एन्टेनामापन भनेको एन्टेनाको कार्यसम्पादन र विशेषताहरूको मात्रात्मक मूल्याङ्कन र विश्लेषण गर्ने प्रक्रिया हो। विशेष परीक्षण उपकरणहरू र मापन विधिहरू प्रयोग गरेर, हामी एन्टेनाको डिजाइन विशिष्टताहरूले आवश्यकताहरू पूरा गर्छन् कि गर्दैनन् भनेर प्रमाणित गर्न, एन्टेनाको कार्यसम्पादन जाँच गर्न र सुधार सुझावहरू प्रदान गर्न एन्टेनाको लाभ, विकिरण ढाँचा, स्थायी तरंग अनुपात, आवृत्ति प्रतिक्रिया र अन्य प्यारामिटरहरू मापन गर्छौं। एन्टेना मापनबाट प्राप्त परिणाम र डेटा एन्टेना कार्यसम्पादन मूल्याङ्कन गर्न, डिजाइनहरू अनुकूलन गर्न, प्रणाली कार्यसम्पादन सुधार गर्न, र एन्टेना निर्माताहरू र अनुप्रयोग इन्जिनियरहरूलाई मार्गदर्शन र प्रतिक्रिया प्रदान गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
एन्टेना मापनमा आवश्यक उपकरण
एन्टेना परीक्षणको लागि, सबैभन्दा आधारभूत उपकरण VNA हो। VNA को सबैभन्दा सरल प्रकार १-पोर्ट VNA हो, जसले एन्टेनाको प्रतिबाधा मापन गर्न सक्षम छ।
एन्टेनाको विकिरण ढाँचा, लाभ र दक्षता मापन गर्न धेरै गाह्रो छ र धेरै उपकरणहरू चाहिन्छ। हामी मापन गरिने एन्टेनालाई AUT भन्नेछौं, जसको अर्थ एन्टेना अन्डर टेस्ट हो। एन्टेना मापनको लागि आवश्यक उपकरणहरूमा समावेश छन्:
सन्दर्भ एन्टेना - ज्ञात विशेषताहरू (लाभ, ढाँचा, आदि) भएको एन्टेना
आरएफ पावर ट्रान्समिटर - AUT मा ऊर्जा इन्जेक्ट गर्ने तरिका [परीक्षण अन्तर्गत एन्टेना]
रिसीभर प्रणाली - यसले सन्दर्भ एन्टेनाले कति शक्ति प्राप्त गर्छ भनेर निर्धारण गर्छ।
पोजिसनिङ सिस्टम - यो प्रणाली स्रोत एन्टेनाको सापेक्ष परीक्षण एन्टेना घुमाउन, कोणको कार्यको रूपमा विकिरण ढाँचा मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ।
माथिको उपकरणको ब्लक रेखाचित्र चित्र १ मा देखाइएको छ।
चित्र १. आवश्यक एन्टेना मापन उपकरणको रेखाचित्र।
यी घटकहरूको बारेमा छोटकरीमा छलफल गरिनेछ। सन्दर्भ एन्टेनाले निश्चित रूपमा इच्छित परीक्षण आवृत्तिमा राम्रोसँग विकिरण गर्नुपर्छ। सन्दर्भ एन्टेनाहरू प्रायः दोहोरो-ध्रुवीकृत हर्न एन्टेना हुन्छन्, जसले गर्दा तेर्सो र ठाडो ध्रुवीकरण एकै समयमा मापन गर्न सकिन्छ।
ट्रान्समिटिंग सिस्टमले स्थिर ज्ञात पावर लेभल आउटपुट गर्न सक्षम हुनुपर्छ। आउटपुट फ्रिक्वेन्सी पनि ट्युनेबल (चयन गर्न सकिने) र उचित रूपमा स्थिर हुनुपर्छ (स्थिरको अर्थ ट्रान्समिटरबाट तपाईंले प्राप्त गर्ने फ्रिक्वेन्सी तपाईंले चाहनुभएको फ्रिक्वेन्सीको नजिक छ, तापक्रमसँग धेरै फरक हुँदैन)। ट्रान्समिटरमा अन्य सबै फ्रिक्वेन्सीहरूमा धेरै कम ऊर्जा हुनुपर्छ (उदाहरणका लागि, इच्छित फ्रिक्वेन्सी बाहिर सधैं केही ऊर्जा हुनेछ, तर हार्मोनिक्समा धेरै ऊर्जा हुनु हुँदैन)।
प्राप्त गर्ने प्रणालीले परीक्षण एन्टेनाबाट कति पावर प्राप्त हुन्छ भनेर निर्धारण गर्न आवश्यक छ। यो साधारण पावर मिटर मार्फत गर्न सकिन्छ, जुन RF (रेडियो फ्रिक्वेन्सी) पावर मापन गर्ने उपकरण हो र प्रसारण लाइन (जस्तै N-प्रकार वा SMA कनेक्टरहरू भएको समाक्षीय केबल) मार्फत एन्टेना टर्मिनलहरूमा सिधै जडान गर्न सकिन्छ। सामान्यतया रिसीभर ५० ओम प्रणाली हो, तर निर्दिष्ट गरिएको खण्डमा फरक प्रतिबाधा हुन सक्छ।
ध्यान दिनुहोस् कि ट्रान्समिट/रिसीभ सिस्टम प्रायः VNA द्वारा प्रतिस्थापन गरिन्छ। S21 मापनले पोर्ट १ बाट फ्रिक्वेन्सी प्रसारण गर्दछ र पोर्ट २ मा प्राप्त पावर रेकर्ड गर्दछ। त्यसैले, VNA यो कार्यको लागि उपयुक्त छ; यद्यपि यो कार्य गर्ने यो एक मात्र विधि होइन।
पोजिसनिङ सिस्टमले परीक्षण एन्टेनाको अभिमुखीकरण नियन्त्रण गर्छ। हामी कोणको प्रकार्यको रूपमा परीक्षण एन्टेनाको विकिरण ढाँचा मापन गर्न चाहने भएकोले (सामान्यतया गोलाकार निर्देशांकहरूमा), हामीले परीक्षण एन्टेना घुमाउन आवश्यक छ ताकि स्रोत एन्टेनाले प्रत्येक सम्भावित कोणबाट परीक्षण एन्टेनालाई उज्यालो पारोस्। यस उद्देश्यका लागि पोजिसनिङ सिस्टम प्रयोग गरिन्छ। चित्र १ मा, हामी AUT घुमाइएको देखाउँछौं। ध्यान दिनुहोस् कि यो घुमाउने धेरै तरिकाहरू छन्; कहिलेकाहीँ सन्दर्भ एन्टेना घुमाइन्छ, र कहिलेकाहीँ सन्दर्भ र AUT एन्टेना दुवै घुमाइन्छ।
अब हामीसँग आवश्यक सबै उपकरणहरू छन्, हामी मापन कहाँ गर्ने भनेर छलफल गर्न सक्छौं।
हाम्रो एन्टेना मापनको लागि कहाँ राम्रो ठाउँ छ? सायद तपाईं आफ्नो ग्यारेजमा यो गर्न चाहनुहुन्छ, तर भित्ता, छत र भुइँबाट आउने परावर्तनले तपाईंको मापनलाई गलत बनाउनेछ। एन्टेना मापन गर्नको लागि आदर्श स्थान बाह्य अन्तरिक्षमा कतै छ, जहाँ कुनै परावर्तन हुन सक्दैन। यद्यपि, अन्तरिक्ष यात्रा हाल अत्यधिक महँगो भएकोले, हामी पृथ्वीको सतहमा रहेका मापन स्थानहरूमा ध्यान केन्द्रित गर्नेछौं। RF अवशोषित फोमको साथ परावर्तित ऊर्जा अवशोषित गर्दा एन्टेना परीक्षण सेटअपलाई अलग गर्न एनेकोइक चेम्बर प्रयोग गर्न सकिन्छ।
खाली ठाउँ दायराहरू (एनेकोइक चेम्बरहरू)
खाली ठाउँ दायराहरू एन्टेना मापन स्थानहरू हुन् जुन अन्तरिक्षमा गरिने मापनहरूको नक्कल गर्न डिजाइन गरिएको हो। अर्थात्, नजिकैका वस्तुहरू र जमिनबाट आउने सबै परावर्तित तरंगहरू (जुन अवांछनीय छन्) लाई सकेसम्म दबाइन्छ। सबैभन्दा लोकप्रिय खाली ठाउँ दायराहरू एनेकोइक चेम्बरहरू, उन्नत दायराहरू, र कम्प्याक्ट दायरा हुन्।
एनेकोइक चेम्बरहरू
एनेकोइक चेम्बरहरू भित्री एन्टेना दायराहरू हुन्। भित्ताहरू, छतहरू र भुइँहरू विशेष विद्युत चुम्बकीय तरंग अवशोषक सामग्रीले लाइन गरिएका छन्। भित्री दायराहरू वांछनीय छन् किनभने परीक्षण अवस्थाहरू बाहिरी दायराहरू भन्दा धेरै कडा रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। सामग्री प्रायः आकारमा दाँतेदार हुन्छ, जसले गर्दा यी चेम्बरहरू हेर्न धेरै रोचक हुन्छन्। दाँतेदार त्रिकोण आकारहरू यसरी डिजाइन गरिएको छ कि तिनीहरूबाट प्रतिबिम्बित हुने कुरा अनियमित दिशाहरूमा फैलिन्छ, र सबै अनियमित प्रतिबिम्बहरूबाट जोडिएको कुरा असंगत रूपमा थपिन्छ र यसरी थप दबाइन्छ। केही परीक्षण उपकरणहरू सहित निम्न चित्रमा एनेकोइक चेम्बरको तस्वीर देखाइएको छ:
(तस्बिरले RFMISO एन्टेना परीक्षण देखाउँछ)
एनीकोइक चेम्बरहरूको कमजोरी भनेको तिनीहरू प्रायः धेरै ठूला हुनु आवश्यक छ। टाढाको क्षेत्र अवस्थाहरूको अनुकरण गर्न प्रायः एन्टेनाहरू एकअर्काबाट कम्तिमा धेरै तरंगदैर्ध्य टाढा हुनुपर्छ। त्यसकारण, ठूला तरंगदैर्ध्य भएका कम फ्रिक्वेन्सीहरूको लागि हामीलाई धेरै ठूला चेम्बरहरू चाहिन्छ, तर लागत र व्यावहारिक बाधाहरूले प्रायः तिनीहरूको आकार सीमित गर्दछ। ठूला हवाईजहाज वा अन्य वस्तुहरूको राडार क्रस सेक्सन मापन गर्ने केही रक्षा सम्झौता कम्पनीहरूमा बास्केटबल कोर्टको आकारको एनीकोइक चेम्बरहरू हुन्छन् भनेर चिनिन्छ, यद्यपि यो सामान्य होइन। एनीकोइक चेम्बरहरू भएका विश्वविद्यालयहरूमा सामान्यतया लम्बाइ, चौडाइ र उचाइमा ३-५ मिटरका चेम्बरहरू हुन्छन्। आकारको अवरोधको कारणले गर्दा, र आरएफ अवशोषित सामग्री सामान्यतया UHF र उच्चमा राम्रोसँग काम गर्ने भएकोले, एनीकोइक चेम्बरहरू प्रायः ३०० मेगाहर्ट्जभन्दा माथिको फ्रिक्वेन्सीहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ।
उचाइमा रहेका दायराहरू
उन्नत दायराहरू बाहिरी दायराहरू हुन्। यस सेटअपमा, परीक्षण अन्तर्गत स्रोत र एन्टेना जमिन माथि माउन्ट गरिएका छन्। यी एन्टेनाहरू पहाड, टावर, भवन, वा जहाँ उपयुक्त छ त्यहाँ हुन सक्छन्। यो प्रायः धेरै ठूला एन्टेनाहरू वा कम फ्रिक्वेन्सीहरू (VHF र तल, <100 MHz) मा गरिन्छ जहाँ भित्री मापनहरू असहज हुनेछन्। उन्नत दायराको आधारभूत रेखाचित्र चित्र २ मा देखाइएको छ।
चित्र २. उन्नत दायराको चित्रण।
स्रोत एन्टेना (वा सन्दर्भ एन्टेना) परीक्षण एन्टेना भन्दा उच्च उचाइमा हुनु आवश्यक छैन, मैले यहाँ त्यसरी नै देखाएको छु। दुई एन्टेनाहरू (चित्र २ मा कालो किरणद्वारा चित्रण गरिएको) बीचको दृश्य रेखा (LOS) अवरोधरहित हुनुपर्छ। अन्य सबै प्रतिबिम्बहरू (जस्तै जमिनबाट परावर्तित रातो किरण) अवांछनीय छन्। उन्नत दायराहरूको लागि, एक पटक स्रोत र परीक्षण एन्टेना स्थान निर्धारण भएपछि, परीक्षण अपरेटरहरूले महत्त्वपूर्ण प्रतिबिम्बहरू कहाँ हुनेछन् भनेर निर्धारण गर्छन्, र यी सतहहरूबाट प्रतिबिम्बहरूलाई कम गर्ने प्रयास गर्छन्। प्रायः यस उद्देश्यको लागि rf अवशोषित सामग्री प्रयोग गरिन्छ, वा अन्य सामग्री जसले परीक्षण एन्टेनाबाट किरणहरूलाई विचलित गर्दछ।
कम्प्याक्ट दायराहरू
स्रोत एन्टेना परीक्षण एन्टेनाको टाढाको क्षेत्रमा राख्नुपर्छ। कारण यो हो कि परीक्षण एन्टेनाले प्राप्त गर्ने तरंग अधिकतम शुद्धताको लागि समतल तरंग हुनुपर्छ। एन्टेनाहरूले गोलाकार तरंगहरू विकिरण गर्ने भएकोले, एन्टेना पर्याप्त टाढा हुनुपर्छ ताकि स्रोत एन्टेनाबाट विकिरण हुने तरंग लगभग समतल तरंग होस् - चित्र ३ हेर्नुहोस्।
चित्र ३. स्रोत एन्टेनाले गोलाकार तरंगफ्रन्ट भएको तरंग विकिरण गर्छ।
यद्यपि, भित्री कक्षहरूको लागि यो प्राप्त गर्न प्रायः पर्याप्त विभाजन हुँदैन। यो समस्या समाधान गर्ने एउटा तरिका कम्प्याक्ट दायरा मार्फत हो। यस विधिमा, स्रोत एन्टेना परावर्तक तर्फ उन्मुख हुन्छ, जसको आकार लगभग समतल तरिकाले गोलाकार तरंगलाई प्रतिबिम्बित गर्न डिजाइन गरिएको हुन्छ। यो डिश एन्टेनाले सञ्चालन गर्ने सिद्धान्तसँग धेरै मिल्दोजुल्दो छ। आधारभूत सञ्चालन चित्र ४ मा देखाइएको छ।
चित्र ४. कम्प्याक्ट रेन्ज - स्रोत एन्टेनाबाट निस्कने गोलाकार तरंगहरू समतल (कोलिमेटेड) रूपमा परावर्तित हुन्छन्।
प्याराबोलिक रिफ्लेक्टरको लम्बाइ सामान्यतया परीक्षण एन्टेना भन्दा धेरै गुणा ठूलो हुन चाहन्छ। चित्र ४ मा रहेको स्रोत एन्टेना परावर्तकबाट अफसेट गरिएको छ ताकि यो परावर्तित किरणहरूको बाटोमा नहोस्। स्रोत एन्टेनाबाट परीक्षण एन्टेनामा कुनै पनि प्रत्यक्ष विकिरण (आपसी युग्मन) राख्नको लागि पनि सावधानी अपनाउनु पर्छ।
पोस्ट समय: जनवरी-०३-२०२४
