AntennaBOX: Як правильно тестувати антени

Якщо у вас є векторний антенний аналізатор NanoVNA-H, починаючи з версії 3.4, то рахуйте вам пощастило. Ці версії можна модифікувати додаванням Bluetooth для дистанційних вимірювань та виключити ваше тіло з ближнього поля антени. Мінімальному доопрацюванню доступні плати, починаючи з версії 3.4, де UART виведено на друкованій платі на окремі контакти з маркуванням "P3 UART" (VDD, TX, RX, GND). Достатньо підключити до них модуль HC-05 та перепрошити NanoVNA останнім релізом від DaveLapp. Для коректного тестування антени слід дотримуватись кількох правил...

Аналізатор бажано підключати безпосередньо в точці живлення або конектор після вузла симетрування. Також допустиме підключення через короткий відрізок фазостабільного кабелю
При використанні кабелю обов'язково робити попереднє калібрування VNA, що компенсує як цей кабель, так і сполучні RF-конектори, а не тупо підключати аналізатор через кабель XX-метрів. Але оскільки немає ідеального кабелю, в ньому можуть бути неоднорідності та інші дефекти, кабель, дорогий або дешевий необхідно перевіряти перед вимірами. Для тестування якості кабелю підключіть узгоджене навантаження, виміряйте втрати та SWR. Потім, поміняйте кінці кабелю місцями та повторіть вимірювання. Якщо в кабелі є неоднорідність, при подвійному вимірі ви побачите різницю. Ця різниця може бути і від неякісного розпаювання роз'ємів
Для виключення впливу неоднорідностей імпедансу в 50-ти омному кабелі, багато хто підключає його при вимірюваннях напівхвильовим повторювачем, який трансформує імпеданс антени прямо до трансівера. Однак такий метод спрацює для антен зі смугою в кілька мегагерц. У випадку з широкосмуговими YAGI (20-40 MHz) або більш широкосмуговими спіральними, ЛПДА цей вимір буде релевантним лише на частоті напівхвильового повторювача
Без безехової камери, щоб уникнути впливу місцевих предметів, спрямовуйте антену в небо і не в бік супутників

Omni-антени

Слiд зазначити, що дiаграма спрямованностi Omni-антен (колiнеарiв) має форму тороїду з провалом по центру. Який тим бiльше, чим бiльший КНД (або вiртуальний параметр “пiдсилення”) антени. Для саме наземних зв'язкiв - це перевага, яка збiльшує дальнiсть зв'язку. Але при подальшому збiльшеннi пiдсилення (бiльше 8..10 плечей) ДС стає бiльш вузькою (гольчастою) й на антену починають впливати зовнiшнi фактори, як то - вiбрацiї, вiтер, прогин щогли вiд маси антени та АФП. При недостатнiй жорсткостi конструктиву антени та щогли, будь-який нахил призведе до того, що основний пелюсток антени впреться або в землю, або в небо й зв'язок буде втрачено.

Майте на увазi, що не слід встановлювати Omni-антени на балконі чи біля стін, так як колiнеари (та взагалi вертикали) дуже чутливi до місцевих предметів, що може призвести до спотворення ДС та зниження якості сигналу.

Як оцінити пiдсилення/ефективність/рiвень розв'язки і навіть ДС антени?

Просто увімкніть режим S21. Також можна й CW Freq у вашому векторнiку NanoVNA/LiteVNA, підключіть канал CH1 до антени, що тестується, а канал CH0 до вимірювальної (широкосмугової) і задайте необхідну частоту. Ось ваш передавач (генератор) та приймач для зняття ДС антени, оцінки її пiдсилення. Майте на увазi, що:

Оскільки виміри проводяться не в безеховiй камері, то буде пролаз на вхід векторника всіх сигналів у смузі. Наприклад, від радіоаматорів, сигналок авто та iнше. Все ж не селективний мілівольтметр
Вимірювальна антена повинна бути в однаковiй поляризації з тестованою
Вимiрювальна антена повинна бути широкосмуговою та не мати вузьких резонансiв, бо ви будете мати сумарну ДС обох антен
Вимірювальну антену треба встановлювати вiд будь-яких предметiв не меньше нiж 3-4 лямбди, щоби не спотворювати ДС

Про вимiрювання коефіцієнта елiптичностi

Особливiсть сигналiв з елiптичною поляризацією в тому, що вони здатнi проникати як крізь вертикальні, так і горизонтальні перешкоди та їх похідні під різними кутами з мінімальними втратами рівня сигналу. Для антен з круговою поляризацією важливим є однаковiсть вертикальної та горизонтальної компонент у ближньому полі. Для вимiрювання ступеню елiптичностi тих же HELICAL можна використати - двi антени з векторним антенним аналiзатором в режимi S21 в одному положеннi, а потiм теж саме ортогонально. Тiльки треба рознести антени з врахуванням дiнамiчного дiапазону приладу вимiрювання. Потужність сигналу, що приймається, буде прямо пропорційна коефіцієнту узгодження з поляризації

Постскриптум

Шановні читачі, якщо мої дописи вас зацікавили – пiдтримайте збiр або ставайте спонсорами Youtube-каналу LaboratoryW з ексклюзивними лайфхаками.

Кориснi матерiали

пʼятниця, 21 лютого 2025 р.

Як правильно тестувати антени

пʼятниця, 21 лютого 2025 р.