Le guide ultime pour la mesure du gain d'antenne et du modèle de rayonnement dans une chambre anéchoïque

Dans le domaine de la communication sans fil, les performances de l'antenne sont cruciales pour le succès de toute liaison système.et est le seul endroit pour la mesure précise deGain d'antenne etModèle de rayonnementCet article explore les principes fondamentaux des mesures de la chambre anéchoïque, fournit une procédure d'opération complète et pratique,et discuter des techniques clés nécessaires pour assurer la précision et la fiabilité des mesures, aidant vos données de produit à atteindre un plus grand professionnalisme et une plus grande autorité.

Pourquoi une chambre anéchoïque est-elle essentielle pour la mesure des antennes?

La mesure précise du gain d'antenne et des modèles de rayonnement dans un environnement réel nécessite l'élimination de toutes les interférences potentielles et la simulation d'un environnement libre idéal..

1Élimination des interférences électromagnétiques externes (EMI)

Les murs, le plafond et le plancher de la chambre anéchoïque sont enveloppés par une couche de blindage métallique (généralement une structure de cage de Faraday).Cette structure isole efficacement les ondes électromagnétiques externes et les interférences de radiofréquence (RFI), en veillant à ce que le bruit de fond dans l'environnement d'essai soit extrêmement faible, de sorte que les résultats de mesure ne reflètent que les performances réelles de l'antenne en cours d'essai (AUT).

2Simulation de l' espace libre idéal

L'intérieur de la chambre anéchoïque est bordé d'une grande quantité deMatériau absorbantCes matériaux maximisent l'absorption des ondes électromagnétiques incidentes,éliminant ainsi les reflets des mursCe système simule efficacement l'environnement de fonctionnement de l'antenne dans un espace libre idéal et empêche laLes voies multiples s'estompentd'interférer avec les données de mesure.

Principes de mesure de base: gain et modèle de rayonnement

Une compréhension approfondie de la signification physique et des méthodes de mesure de ces deux mesures est fondamentale pour les opérations pratiques.

1Principe de mesure du gain d'antenne

Le gain d'antenne est une mesure de la capacité d'une antenne à concentrer la puissance d'entrée dans une direction spécifique.

Définition:Le gain d'antenne (G) est défini comme le rapport de la densité de puissance produite par l'antenne dans sa direction de rayonnement maximale par rapport à une antenne de référence (généralement une antenne isotrope idéale).L'unité est généralement dBi.

Méthode de remplacement:Il s'agit de la méthode la plus couramment utilisée et la plus précise. Premièrement, la puissance reçue par une corne de gain standard (SGH) est mesurée. Ensuite, la SGH est remplacée par l'antenne sous test (AUT),et avec toutes les autres conditions maintenues constantesEn comparant les deux ensembles de données, le gain de l'AUT peut être dérivé.

Fondement théorique:La base théorique du calcul du gain est laFormule de transmission de Friis, qui décrit la relation de puissance transférée entre deux antennes.

où Pr et Pt sont la puissance reçue et transmise, Gt et Gr sont les gains d'antenne émettrice et réceptrice,Lest la longueur d'onde, et R est la distance entre les antennes.

2Principe de mesure du modèle de rayonnement

Le schéma de rayonnement représente la distribution de la force relative de l'énergie émise ou reçue par l'antenne dans différentes directions dans l'espace.C'est une représentation visuelle de la directivité de l'antenne.

Corpus de mesure:Le système de mesure fait pivoter le positionneur transportant l'antenne à l'essai (AUT) tout en enregistrant simultanément l'intensité du signal reçu par l'antenne réceptrice à chaque point angulaire.

Paramètres clés:L'analyse des schémas de rayonnement permet de déterminer plusieurs paramètres importants:

La largeur de faisceau de la moitié de la puissance (HPBW):La largeur angulaire où l'amplitude du lobe principal tombe à la moitié de sa valeur maximale (-3 dB).

Niveau de lobe latéral (SLL):Le rapport entre la puissance maximale du lobe latéral et la puissance maximale du lobe principal.

Polarisation:Mesure de la réponse de l'antenne aux différentes directions de polarisation.

Procédure de fonctionnement pratique: Protocole de mesure en chambre en huit étapes

Une mesure d'antenne standard et précise nécessite le strict respect des étapes suivantes pour assurer l'exactitude et la répétabilité des données.

Étalonnage et réglage de l'instrument:RigoureuxÉtalonnage du paramètre SL'analyseur de réseau vectoriel (VNA) est réalisé pour assurer la correspondance d'impédance aux ports de mesure.

Détermination des conditions de champ lointain:Veiller à ce que la distance d'essai R satisfait à la condition de champ lointainR≥ 2D2/LC'est une condition préalable à l'obtention d'un gain et d'un rayonnement précis.

Installation de l'antenne en cours de test (AUT):Montez l'AUT sur le positionneur en utilisant des matériaux de support constants à faible diélectricité, en veillant à ce que le centre de phase de l'antenne soit précisément aligné sur le centre de rotation du positionneur.

Réglage et étalonnage de la corne de gain standard (SGH):Le SGH sert de référence; il est installé avec précision et ses données de gain connues sont entrées dans le logiciel de mesure.

Acquisition de données sur les schémas de rayonnement:Le positionneur commence à tourner le long des axes d'azimut et d'élévation, et le système enregistre automatiquement la puissance du signal reçu,collecte de données pour au moins deux plans perpendiculaires les uns aux autres.

Calcul du gain d'antenne:Le logiciel calcule automatiquement le gain absolu de l'AUT en utilisant les données de puissance reçues de la méthode de substitution, combinées à la formule de transmission de Friis et au gain connu du SGH.

Post-traitement et analyse des données:Les données brutes sont lissées et corrigées (par exemple, pour la perte de câble).

Génération d'un rapport de mesure professionnel:Tous les paramètres de mesure, les détails d'installation, les conditions d'essai, l'état d'étalonnage de l'équipement, etc., sont intégrés pour former un rapport professionnel complet et traçable.

Défis et solutions: assurer l'exactitude et la fiabilité des mesures

Même dans une chambre anéchoïque idéale, la précision et la fiabilité des données de mesure de l'antenne finale nécessitent une manipulation technique spécialisée et un contrôle de qualité strict.

1Éliminer les pertes de câbles et de connecteurs

Le défi:Les câbles d'alimentation et les connecteurs introduisent une atténuation du signal (perte), ce qui peut affecter la précision de la valeur de gain.

Résolution:l'étalonnage des ports etdé-incorporationles opérations doivent être effectuées à l'aide du VNA en mesurant avec précision la perte de câble à la fréquence de fonctionnement et en la soustrayant du résultat final,les données de gain doivent refléter les performances intrinsèques de l'antenne;.

2. Erreur de champ lointain et correction de champ proche

Le défi:Pour les antennes de grande taille ou les mesures à basse fréquence, la satisfaction stricte de la condition de champ lointain peut nécessiter un espace de chambre peu pratique.

Les solutions:

Système de test d'antenne à portée compacte:Utilise un réflecteur parabolique pour façonner le faisceau d'une source de champ proche en une onde quasi-plan, simulant les conditions de champ lointain dans une chambre anéchoïque plus petite.

Transformation de champ proche à champ lointain (NF-FF):Si seule la mesure en champ proche est possible en raison des contraintes de la chambre, des algorithmes mathématiques complexes (tels que planar, cylindrique,ou la numérisation sphérique de champ proche) sont utilisés pour calculer et dériver le modèle équivalent de rayonnement de champ lointain et de gain.

3. Prévention de la dispersion du positionneur et de la structure de support

Le défi:Les composants métalliques utilisés pour soutenir et faire pivoter l'AUT peuvent disperser des ondes électromagnétiques, déformant le schéma de rayonnement.

Les solutions:

Utiliser une constante diélectrique faible, faible pertematériaux en mousse ou en polystyrèneen tant que structures de support d'antenne.

Utilisez leSoustraction en arrière-plan de la chambre anéchoïquetechnique: le champ de fond (avec uniquement le support et le positionneur) est mesuré en premier, puis soustrait de la mesure de l'antenne pour purifier les données.

Conclusion et appel à l'action

La mesure précise des performances de l'antenne est la pierre angulaire pour assurer le succès de vos produits sans fil sur le marché.s'assurer que les données que vous recevezcrédibles, traçables et conformes aux normes internationales.

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