret automatikisht parasysh gjatë kalibrimit të mëvonshëm.
Attenuatori dobëson sinjalin me një numër të fiksuar decibelësh. Karakteristika kryesore e attenuatorit është koeficienti i dobësimit (attenuacionit) të sinjalit dhe gama e frekuencave të punës. Në frekuenca jashtë gamës së punës, karakteristikat e attenuatorit mund të ndryshojnë në mënyrë të paparashikueshme.
Kjo është instalimi përfundimtar. Gjithashtu nuk duhet harruar të dërgohet sinjali i frekuencës mesatare (PCH) nga moduli OSA-6G në pllakën kryesore të pajisjes. Për këtë, lidhim portin IF OUTPUT në pllakën kryesore me INPUT në modul OSA-6G.
Për të ulur nivelin e ndërhyrjeve nga burimi i impulsit të energjisë së laptopit, të gjitha matjet i kryej duke e përdorur laptopin me bateri.
Kalibrimi
Para fillimin e matjeve, Ă«shtĂ« e rĂ«ndĂ«sishme tĂ« sigurohemi pĂ«r funksionalitetin e tĂ« gjithĂ« njĂ«sive tĂ« pajisjes dhe cilĂ«sisĂ« sĂ« kabllove. PĂ«r kĂ«tĂ« arsye, lidhim gjeneratorin dhe marrĂ«sin me njĂ« kabllo direkt, aktivizojmĂ« gjeneratorin dhe realizojmĂ« matjen e AĂH. Marrim njĂ« grafik pothuajse tĂ« pavendosur nĂ« 0dB. Kjo do tĂ« thotĂ« se nĂ« tĂ« gjithĂ« gamĂ«n e frekuencave, gjithĂ« fuqia e emetuar nga gjeneratori ka arritur deri te marrĂ«si.
Lidhja e gjeneratorit direkt me marrësin
TĂ« shtojmĂ« nĂ« skemĂ« njĂ« attenuator. ĂshtĂ« e dukshme njĂ« dobĂ«sim pothuajse konstant tĂ« sinjalit prej 15dB nĂ« tĂ« gjithĂ« gamĂ«n.
Lidhja e gjeneratorit përmes attenuatorit me 15dB me marrësin
Do tĂ« lidhim gjeneratorin me portin OUT tĂ« ndarĂ«sit, dhe marrĂ«sin me CPL tĂ« ndarĂ«sit. Duke qenĂ« se nuk ka ngarkesĂ« tĂ« lidhur me portin IN, gjithĂ« sinjali i gjeneruar duhet tĂ« reflektohet dhe njĂ« pjesĂ« tĂ« ndahen pĂ«r te marrĂ«si. Sipas fletĂ«s sĂ« tĂ« dhĂ«nave pĂ«r ndarĂ«sin tonĂ« (), паŃĐ°ĐŒĐ”Ńri Coupling Ă«shtĂ« ~15db, prandaj duhet tĂ« shohim njĂ« linjĂ« horizontale nĂ« nivelin rreth -30 dB (coupling + humbja e atenuatorit). Por, duke qenĂ« se diapazoni operacional i pako ndarĂ«s Ă«shtĂ« i kufizuar nĂ« 1 GHz, tĂ« gjitha matjet mbi kĂ«tĂ« frekuencĂ« mund tĂ« konsiderohen pa kuptim. Kjo Ă«shtĂ« qartĂ« e dukshme nĂ« grafik, pas 1 GHz leximet janĂ« kaotike dhe nuk kanĂ« kuptim. Prandaj, tĂ« gjitha matjet e mĂ«tejshme do i bĂ«jmĂ« nĂ« diapazonin operacional tĂ« pako ndarĂ«s.
Lidhja e pako ndarës pa ngarkesë. Dukshëm kufiri i diapazonit operacional të pako ndarës.
Duke qenë se të dhënat e matjeve mbi 1 GHz, në rastin tonë, nuk kanë kuptim, do ta kufizojmë frekuencën maksimale të gjeneratorit në vlerat operative të pako ndarës. Në matje marrim një linjë të drejtë.
Kufizimi i diapazonit të gjeneratorit në diapazonin operacional të pako ndarës
Për të matur në mënyrë të qartë KSV-në e antenave, na nevojitet të kryejmë kalibrimin për të pranuar parametrat aktualë të skemës (100% reflektim) si pikë referimi, pra zero dB. Për këtë, programi OSA103 Mini ka një funksion të integruar kalibrimi. Kalibrimi kryhet pa antenën (ngarkesën) të lidhur, të dhënat e kalibrimit ruhen në një skedar dhe më pas merren automatikisht parasysh gjatë ndërtimit të grafikëve.
Funksioni i kalibrimit tĂ« IAĂH nĂ« programin OSA103 Mini
Duke aplikuar rezultatet e kalibrimit dhe duke nisur matjet pa ngarkesë, ne marrim një grafik të rregullt në 0dB.
Grafiku pas përfundimit të kalibrimit
Matur antanat
Tani mund të fillojmë të masim antenat. Falë kalibrimit, do të shohim dhe masim uljen e reflektimit pas lidhjes së antenës.
Antena nga Aliexpress në 433MHz
Antena me shënimin 443MHz. Duke parë, është e qartë se antena funksionon më efektivisht në gamën 446MHz, në këtë frekuencë KSV është 1.16. Në këtë rast, në frekuencën e deklaruar, treguesit janë dukshëm më të këqij, në 433MHz KSV është 4.2.
Antena e panjohur 1
Antena pa markë. Sipas grafikës, ajo është e dizajnuar për 800 MHz, supozohet për bandën GSM. Për drejtësi duhet të themi se kjo antenë funksionon gjithashtu në 1800 MHz, por për shkak të kufizimeve të ndarësit, nuk mund të bëj matje të sakta në këto frekuenca.
Antena e panjohur 2
Një tjetër antenë që ka qenë prej kohësh në kuti. Duket se është gjithashtu për bandën GSM, por më e mirë se e mëparshmja. Në frekuencën 764 MHz, SWR është afër njësi, në 900 MHz SWR është 1.4.
Antena e panjohur 3
Kjo duket si një antenë Wi-Fi, por konektori për ndonjë arsye është SMA-Male dhe jo RP-SMA, siç është për të gjitha antenat Wi-Fi. Sipas matjeve, në frekuencat deri në 1 MHz, kjo antenë është e pavlerë. Përsëri, për shkak të kufizimeve të ndarësit, ne nuk do ta dimë se cila është kjo antenë.
Antena teleskopike
Le të përpiqemi të llogarisim se sa duhet të zgjatet antena teleskopike për bandën 433MHz. Formula për llogaritjen e gjatëësisë së valës: λ = C/f, ku C është shpejtësia e dritës, f është frekuenca.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
GjatĂ«sia totale e valĂ«s â 69.24 cm
GjatĂ«sia gjysmĂ« e valĂ«s â 34.62 cm
GjatĂ«sia njĂ« tĂ« katĂ«rtĂ«s sĂ« valĂ«s â 17.31 cm
Antena e llogaritur kështu rezultoi të jetë krejtësisht e pavlerë. Në frekuencën 433MHz, vlera e SWR është 11.
Duke eksperimentuar me tërheqjen e antenës, arrita të arrij një minim KSV prej 2.8 me një gjatësi antene prej rreth 50 cm. Kjo tregoi se trashësia e seksioneve ka rëndësi të madhe. Kështu, duke tërhequr vetëm seksionet e hollë të skajshme, rezultati ishte më i mirë se sa kur tërhiqeshin vetëm seksionet e trasha në të njëjtën gjatësi. Nuk e di sa vlen më tej të mbështetem në këto llogaritje me gjatësi antene teleskopike, sepse në praktikë ato nuk funksionojnë. Mund të funksionojnë ndryshe me antena ose frekuenca të tjera, nuk e di.
Një copë tel në 433MHz
Shpesh në pajisje të ndryshme, siç janë çelsat radio, mund të shihni një copë tel të drejtë si antenë. Prek një copë tel, e barabartë me një të katërtën e gjatësi së valës në 433 MHz (17.3 cm), dhe e kam lyer skajin në mënyrë që të futet ngushtë në mbështjelljen SMA Female.
Rezultati doli të ishte i çuditshëm: ky tel funksionon mjaft mirë në 360 MHz, por është i panevojshëm në 433 MHz.
Fillova porë i fillova të shkurtoja me copëza dhe të shihja të dhënat. Rënia në grafik filloi të lëvizë ngadalë në drejtimin e djathtë, në 433 MHz. Në fund, në gjatësi të kabllit rreth 15.5 cm, arrita të merrja vlerën më të ulët të SWR 1.8 në frekuencën 438 MHz. Shkurtime të mëtejshme të kabllit çuan në rritje të SWR.
PĂ«rfundimi
Për shkak të kufizimeve të ndarësit, nuk arrita të mierem me antenat në frekuenca mbi 1 GHz, si antenat Wi-Fi. Kjo do të ishte e mundur nëse do të kisha një ndarës më të gjerë.
NdarĂ«si, kabllot e lidhĂ«se, pajisja dhe madje edhe laptopi â kĂ«to janĂ« pjesĂ« tĂ« sistemit tĂ« antenĂ«s qĂ« po formohet. Gjeometria e tyre, pozita nĂ« hapĂ«sirĂ« dhe objektet pĂ«rreth ndikojnĂ« nĂ« rezultatet e matjes. Pas vendosjes nĂ« njĂ« stacion radio ose modem real, frekuenca mund tĂ« ndryshojĂ«, pasi trupi i stacionit radio, modemĂ«s, dhe operatorit do tĂ« bĂ«hen pjesĂ« e antenĂ«s.
OSA103 Mini është një pajisje shumë e shkëlqyer multifunksionale. Falenderoj projektuesin e saj për konsultimin gjatë matjeve.
Burimi: habr.com
