â Cila Ă«shtĂ« gama e kĂ«tij antene?
â Nuk e di, kontrollo.
â Si?!?!
Si të përcaktoni se çfarë antene keni në duar, nëse nuk ka ndonjë shenjë? Si të kuptoni cila antenë është më e mirë ose më e keqe? Ky problem më ka munduar prej kohësh.
Në këtë artikull, metodologjia për matjen e karakteristikave të antenave dhe mënyra e përcaktimit të gamës frekuenciale të antenës janë përshkruar në një mënyrë të thjeshtë.
Për inxhinierët e radios, kjo informacion mund të duket banal, ndërsa metodologjia e matjes nuk është mjaft e saktë. Artikulli është i destinuar për ata që nuk dinë për asgjë rreth mikroelektronikës, si unë.
TL;DR Ne do të matim KSV-në e antenave në frekuenca të ndryshme duke përdorur pajisjen OSA 103 Mini dhe një ndarës të drejtuar, duke ndërtuar një grafik të varshmërisë KSV ndaj frekuencës.
Teoria
Kur transmetuesi dërgon një sinjal në antenë, një pjesë e energjisë emitohet në ajër, ndërsa një pjesë reflektohet dhe kthehet prapa. Raporti midis energjisë së emituar dhe asaj të reflektuar karakterizohet me anë të faktorëve të qëndrueshmërisë (KSV ose SWR). Sa më e vogël të jetë KSV, aq më shumë energji e transmetuesit emitohet në formë radiovalësh. Kur KSV = 1, nuk ka reflektime (të gjithë energjia emitohet). KSV te një antenë reale është gjithmonë më i madh se 1.
Nëse dërgoni një sinjal me frekuenca të ndryshme në antenë dhe në të njëjtën kohë matni KSV-në, mund të gjeni se në cilën frekuencë reflektimi do të jetë minimal. Kjo do të jetë gama operative e antenës. Gjithashtu, mund të krahasoni antenat e ndryshme për një gamë të vetëm dhe të gjeni se cila është më e mira.
Pjesa e sinjalit të transmetuesit reflektohet nga antena.
Një antenë e cila është e destinuar për një frekuencë të caktuar, teorikisht, duhet të ketë KSV-në më të ulët në frekuencat e saj operative. Kështu, mjafton të emitohet në antenë me frekuenca të ndryshme dhe të gjendet se në cilën frekuencë reflektimi është më i ulët, dmth. sa më shumë energji largohet në formë radiovalësh.
Duke pasur mundësinë të gjeneroni një sinjal në frekuenca të ndryshme dhe të matni reflektimin, ne do të jemi në gjendje të ndërtojmë një grafik, ku në aksin X do të jetë frekuenca dhe në aksin Y do të jetë koeficienti i reflektimit të sinjalit. Në rezultat, aty ku grafik do të ketë një thellim (dmth. reflektimi më i ulët i sinjalit), do të jetë gama operative e antenës.
Grafiku imagjinativ i varshmërisë së reflektimit ndaj frekuencës. Në të gjithë gamën, reflektimi është 100%, përveç frekuencës operative të antenës.
Pajisja Osa103 Mini
PĂ«r matjet ne do tĂ« pĂ«rdorim Ky Ă«shtĂ« njĂ« matĂ«s universal qĂ« bashkon osciloskopin, gjeneratorin e sinjalit, analizatorin e spektrit, matĂ«sin e AĂH/FĂH, analizatorin vektor tĂ« antenave, matĂ«sin LC dhe madje edhe SDR-transceiverin. Rrezja operuese OSA103 Mini Ă«shtĂ« e kufizuar nĂ« 100MHz, moduli OSA-6G zgjeron ĐŽĐžĐ°ĐżĐ°Đ·ĐŸĐœin e frekuencĂ«s nĂ« modin EACHT deri nĂ« 6GHz. Programi natyror me tĂ« gjitha funksionet Ă«shtĂ« 3MB, punon nĂ« Windows dhe pĂ«rmes wine nĂ« Linux.
Osa103 Mini është një matës universal për entuziastët e radiove dhe inxhinierët.
Korrigjues i drejtuar
Korrigjuesi i drejtuar (directional coupler) është një pajisje që merr një pjesë të vogël të sinjalit HF, që kalon në një drejtim të caktuar. Në rastin tonë, ai duhet të marrë një pjesë të sinjalit të reflektuar (që vjen nga antena prapa në gjenerator) për ta matur atë.
Shpjegimi vizual i funksionimit të korrigjuesit të drejtuar:
Karakteristikat kryesore të korrigjuesit të drejtuar:
- Frekuencat operuese â diapazoni i frekuencave brenda tĂ« cilave parametrat kryesorĂ« qĂ«ndrojnĂ« brenda normave. Korrigjuesi im Ă«shtĂ« i kalkuluar pĂ«r frekuenca nga 1 deri nĂ« 1000 MHz.
- Korrigjimi (Coupling) â sa pjesĂ« e sinjalit (nĂ« decibelĂ«) do tĂ« gjendet nga IN nĂ« OUT.
- Drejtimi (Directivity) â sa mĂ« pak sinjal do tĂ« gjendet nĂ« drejtim tĂ« kundĂ«rt nga OUT nĂ« IN.
Në shikim të parë, kjo duket mjaft e komplikuar. Për qartësi, le të imagjinojmë korrigjuesin si një tub kanali me një degëzim të vogël brenda. Degezimi është krijuar në një mënyrë që kur uji rrjedh në drejtim të drejtpërdrejtë (nga IN në OUT), një pjesë e konsiderueshme e ujit merrhet. Sasia e ujit që merret në këtë drejtim përcaktohet nga parametri Coupling në datasheet-in e korrigjuesit.
Kur uji rrjedh në drejtimin e kundërt, merret ndjeshëm më pak ujë. Duhet të perceptohet si një fenomen anësor. Sasia e ujit që merret në këtë drejtim përcaktohet nga parametri Directivity në datasheet. Sa më e vogël të jetë ky parameter (vlera më e madhe dB), aq më mirë është për qëllimin tonë.
Schema principiale
Pasi duam të matim nivelin e sinjalit të reflektuar nga antenna, e lidhim atë me IN e korrigjuesit dhe gjeneratorin me OUT. Kështu, një pjesë e sinjalit të reflektuar nga antenna do të arrijë në marrës për tu matur.
Diagrami i lidhjes së derivatit. Sinjali i reflektuar dërgohet në marrës
Instalimi i matjes
Do të mbledhim një instalim për matjen e SWR në përputhje me diagramin principor. Në daljen e gjeneratorit të pajisjes do të vendosim një attenuator me humbje 15 dB. Kjo do të përmirësojë përputhjen e derivatit me daljen e gjeneratorit dhe do të rrisë saktësinë e matjes. Attenuatori mund të merret me humbje në 5..15 dB. Shuma e humbjes do të merret automatikisht parasysh gjatë kalibrimit të mëvonshëm.
Attenuatori zvogëlon sinjalin me një numër të caktuar decibelësh. Karakteristika kryesore e attenuatorit është koeficienti i humbjes (attenuimit) të sinjalit dhe ЎОапазoni i frekuencave të punës. Në frekuenca jashtë ЎОапазonit të punës, karakteristikat e attenuatorit mund të ndryshojnë në mënyrë të paparashikueshme.
Kjo është instalimi përfundimtar. Gjithashtu, mos harroni të dërgoni sinjalin e frekuencës ndërmjetëse (IF) nga moduli OSA-6G në platinën kryesore të pajisjes. Për këtë, lidheni portin IF OUTPUT në platinën kryesore me INPUT në modulit OSA-6G.
Për të ulur nivelin e zhurmave nga burimi i impulsit të energjisë, unë bëj të gjitha matjet duke përdorur laptopin me energji nga bateria.
Kalibrimi
Para fillimit tĂ« matjeve, duhet tĂ« sigurohemi pĂ«r funksionimin e tĂ« gjitha njĂ«sive tĂ« pajisjes dhe pĂ«r cilĂ«sinĂ« e kabllove, pĂ«r kĂ«tĂ« lidhemi drejtpĂ«rdrejt me njĂ« kabllo gjeneratorin dhe marrĂ«sin, aktivizojmĂ« gjeneratorin dhe bĂ«jmĂ« matjen e AĂH. Marrim njĂ« grafik pothuajse tĂ« sheshtĂ« nĂ« 0dB. Kjo do tĂ« thotĂ« se nĂ« tĂ« gjithĂ« ЎОапазonin e frekuencave, e gjithĂ« fuqia e transmetuar nga gjeneratori ka arritur te marrĂ«si.
Lidhja e gjeneratorit drejtpërdrejt me marrësin
Do të shtojmë në diagramin attenuatorin. Duke parë, ka një zvogelim pothuajse të sheshtë të sinjalit me 15dB në të gjithë ЎОапазonin.
Lidhja e gjeneratorit përmes attenuatorit me 15dB në marrës
Do të lidhim gjeneratorin me prizën OUT të derivatit dhe marrësin me CPL të derivatit. Duke qenë se nuk ka ngarkesë të lidhur me portin IN, të gjithë sinjali i gjeneruar duhet të reflektuar, dhe një pjesë të derivohet në marrës. Sipas fletës së të dhënave për derivatit tonë (), parametr Coupling është ~15db, që do të thotë se duhet të shohim një vijë horizontale në nivelin rreth -30 dB (coupling + zëri i atenuatorit). Por, pasi gama operative e divizorit është e kufizuar në 1 GHz, të gjitha matjet mbi këtë frekuencë mund të konsiderohen pa kuptim. Kjo është qartë e dukshme në grafik, pas 1 GHz leximet janë kaotike dhe pa kuptim. Prandaj, të gjitha matjet e mëtejshme ne do t'i kryejmë në gamën operative të divizorit.
Lidhja e divizorit pa ngarkesë. Shikohet kufiri i gamës operative të divizorit.
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 divizorit. Në matje marrim një vijë të drejtë.
Kufizimi i gamës së gjeneratorit në gamën operative të divizorit
Për të matur qartë KSV të antenave, na nevojitet të kryejmë kalibrimin, për të marrë parametrat aktualë të skemës (100% reflektim) si pikë fillestare, domethënë zero dB. Për këtë, në programin OSA103 Mini ka një funksion të integruar kalibrimi. Kalibrimi kryhet pa antenë të lidhur (ngarkesë), të dhënat e kalibrimit regjistrohen në një skedar dhe më vonë automatikisht merren 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, marrim një grafik të drejtë në 0dB.
Grafiku pas kryerjes së kalibrimit
Matur antenat
Tani mund të fillojmë matjen e antenave. Falë kalibrimit, do të shohim dhe masim zvogëlimin e reflektimit pas lidhjes së antenës.
Antena nga Aliexpress në 433MHz
Antena me etiketë 443MHz. E dukshme është se antena punon më efektivisht në gamën 446MHz, në këtë frekuencë KSV është 1.16. Ndërkohë, në frekuencën e shpallur treguesit janë dukshëm më të këqij, në 433MHz KSV 4.2.
Antena e panjohur 1
Antena pa etiketë. Sipas grafikëve, e projektuar për 800 MHz, presumtivisht për gamën GSM. Për drejtësinë e faktit duhet të themi se kjo antenë gjithashtu funksionon në 1800 MHz, por për shkak të kufizimeve të divizorit, nuk mund të kryej matje të sakta në këto frekuenca.
Antena e panjohur 2
NjĂ« tjetĂ«r antenĂ« qĂ« ka shumĂ« kohĂ« qĂ« ndodhet nĂ« kutitĂ« e mia. Sipas duket, gjithashtu pĂ«r gamĂ«n GSM, por tashmĂ« Ă«shtĂ« mĂ« e mirĂ« se e mĂ«parshmja. NĂ« frekuencĂ«n 764 MHz KSV Ă«shtĂ« afĂ«r njĂ«rit, nĂ« 900 MHz KSV â 1.4.
Antenë e panjohur 3
Kjo duket si një antenë Wi-Fi, por konektori për një arsye është SMA-Mashk, dhe jo RP-SMA siç kanë të gjitha antenat Wi-Fi. Sipas matjeve, në frekuencat deri në 1 MHz, kjo antenë është e pafavorshme. Edhe një herë, për shkak të kufizimeve të ndarësit, ne nuk do të dimë çfarë lloj antene është kjo.
Antenë teleskopike
Le të përpiqemi të llogarisim se sa duhet të dalë antena teleskopike për gamën 433MHz. Formula për llogaritjen e gjatësi së valës është: λ = C/f, ku C është shpejtësia e dritës, f është frekuenca.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
GjatĂ«sia e plotĂ« e valĂ«s â 69.24 cm
GjatĂ«sia gjysmĂ« e valĂ«s â 34.62 cm
GjatĂ«sia e njĂ« katĂ«rta e valĂ«s â 17.31 cm
Antena e llogaritur në këtë mënyrë doli krejtësisht e pafavorshme. Në frekuencën 433MHz, vlera reflektim - 11.
Duke e tërhequr eksperimentalisht antenën, arrita të arrij vlerën minimale të reflektimit 2.8 me gjatësi antene rreth 50 cm. Në këtë rast, doli se trashësia e sekcioneve kishte një rëndësi të madhe. Kështu që, duke dalë veçmas vetëm sekcionet e holla në fund, rezultati ishte më i mirë se duke dalë në të njëjtën gjatësi vetëm sekcionet e trasha. Nuk e di sa do të duhet të mbështetem në këto llogaritje me gjatësi të antenës teleskopike, sepse në praktikë ato nuk funksionojnë. Ndoshta me antena ose frekuenca të tjera funksionon ndryshe, nuk e di.
Këtu është një copë tel për 433MHz
Shpesh në aparate të ndryshme, siç janë ndërprerësit e radios, mund të shihni një copë tel të drejtë si antenë. Kisha pritur një copë tel, sa një katërta e gjatësi së valës së 433 MHz (17.3 cm), dhe e kam tuluar fundin në mënyrë që të futet ngushtë në konektorin SMA Femër.
Rezultati doli i çuditshëm: ky tel punon mirë në 360 MHz, por është i pafavorshëm në 433 MHz.
Fillova të pres një copë tel nga fundi dhe të shikoj shkallët. Rënia në grafik filloi ngadalë të lëvizë djathtas, në drejtim të 433 MHz. Në fund, me gjatësi tel rreth 15.5 cm, arrita të arrij vlerën më të ulët të reflektimit 1.8 në frekuencën 438 MHz. Pjesët tjera e shkurtuar të kabllit çuan në rritjen e reflektimit.
PĂ«rfundim
Për shkak të kufizimeve të ndarësit, nuk arrita të mat frekuencat mbi 1 GHz, për shembull, antenat Wi-Fi. Kjo do të ishte e mundur, nëse do të kisha një ndarës më të gjerë.
Divertori, kabllot e lidhjes, pajisja dhe madje edhe laptopi â kĂ«to janĂ« pjesĂ«t e sistemit tĂ« antenĂ«s qĂ« po krijohet. Gjeometria e tyre, pozita nĂ« hapĂ«sirĂ« dhe objektet pĂ«rreth ndikojnĂ« nĂ« rezultatin e matjes. Pas instalimit nĂ« njĂ« stacion real radioteleviziv ose modem, frekuenca mund tĂ« zhvendoset, pasi trupi i stacionit tĂ« radios, modem, dhe trupi i operatorit do tĂ« bĂ«hen pjesĂ« e antenĂ«s.
OSA103 Mini â njĂ« pajisje shumĂ« funksionale dhe e shkĂ«lqyer. I shpreh mirĂ«njohjen zhvilluesit tĂ« saj pĂ«r konsultimin gjatĂ« matjeve.
Burimi: habr.com
