Hur mäter man antennstrålningsmönster?

Att mäta strålningsmönstret för en antenn är en avgörande aspekt inom antennteknikområdet. Som antennleverantör förstår vi betydelsen av noggrann mätning av strålningsmönster för både våra FoU-processer och slutanvändarna. I den här bloggen kommer vi att utforska olika metoder för att mäta antennstrålningsmönster, utrustningen som är involverad och vikten av dessa mätningar.

Varför mäta antennstrålningsmönster?

Antennstrålningsmönster beskriver hur en antenn utstrålar eller tar emot elektromagnetisk energi i rymden. De ger värdefull information om antennens riktning, förstärkning och strålbredd. För våra kunder, oavsett om de är inom mobilkommunikationsindustrin, flyg- eller IoT-applikationer, hjälper förståelsen av strålningsmönstret till att optimera prestandan hos deras trådlösa system. Till exempel i en mobiltelefon kan en väldesignad antenn med ett korrekt strålningsmönster säkerställa bättre signalmottagning och överföring, vilket leder till förbättrad samtalskvalitet och dataöverföringshastigheter.

Typer av antennstrålningsmönster

Det finns två huvudtyper av strålningsmönster: fjärrfältsmönster och närfältsmönster.

• Far - field mönster: Dessa mäts på tillräckligt långt avstånd från antennen där det elektromagnetiska fältet kan betraktas som en plan våg. Fjärrfältsmönster är de vanligaste i praktiska tillämpningar eftersom de representerar antennens prestanda i verkliga scenarier. De används vanligtvis för att bestämma antennens förstärkning, riktverkan och strålbredd.
• Nära fält Mönster: Närfältsmönster mäts nära antennen. De är användbara för att förstå antennens närfältskoppling, vilket kan vara viktigt i applikationer där antennen är i närheten av andra komponenter, till exempel i en liten IoT-enhet.

Metoder för att mäta antennstrålningsmönster

1. Anechoic Chamber Method

En ekofri kammare är ett specialiserat rum utformat för att absorbera elektromagnetiska vågor, vilket skapar en nästan - fri - rymdmiljö. Denna metod är ett av de mest exakta sätten att mäta antennstrålningsmönster.

• Inställning:
  • Placera antennen under test (AUT) i mitten av kammaren.
  • Använd en sändande eller mottagande antenn (sond) som är noggrant kalibrerad. Sonden flyttas runt AUT i ett sfäriskt eller plant mönster.
  • Anslut AUT och sonden till en nätverksanalysator eller en spektrumanalysator, som mäter den mottagna signalens amplitud och fas.
• Mätprocess:
  • Sonden flyttas i en serie steg, och vid varje steg registrerar analysatorn den mottagna signalstyrkan.
  • För en sfärisk mätning flyttas sonden i både azimut- och elevationsvinklar. För en plan mätning flyttas sonden i ett tvådimensionellt plan.
  • Efter att mätningen är klar bearbetas data för att generera strålningsmönstret.
• Fördelar:
  • Hög noggrannhet på grund av frånvaron av reflektioner.
  • Kan mäta både fjärrfälts- och närfältsmönster.
• Nackdelar:
  • Hög kostnad för att bygga och underhålla en ekofri kammare.
  • Begränsad storlek på AUT som kan testas på grund av kammarens dimensioner.

2. Kompakt intervallmetod

Den kompakta räckviddsmetoden är ett mer kostnadseffektivt alternativ till den ekofria kammaren för att mäta fjärrfältsmönster.

• Inställning:
  • En reflektor används för att omvandla den sfäriska vågfronten från en matningsantenn till en plan våg.
  • AUT är placerad i området där den plana vågen bildas.
  • I likhet med den ekofria kammarmetoden används en sond för att mäta den mottagna signalen och den ansluts till en nätverksanalysator.
• Mätprocess:
  • Sonden flyttas runt AUT för att samla in data i olika vinklar.
  • Data bearbetas sedan för att erhålla strålningsmönstret.
• Fördelar:
  • Lägre kostnad jämfört med en ekofri kammare.
  • Kan mäta stora antenner.
• Nackdelar:
  • Begränsat frekvensområde på grund av reflektorns design.
  • Vissa felaktigheter kan uppstå på grund av reflektorns defekter.

3. Nära - fält till långt - fält transformationsmetod

Denna metod innebär att mäta antennens närfält och sedan använda matematiska algoritmer för att omvandla närfältsdata till fjärrfältsdata.

• Inställning:
  • En närfältssond används för att mäta närfältet för AUT. Sonden skannas i ett plan nära antennen.
  • Sonden är ansluten till en nätverksanalysator, som registrerar närfältssignalens amplitud och fas.
• Mätprocess:
  • Närfältsdata samlas in över ett rutnät av punkter.
  • Matematiska algoritmer, såsom Fast Fourier Transform (FFT), används för att omvandla närfältsdata till fjärrfältsdata.
• Fördelar:
  • Kan mäta antenner på ett relativt litet utrymme.
  • Lämplig för mätning av antenner med komplexa geometrier.
• Nackdelar:
  • Noggrannheten hos fjärrfältsmönstret beror på kvaliteten på närfältsmätningen och transformationsalgoritmen.
  • Kräver en högpresterande dator för databehandling.

Utrustning som används vid mätning av antennstrålningsmönster

• Nätverksanalysator: En nätverksanalysator används för att mäta spridningsparametrarna (S - parametrar) för antennen, som inkluderar reflektionskoefficienten och transmissionskoefficienten. Den kan också mäta amplituden och fasen för den mottagna signalen.
• Spektrumanalysator: En spektrumanalysator används för att analysera den mottagna signalens frekvensspektrum. Den kan användas för att mäta signalens effekt vid olika frekvenser.
• Antennsond: Antennsonden används för att ta emot den elektromagnetiska signalen från AUT. Den bör noggrant kalibreras för att säkerställa korrekta mätningar.
• Positionerare: En lägesställare används för att flytta sonden eller AUT på ett kontrollerat sätt. Det kan vara en robotarm eller en roterande plattform.

Vikten av noggrann mätning av strålningsmönster för våra produkter

Som antennleverantör erbjuder vi ett brett utbud av antenner, bl.aKeramisk antennochMetall antenn. Noggrann mätning av strålningsmönster är viktigt av flera skäl:

• Produktdesign och optimering: Genom att mäta strålningsmönstren för våra antenner under designprocessen kan vi optimera antennens struktur och dimensioner för att uppnå önskad prestanda. Om vi ​​till exempel vill designa en antenn med hög förstärkning, kan vi justera antennens form baserat på mätresultaten för strålningsmönster.
• Kvalitetskontroll: Strålningsmönstermätning är en viktig del av vår kvalitetskontrollprocess. Vi kan säkerställa att varje antenn vi producerar uppfyller de angivna prestandakriterierna. Om en antenns strålningsmönster avviker från designspecifikationerna kan vi identifiera och åtgärda problemet innan produkten skickas till kunden.
• Kundnöjdhet: Att tillhandahålla exakta strålningsmönsterdata till våra kunder hjälper dem att fatta välgrundade beslut om vilken antenn de ska välja för sina applikationer. Det låter dem också integrera våra antenner i sina system mer effektivt, vilket leder till högre kundnöjdhet.

Slutsats

Att mäta antennstrålningsmönster är en komplex men viktig process inom antennindustrin. Vi som antennleverantör använder en kombination av olika mätmetoder och högkvalitativ utrustning för att säkerställa noggrannheten i våra strålningsmönstermätningar. Oavsett om du letar efter enKeramisk antenneller aMetall antenn, kan vi förse dig med detaljerade strålningsmönsterdata för att hjälpa dig göra det bästa valet för din applikation.

Om du är intresserad av våra antennprodukter eller har några frågor om mätning av antennstrålningsmönster, är du välkommen att kontakta oss för upphandling och vidare diskussioner. Vi är fast beslutna att förse dig med antenner av bästa kvalitet och teknisk support.

Referenser

• Balanis, CA (2016). Antennteori: Analys och design. Wiley.
• Stutzman, WL, & Thiele, GA (2012). Antennteori och design. Wiley.