मुख्य

अँटेना मोजमाप

अँटेनामापन म्हणजे अँटेनाच्या कार्यक्षमतेचे आणि वैशिष्ट्यांचे संख्यात्मक मूल्यांकन आणि विश्लेषण करण्याची प्रक्रिया आहे. विशेष चाचणी उपकरणे आणि मापन पद्धती वापरून, आम्ही अँटेनाचा गेन, रेडिएशन पॅटर्न, स्टँडिंग वेव्ह रेशो, फ्रिक्वेन्सी रिस्पॉन्स आणि इतर पॅरामीटर्स मोजतो. याद्वारे अँटेनाची डिझाइन वैशिष्ट्ये आवश्यकता पूर्ण करतात की नाही हे तपासले जाते, अँटेनाची कार्यक्षमता तपासली जाते आणि सुधारणेसाठी सूचना दिल्या जातात. अँटेनाच्या मापनातून मिळालेले परिणाम आणि डेटा यांचा उपयोग अँटेनाच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी, डिझाइन ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी, सिस्टीमची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि अँटेना उत्पादक व ॲप्लिकेशन इंजिनिअर्सना मार्गदर्शन व अभिप्राय देण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

अँटेना मापनासाठी आवश्यक उपकरणे

अँटेना चाचणीसाठी, सर्वात मूलभूत उपकरण म्हणजे VNA. VNA चा सर्वात सोपा प्रकार म्हणजे 1-पोर्ट VNA, जो अँटेनाचा इम्पेडन्स मोजण्यास सक्षम असतो.

अँटेनाच्या रेडिएशन पॅटर्न, गेन आणि कार्यक्षमतेचे मापन करणे अधिक कठीण आहे आणि त्यासाठी खूप जास्त उपकरणांची आवश्यकता असते. ज्या अँटेनाचे मापन करायचे आहे, त्याला आपण AUT (Antenna Under Test) म्हणू. अँटेनाच्या मापनासाठी आवश्यक उपकरणांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

संदर्भ अँटेना - ज्ञात वैशिष्ट्ये (गेन, पॅटर्न, इत्यादी) असलेला अँटेना.
आरएफ पॉवर ट्रान्समीटर - चाचणी अंतर्गत असलेल्या अँटेनामध्ये (AUT) ऊर्जा इंजेक्ट करण्याचा एक मार्ग.
रिसीव्हर सिस्टीम - यावरून ठरवले जाते की रेफरन्स अँटेनाला किती पॉवर मिळते.
पोझिशनिंग सिस्टीम - या प्रणालीचा उपयोग स्रोत अँटेनाच्या सापेक्ष चाचणी अँटेना फिरवण्यासाठी आणि कोनानुसार रेडिएशन पॅटर्न मोजण्यासाठी केला जातो.

वरील उपकरणाचा ब्लॉक डायग्राम आकृती 1 मध्ये दाखवला आहे.

 

१

आकृती १. आवश्यक अँटेना मापन उपकरणांचा आरेख.

या घटकांवर थोडक्यात चर्चा केली जाईल. संदर्भ अँटेनाने अर्थातच अपेक्षित चाचणी वारंवारतेवर चांगले विकिरण केले पाहिजे. संदर्भ अँटेना बहुतेकदा दुहेरी-ध्रुवीकृत हॉर्न अँटेना असतात, जेणेकरून क्षैतिज आणि उभ्या ध्रुवीकरणाचे एकाच वेळी मापन करता येते.

ट्रान्समिटिंग सिस्टीम स्थिर आणि ज्ञात पॉवर लेव्हल आउटपुट करण्यास सक्षम असावी. आउटपुट फ्रिक्वेन्सी देखील ट्यून करण्यायोग्य (निवडण्यायोग्य) आणि बऱ्यापैकी स्थिर असावी (स्थिर म्हणजे ट्रान्समीटरकडून मिळणारी फ्रिक्वेन्सी तुमच्या इच्छित फ्रिक्वेन्सीच्या जवळ असावी आणि तापमानानुसार त्यात जास्त बदल होऊ नये). ट्रान्समीटरमध्ये इतर सर्व फ्रिक्वेन्सींवर खूप कमी ऊर्जा असावी (इच्छित फ्रिक्वेन्सीच्या बाहेर नेहमीच काही ऊर्जा असेल, परंतु उदाहरणार्थ, हार्मोनिक्सवर जास्त ऊर्जा नसावी).

रिसीव्हिंग सिस्टीमला फक्त हे निश्चित करायचे असते की टेस्ट अँटेनाकडून किती पॉवर मिळत आहे. हे एका साध्या पॉवर मीटरद्वारे केले जाऊ शकते, जे RF (रेडिओ फ्रिक्वेन्सी) पॉवर मोजणारे एक उपकरण आहे आणि ते ट्रान्समिशन लाइनद्वारे (जसे की N-टाइप किंवा SMA कनेक्टर असलेली कोॲक्सिअल केबल) थेट अँटेनाच्या टर्मिनल्सना जोडले जाऊ शकते. सामान्यतः रिसीव्हर ही ५० ओहमची सिस्टीम असते, परंतु निर्दिष्ट केल्यास वेगळ्या इम्पेडन्सची असू शकते.

लक्षात घ्या की ट्रान्समिट/रिसीव्ह प्रणालीऐवजी अनेकदा व्हीएनए (VNA) वापरला जातो. एस२१ मापनामध्ये पोर्ट १ मधून एक फ्रिक्वेन्सी प्रसारित केली जाते आणि पोर्ट २ वर प्राप्त झालेली पॉवर नोंदवली जाते. त्यामुळे, या कार्यासाठी व्हीएनए अत्यंत योग्य आहे; तथापि, हे कार्य करण्याची ही एकमेव पद्धत नाही.

पोझिशनिंग सिस्टीम टेस्ट अँटेनाच्या अभिमुखतेवर नियंत्रण ठेवते. आपल्याला टेस्ट अँटेनाचा रेडिएशन पॅटर्न कोनाच्या कार्यरूपानुसार (सामान्यतः स्फेरिकल कोऑर्डिनेट्समध्ये) मोजायचा असल्यामुळे, आपल्याला टेस्ट अँटेना अशा प्रकारे फिरवावा लागतो की सोर्स अँटेना टेस्ट अँटेनावर प्रत्येक संभाव्य कोनातून प्रकाश टाकेल. या उद्देशासाठी पोझिशनिंग सिस्टीमचा वापर केला जातो. आकृती १ मध्ये, AUT फिरवले जात असल्याचे दाखवले आहे. लक्षात घ्या की हे फिरवणे करण्याचे अनेक मार्ग आहेत; कधीकधी रेफरन्स अँटेना फिरवला जातो, आणि कधीकधी रेफरन्स आणि AUT दोन्ही अँटेना फिरवले जातात.

आता आपल्याकडे सर्व आवश्यक उपकरणे आहेत, त्यामुळे मोजमाप कोठे करायचे यावर आपण चर्चा करू शकतो.

आपल्या अँटेनाच्या मोजमापांसाठी चांगली जागा कुठे आहे? कदाचित तुम्हाला हे तुमच्या गॅरेजमध्ये करायला आवडेल, पण भिंती, छत आणि जमिनीवरून होणाऱ्या परावर्तनांमुळे तुमची मोजमापे अचूक राहणार नाहीत. अँटेनाची मोजमापे घेण्यासाठी आदर्श जागा म्हणजे बाह्य अवकाश, जिथे कोणतेही परावर्तन होऊ शकत नाही. तथापि, सध्या अवकाश प्रवास अत्यंत महाग असल्यामुळे, आपण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील मोजमापाच्या जागांवर लक्ष केंद्रित करणार आहोत. अँटेना चाचणी सेटअपला वेगळे ठेवण्यासाठी आणि RF शोषक फोमच्या साहाय्याने परावर्तित ऊर्जा शोषून घेण्यासाठी अ‍ॅनेकोइक चेंबरचा वापर केला जाऊ शकतो.

मोकळ्या जागेतील रेंज (अ‍ॅनेकोइक चेंबर्स)

फ्री स्पेस रेंज ही अँटेना मापनाची अशी ठिकाणे आहेत, जी अवकाशात केल्या जाणाऱ्या मापनांचे अनुकरण करण्यासाठी तयार केलेली असतात. म्हणजेच, जवळच्या वस्तू आणि जमिनीवरून परावर्तित होणाऱ्या सर्व अवांछित लहरी शक्य तितक्या प्रमाणात दाबल्या जातात. सर्वात लोकप्रिय फ्री स्पेस रेंजमध्ये अ‍ॅनेकोइक चेंबर्स, एलिव्हेटेड रेंज आणि कॉम्पॅक्ट रेंज यांचा समावेश होतो.

अ‍ॅनेकोइक चेंबर्स

अ‍ॅनेकोइक चेंबर्स (ध्वनिरोधक कक्ष) हे इनडोअर अँटेना रेंजेस (घरातील अँटेना चाचणी कक्ष) असतात. याच्या भिंती, छत आणि जमिनीवर विद्युत चुंबकीय लहरी शोषून घेणाऱ्या एका विशेष पदार्थाचे अस्तर लावलेले असते. इनडोअर रेंजेस इष्ट असतात, कारण आउटडोअर रेंजेसच्या तुलनेत येथील चाचणीच्या परिस्थितीवर अधिक काटेकोरपणे नियंत्रण ठेवता येते. हा पदार्थ अनेकदा खडबडीत आकाराचा असतो, ज्यामुळे हे कक्ष पाहण्यास खूप मनोरंजक वाटतात. हे खडबडीत त्रिकोणी आकार अशा प्रकारे तयार केलेले असतात की, त्यांच्यावरून परावर्तित होणारी किरणे यादृच्छिक (random) दिशांमध्ये पसरतात आणि या सर्व यादृच्छिक परावर्तनांमधून एकत्र येणारी किरणे असंगतपणे मिसळतात व त्यामुळे ती आणखी दाबून टाकली जातात. खालील चित्रात काही चाचणी उपकरणांसह एका अ‍ॅनेकोइक चेंबरचे चित्र दाखवले आहे:

(चित्रात RFMISO अँटेना चाचणी दाखवली आहे)

अ‍ॅनेकोइक चेंबर्सचा तोटा हा आहे की ते अनेकदा खूप मोठे असावे लागतात. फार-फिल्ड परिस्थितीचे अनुकरण करण्यासाठी अँटेना किमान अनेक तरंगलांबी अंतरावर एकमेकांपासून दूर असणे आवश्यक असते. त्यामुळे, मोठ्या तरंगलांबी असलेल्या कमी फ्रिक्वेन्सीसाठी आपल्याला खूप मोठ्या चेंबर्सची आवश्यकता असते, परंतु खर्च आणि व्यावहारिक मर्यादांमुळे अनेकदा त्यांचा आकार मर्यादित होतो. मोठ्या विमानांचा किंवा इतर वस्तूंचा रडार क्रॉस सेक्शन मोजणाऱ्या काही संरक्षण कंत्राटदार कंपन्यांकडे बास्केटबॉल कोर्टाच्या आकाराचे अ‍ॅनेकोइक चेंबर्स असल्याचे ज्ञात आहे, जरी हे सामान्य नाही. अ‍ॅनेकोइक चेंबर्स असलेल्या विद्यापीठांमध्ये सामान्यतः ३-५ मीटर लांबी, रुंदी आणि उंचीचे चेंबर्स असतात. आकाराच्या मर्यादेमुळे आणि RF शोषक सामग्री सामान्यतः UHF आणि त्याहून अधिक फ्रिक्वेन्सीवर सर्वोत्तम काम करत असल्यामुळे, अ‍ॅनेकोइक चेंबर्स बहुतेकदा ३०० MHz पेक्षा जास्त फ्रिक्वेन्सीसाठी वापरले जातात.

उन्नत श्रेणी

उन्नत रेंज या खुल्या जागेतील रेंज असतात. या रचनेत, चाचणी अंतर्गत असलेला स्रोत आणि अँटेना जमिनीपासून वर बसवले जातात. हे अँटेना पर्वतांवर, टॉवर्सवर, इमारतींवर किंवा जिथे कुठे जागा योग्य वाटेल तिथे असू शकतात. हे सहसा खूप मोठ्या अँटेनांसाठी किंवा कमी फ्रिक्वेन्सीवर (व्हीएचएफ आणि त्याखाली, <१०० मेगाहर्ट्झ) केले जाते, जिथे बंदिस्त जागेतील मोजमाप करणे अवघड असते. उन्नत रेंजची मूलभूत आकृती आकृती २ मध्ये दाखवली आहे.

२

आकृती २. उन्नत श्रेणीचे चित्रण.

स्रोत अँटेना (किंवा संदर्भ अँटेना) चाचणी अँटेनापेक्षा जास्त उंचीवर असेलच असे नाही, मी येथे ते फक्त तसे दाखवले आहे. दोन्ही अँटेनांमधील थेट दृष्टीरेषा (LOS) (आकृती २ मध्ये काळ्या किरणाने दर्शवलेली) निर्बाध असली पाहिजे. इतर सर्व परावर्तन (जसे की जमिनीवरून परावर्तित होणारा लाल किरण) अवांछित असतात. उंचावरील रेंजसाठी, एकदा स्रोत आणि चाचणी अँटेनाचे स्थान निश्चित झाल्यावर, चाचणी ऑपरेटर हे ठरवतात की लक्षणीय परावर्तन कोठे होतील, आणि त्या पृष्ठभागांवरून होणारे परावर्तन कमी करण्याचा प्रयत्न करतात. अनेकदा या उद्देशासाठी आरएफ शोषक सामग्री किंवा अशी इतर सामग्री वापरली जाते जी किरणांना चाचणी अँटेनापासून दूर वळवते.

कॉम्पॅक्ट रेंज

स्रोत अँटेना चाचणी अँटेनाच्या दूरक्षेत्रात ठेवला पाहिजे. याचे कारण असे की, जास्तीत जास्त अचूकतेसाठी चाचणी अँटेनाद्वारे प्राप्त होणारी तरंग ही एक समतल तरंग असावी. अँटेना गोलाकार तरंगांचे उत्सर्जन करत असल्यामुळे, अँटेना इतक्या अंतरावर असणे आवश्यक आहे की स्रोत अँटेनामधून उत्सर्जित होणारी तरंग अंदाजे एक समतल तरंग असेल - आकृती ३ पहा.

४

आकृती ३. एक स्रोत अँटेना गोलाकार वेव्हफ्रंट असलेली तरंग उत्सर्जित करतो.

तथापि, इनडोअर चेंबर्समध्ये हे साध्य करण्यासाठी अनेकदा पुरेसे अंतर नसते. ही समस्या सोडवण्याचा एक मार्ग म्हणजे कॉम्पॅक्ट रेंजचा वापर करणे. या पद्धतीत, एक सोर्स अँटेना एका रिफ्लेक्टरच्या दिशेने ठेवला जातो, ज्याचा आकार गोलाकार लहरींना अंदाजे सपाट पद्धतीने परावर्तित करण्यासाठी तयार केलेला असतो. हे डिश अँटेना ज्या तत्त्वावर कार्य करतो त्याच्याशी अगदी मिळतेजुळते आहे. याची मूलभूत कार्यपद्धती आकृती ४ मध्ये दर्शविली आहे.

५

आकृती ४. कॉम्पॅक्ट रेंज - स्रोत अँटेनामधून येणाऱ्या गोलाकार लहरी सपाट (कॉलिमेटेड) होण्यासाठी परावर्तित होतात.

पॅराबोलिक रिफ्लेक्टरची लांबी सामान्यतः टेस्ट अँटेनाच्या लांबीपेक्षा कित्येक पटींनी जास्त असणे अपेक्षित असते. आकृती ४ मधील सोर्स अँटेना रिफ्लेक्टरपासून अशा प्रकारे दूर ठेवलेला असतो की तो परावर्तित किरणांच्या मार्गात येणार नाही. तसेच, सोर्स अँटेनाकडून टेस्ट अँटेनाकडे होणारे कोणतेही थेट रेडिएशन (म्युच्युअल कपलिंग) टाळण्यासाठीही काळजी घेणे आवश्यक आहे.


पोस्ट करण्याची वेळ: ०३-जानेवारी-२०२४

उत्पादन डेटाशीट मिळवा