Panduan Utama untuk Pengukuran Pola Radiasi dan Penguatan Antena di Ruang Anechoic

Di bidang komunikasi nirkabel, kinerja antena sangat penting untuk keberhasilan tautan sistem apa pun. Ruang Anechoic berfungsi sebagai lingkungan pengujian profesional, dan merupakan satu-satunya lokasi untuk pengukuran yang tepat dari Penguatan Antena dan Pola Radiasi. Artikel ini akan membahas prinsip-prinsip inti pengukuran ruang anechoic, memberikan prosedur operasi praktis yang lengkap, dan membahas teknik-teknik utama yang diperlukan untuk memastikan akurasi dan keandalan pengukuran, membantu data produk Anda mencapai profesionalisme dan otoritas yang lebih besar.

Mengapa Ruang Anechoic Penting untuk Pengukuran Antena?

Pengukuran yang tepat dari penguatan antena dan pola radiasi di lingkungan dunia nyata membutuhkan penghapusan semua potensi gangguan dan simulasi lingkungan ruang bebas yang ideal.

1. Penghapusan Interferensi Elektromagnetik Eksternal (EMI)

Dinding, langit-langit, dan lantai ruang anechoic diselimuti oleh lapisan pelindung logam (biasanya struktur sangkar Faraday). Struktur ini secara efektif mengisolasi gelombang elektromagnetik eksternal dan interferensi frekuensi radio (RFI), memastikan lingkungan pengujian memiliki noise latar belakang yang sangat rendah sehingga hasil pengukuran hanya mencerminkan kinerja sebenarnya dari Antena yang Diuji (AUT).

2. Simulasi Ruang Bebas Ideal

Bagian dalam ruang anechoic dilapisi dengan sejumlah besar Material Penyerap, biasanya struktur berbentuk piramida atau baji yang terbuat dari busa poliuretan yang dimuat karbon. Bahan-bahan ini memaksimalkan penyerapan gelombang elektromagnetik yang masuk, sehingga menghilangkan pantulan dari dinding, lantai, dan langit-langit. Hal ini secara efektif mensimulasikan lingkungan pengoperasian antena di ruang bebas yang ideal dan mencegah Multipath Fading mengganggu data pengukuran.

Prinsip Pengukuran Inti: Penguatan dan Pola Radiasi

Pemahaman yang menyeluruh tentang makna fisik dan metode pengukuran untuk kedua metrik ini sangat penting untuk operasi praktis.

1. Prinsip Pengukuran Penguatan Antena

Penguatan antena adalah ukuran kemampuan antena untuk memusatkan daya input dalam arah tertentu. Ini mewakili directivity, bukan amplifikasi energi.

Definisi: Penguatan Antena (G) didefinisikan sebagai rasio kepadatan daya yang dihasilkan oleh antena dalam arah radiasi maksimumnya dibandingkan dengan antena referensi (biasanya antena isotropik ideal). Satuan biasanya dBi.

Metode Substitusi: Ini adalah metode yang paling umum digunakan dan sangat akurat. Pertama, daya yang diterima oleh Standard Gain Horn (SGH) diukur. Kemudian, SGH diganti dengan Antena yang Diuji (AUT), dan dengan semua kondisi lain tetap konstan, daya yang diterima oleh AUT diukur. Dengan membandingkan dua set data, penguatan AUT dapat diturunkan.

Dasar Teoretis: Dasar teoretis untuk perhitungan penguatan adalah Rumus Transmisi Friis, yang menjelaskan hubungan daya yang ditransfer antara dua antena.

di mana Pr dan Pt adalah daya yang diterima dan ditransmisikan, Gt dan Gr adalah penguatan antena pemancar dan penerima, λ adalah panjang gelombang, dan R adalah jarak antara antena.

2. Prinsip Pengukuran Pola Radiasi

Pola radiasi menggambarkan distribusi kekuatan relatif energi yang dipancarkan atau diterima oleh antena dalam berbagai arah di ruang angkasa. Ini adalah representasi visual dari directivity antena.

Inti Pengukuran: Sistem pengukuran memutar positioner yang membawa Antena yang Diuji (AUT) sambil merekam kekuatan sinyal yang diterima oleh antena penerima pada setiap titik sudut.

Parameter Kunci: Analisis pola radiasi menghasilkan beberapa parameter penting:

Half-Power Beamwidth (HPBW): Lebar sudut di mana amplitudo lobus utama turun menjadi setengah dari nilai maksimumnya (-3dB).

Side-Lobe Level (SLL): Rasio daya maksimum lobus samping terhadap daya maksimum lobus utama.

Polarisasi: Pengukuran respons antena terhadap arah polarisasi yang berbeda.

Prosedur Operasi Praktis: Protokol Pengukuran Ruang Delapan Langkah

Pengukuran antena yang standar dan tepat membutuhkan kepatuhan ketat terhadap langkah-langkah berikut untuk memastikan akurasi dan pengulangan data.

Kalibrasi dan Pengaturan Instrumen: Ketat Kalibrasi parameter-S peralatan seperti Vector Network Analyzer (VNA) dilakukan untuk memastikan pencocokan impedansi pada port pengukuran.

Menentukan Kondisi Medan Jauh: Pastikan jarak pengujian R memenuhi kondisi medan jauh R≥2D2 /λ. Ini adalah prasyarat untuk mendapatkan penguatan dan pola radiasi yang akurat.

Instalasi Antena yang Diuji (AUT): Pasang AUT ke positioner menggunakan bahan pendukung konstanta dielektrik rendah, memastikan pusat fasa antena sejajar dengan pusat rotasi positioner.

Pengaturan dan Kalibrasi Standard Gain Horn (SGH): SGH berfungsi sebagai tolok ukur referensi; dipasang secara tepat, dan data penguatan yang diketahuinya dimasukkan ke dalam perangkat lunak pengukuran.

Akuisisi Data Pola Radiasi: Atur ukuran langkah rotasi. Positioner mulai berputar di sepanjang sumbu azimut dan elevasi, dan sistem secara otomatis merekam daya sinyal yang diterima, mengumpulkan data untuk setidaknya dua bidang yang saling tegak lurus.

Perhitungan Penguatan Antena: Perangkat lunak secara otomatis menghitung penguatan absolut AUT menggunakan data daya yang diterima dari metode substitusi, dikombinasikan dengan Rumus Transmisi Friis dan penguatan SGH yang diketahui.

Pasca-Pemrosesan dan Analisis Data: Data mentah dihaluskan dan dikoreksi (misalnya, untuk kehilangan kabel). Parameter kunci seperti HPBW, SLL, dan FBR secara otomatis diekstraksi.

Pembuatan Laporan Pengukuran Profesional: Semua parameter pengukuran, detail pengaturan, kondisi pengujian, status kalibrasi peralatan, dll., diintegrasikan untuk membentuk laporan profesional yang lengkap dan dapat dilacak.

Tantangan dan Solusi: Memastikan Akurasi dan Keandalan Pengukuran

Bahkan di ruang anechoic yang ideal, memastikan data pengukuran antena akhir akurat dan andal membutuhkan penanganan teknis khusus dan kontrol kualitas yang ketat.

1. Menghilangkan Kehilangan Kabel dan Konektor

Tantangan: Kabel dan konektor pengumpan memperkenalkan atenuasi sinyal (kehilangan), yang dapat memengaruhi presisi nilai penguatan.

Solusi: Operasi kalibrasi port dan de-embedding harus dilakukan menggunakan VNA. Dengan mengukur secara akurat kehilangan kabel pada frekuensi pengoperasian dan menguranginya dari hasil akhir, data penguatan dipastikan mencerminkan kinerja intrinsik antena.

2. Kesalahan Medan Jauh dan Koreksi Medan Dekat

Tantangan: Untuk antena besar atau pengukuran frekuensi rendah, memenuhi kondisi medan jauh secara ketat mungkin memerlukan ruang ruang yang sangat besar.

Solusi:

Sistem Uji Antena Jangkauan Kompak: Menggunakan reflektor parabola untuk membentuk berkas dari sumber medan dekat menjadi gelombang kuasi-bidang, mensimulasikan kondisi medan jauh di dalam ruang anechoic yang lebih kecil.

Transformasi Medan Dekat ke Medan Jauh (NF-FF): Jika hanya pengukuran medan dekat yang layak karena kendala ruang, algoritma matematika yang kompleks (seperti pemindaian medan dekat planar, silinder, atau sferis) digunakan untuk menghitung dan menurunkan pola radiasi dan penguatan medan jauh yang setara.

3. Mencegah Hamburan Positioner dan Struktur Pendukung

Tantangan: Komponen logam yang digunakan untuk menopang dan memutar AUT dapat menghamburkan gelombang elektromagnetik, mendistorsi pola radiasi.

Solusi:

Gunakan konstanta dielektrik rendah, bahan busa atau polistiren sebagai struktur pendukung antena.

Gunakan teknik Pengurangan Latar Belakang Ruang Anechoic: Medan latar belakang (hanya dengan dudukan dan positioner) diukur terlebih dahulu, dan kemudian dikurangkan dari pengukuran antena untuk memurnikan data.

Kesimpulan dan Ajakan Bertindak

Pengukuran kinerja antena yang akurat adalah landasan untuk memastikan produk nirkabel Anda berhasil di pasar. Kami sangat berpengalaman dalam mengatasi berbagai tantangan pengujian, memastikan bahwa data yang Anda terima adalah kredibel, dapat dilacak, dan sesuai dengan standar internasional.

Apakah Anda memerlukan data uji antena presisi tinggi, bebas kesalahan untuk mempercepat peluncuran produk Anda?

Kami memiliki ruang anechoic tingkat atas dan tim insinyur profesional yang berpengalaman.