यह एंटीना किस रेंज का है? OSA103 मिनी के साथ एंटीना प्रदर्शन को मापने

- यह एंटीना किस श्रेणी का है?
- मुझे नहीं पता, इसकी जाँच करें।
- KAAAK?!?!

अगर आपके हाथ में कोई निशान नहीं है, तो यह कैसे निर्धारित करें कि आपके पास किस प्रकार का एंटीना है? कैसे समझें कि कौन सा एंटीना बेहतर या बदतर है? इस समस्या ने मुझे लंबे समय तक सताया।
लेख सरल भाषा में एंटेना की विशेषताओं को मापने के लिए एक विधि और ऐन्टेना की आवृत्ति रेंज को निर्धारित करने के लिए एक विधि का वर्णन करता है।

अनुभवी रेडियो इंजीनियरों के लिए, यह जानकारी तुच्छ लग सकती है, और माप तकनीक पर्याप्त सटीक नहीं हो सकती है। यह लेख उन लोगों के लिए है जो मेरे जैसे रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में कुछ भी नहीं समझते हैं।

टीएल; डीआर हम विभिन्न आवृत्तियों पर ओएसए 103 मिनी इंस्ट्रूमेंट और एक दिशात्मक युग्मक की मदद से एंटेना के एसडब्ल्यूआर को मापेंगे, एसडब्ल्यूआर बनाम आवृत्ति के ग्राफ का निर्माण करेंगे।

सिद्धांत

जब ट्रांसमीटर एंटीना को एक संकेत भेजता है, तो ऊर्जा का हिस्सा हवा में विकीर्ण होता है, और भाग परिलक्षित होता है और वापस आता है। विकिरणित और परावर्तित ऊर्जा के बीच का अनुपात स्थायी तरंग गुणांक (SWR या SWR) की विशेषता है। एसडब्ल्यूआर जितना छोटा होता है, ट्रांसमीटर ऊर्जा का उतना बड़ा हिस्सा रेडियो तरंगों के रूप में उत्सर्जित होता है। SWR = 1 में कोई प्रतिबिंब नहीं है (सभी ऊर्जा उत्सर्जित होती है)। एक वास्तविक एंटीना का SWR हमेशा 1 से अधिक होता है।

यदि आप एंटीना को विभिन्न आवृत्तियों का संकेत भेजते हैं और एक साथ एसडब्ल्यूआर को मापते हैं, तो आप पा सकते हैं कि प्रतिबिंब किस आवृत्ति पर न्यूनतम होगा। यह एंटीना की कार्य सीमा होगी। आप एक ही बैंड के लिए अलग-अलग एंटेना की तुलना कर सकते हैं और पा सकते हैं कि कौन सा बेहतर है।


ट्रांसमीटर सिग्नल का एक हिस्सा एंटीना से परिलक्षित होता है

एक निश्चित आवृत्ति के लिए डिज़ाइन किया गया एक एंटीना, सिद्धांत में, इसकी ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर सबसे कम SWR होना चाहिए। तो यह एंटीना में विभिन्न आवृत्तियों को उत्सर्जित करने और यह देखने के लिए पर्याप्त है कि प्रतिबिंब किस आवृत्ति पर कम से कम है, अर्थात, ऊर्जा की अधिकतम मात्रा रेडियो तरंगों के रूप में बह गई है।

विभिन्न आवृत्तियों पर एक सिग्नल उत्पन्न करने और प्रतिबिंब को मापने की क्षमता होने से, हम एक ग्राफ बना सकते हैं जिसमें एक्स अक्ष के साथ आवृत्ति और वाई अक्ष के साथ एक संकेत प्रतिबिंब गुणांक है। नतीजतन, जहां ग्राफ (यानी सिग्नल का सबसे छोटा प्रतिबिंब) में एक डुबकी होगी, एक एंटीना रेंज रेंज होगा।


प्रतिबिंब बनाम आवृत्ति की एक काल्पनिक साजिश। पूरे रेंज में, 100% प्रतिबिंब, एंटीना की कार्य आवृत्ति को छोड़कर।

Osa103 मिनी

माप के लिए हम OSA103 मिनी का उपयोग करेंगे। यह एक सार्वभौमिक मापने वाला उपकरण है जो एक आस्टसीलस्कप, एक सिग्नल जनरेटर, एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक, एक आवृत्ति / चरण प्रतिक्रिया मीटर, एक वेक्टर ऐन्टेना विश्लेषक, एक एलसी मीटर और यहां तक ​​कि एक एसडीआर ट्रांसीवर को जोड़ती है। OSA103 मिनी की ऑपरेटिंग रेंज 100 MHz तक सीमित है, OSA-6G मॉड्यूल A / C मोड में आवृत्ति रेंज को 6 GHz तक बढ़ाता है। सभी कार्यों के साथ मूल कार्यक्रम का वजन 3 एमबी है, विंडोज के तहत और लिनक्स में शराब के माध्यम से काम करता है।


Osa103 मिनी - रेडियो के शौकीनों और इंजीनियरों के लिए सार्वभौमिक माप उपकरण

दिशात्मक युग्मक

एक दिशात्मक युग्मक एक उपकरण है जो एक विशिष्ट दिशा में यात्रा करने वाले आरएफ सिग्नल के एक छोटे से हिस्से को मोड़ देता है। हमारे मामले में, इसे मापने के लिए परावर्तित संकेत (ऐन्टेना से वापस जनरेटर तक) के एक हिस्से को बाहर करना चाहिए।
दिशात्मक युग्मक की दृश्य व्याख्या: youtube.com/watch?v=iBK9ZIx9YaY

एक दिशात्मक युग्मक की मुख्य विशेषताएं:

• ऑपरेटिंग आवृत्तियों - आवृत्तियों की एक सीमा, जिस पर मुख्य संकेतक आदर्श से परे नहीं जाते हैं। मेरा युग्मक 1 से 1000 मेगाहर्ट्ज की आवृत्तियों के लिए डिज़ाइन किया गया है
• युग्मन - तरंग दिशा में IN से OUT होने पर सिग्नल के किस भाग (डेसीबल में) को डायवर्ट किया जाएगा
• निर्देशन - जब OUT से IN के विपरीत दिशा में संकेत चलता है तो कितना कम सिग्नल डायवर्ट किया जाएगा

पहली नज़र में, यह भ्रामक लगता है। स्पष्टता के लिए, पानी के पाइप के रूप में एक युग्मक की कल्पना करें, जिसमें एक छोटा सा नल अंदर हो। नल को इस तरह से बनाया जाता है कि जब पानी आगे की दिशा (IN से OUT तक) में जाता है, तो पानी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा मोड़ दिया जाता है। इस दिशा में डिस्चार्ज होने वाले पानी की मात्रा कपलर डेटाशीट में कपलिंग पैरामीटर द्वारा निर्धारित की जाती है।



जब पानी विपरीत दिशा में चलता है, तो बहुत कम पानी का निर्वहन होता है। इसे साइड इफेक्ट के रूप में लिया जाना चाहिए। इस आंदोलन के दौरान डायवर्ट किए गए पानी की मात्रा को डेटाशीट में डायरेक्टिटी पैरामीटर द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह पैरामीटर जितना छोटा (डीबी मान), हमारे कार्य के लिए उतना ही बेहतर होगा।

सर्किट आरेख

चूँकि हम एंटीना से परावर्तित सिग्नल स्तर को मापना चाहते हैं, इसलिए हम इसे कपलर IN और जनरेटर को OUT से जोड़ते हैं। इस प्रकार, रिसीवर माप के लिए एंटीना से परिलक्षित सिग्नल का हिस्सा प्राप्त करेगा।


कपलर कनेक्शन आरेख। परावर्तित संकेत रिसीवर को भेजा जाता है।

मापने की स्थापना

हम सर्किट आरेख के अनुसार एसडब्ल्यूआर को मापने के लिए स्थापना को इकट्ठा करते हैं। डिवाइस के जनरेटर के आउटपुट पर, हम अतिरिक्त रूप से 15 डीबी क्षीणन के साथ एक एटेन्यूएटर स्थापित करते हैं। इससे जनरेटर के आउटपुट के साथ युग्मक के मिलान में सुधार होगा और माप की सटीकता में वृद्धि होगी। एटेन्यूएटर को 5..15 डीबी के क्षीणन के साथ लिया जा सकता है। क्षीणन मूल्य बाद में अंशांकन के दौरान स्वचालित रूप से ध्यान में रखा जाता है।


एटेन्यूएटर एक निश्चित संख्या में डेसिबल द्वारा संकेत को दर्शाता है। एटेन्यूएटर की मुख्य विशेषता सिग्नल का क्षीणन गुणांक और ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज है। ऑपरेटिंग रेंज के बाहर आवृत्तियों पर, एटेन्यूएटर की विशेषताएं अप्रत्याशित रूप से बदल सकती हैं।

इस तरह अंतिम सेटअप दिखता है। आपको ओएसए -6 जी मॉड्यूल से डिवाइस के मुख्य बोर्ड तक एक मध्यवर्ती आवृत्ति (आईएफ) सिग्नल भेजने के लिए भी याद रखना चाहिए। ऐसा करने के लिए, मुख्य बोर्ड पर IF OUTPUT पोर्ट को OSA-6G मॉड्यूल पर INPUT से कनेक्ट करें।



लैपटॉप की एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति से हस्तक्षेप के स्तर को कम करने के लिए, मैं सभी माप लेता हूं जब लैपटॉप बैटरी द्वारा संचालित होता है।

अंशांकन

माप शुरू करने से पहले, आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि डिवाइस के सभी नोड और केबल की गुणवत्ता काम कर रही है, इसके लिए हम जनरेटर और रिसीवर को सीधे एक केबल के साथ जोड़ते हैं, जनरेटर चालू करते हैं और आवृत्ति प्रतिक्रिया को मापते हैं। हम 0dB पर एक लगभग फ्लैट ग्राफ प्राप्त करते हैं। इसका मतलब है कि पूरी आवृत्ति रेंज में, जनरेटर की सभी विकिरणित शक्ति रिसीवर तक पहुंच गई है।


जनरेटर को सीधे रिसीवर से जोड़ना

सर्किट में एक एटेन्यूएटर जोड़ें। आप पूरी रेंज में 15dB तक सिग्नल के लगभग क्षीणन को देख सकते हैं।

एक रिसीवर के लिए एक 15dB attenuator के माध्यम से एक जनरेटर को जोड़ने

हम जनरेटर को युग्मक के सीपीयू कनेक्टर और रिसीवर को युग्मक के सीपीएल से कनेक्ट करते हैं। चूंकि कोई भार IN पोर्ट से जुड़ा नहीं है, पूरे उत्पन्न संकेत को प्रतिबिंबित किया जाना चाहिए, और इसका एक हिस्सा रिसीवर को शाखा देगा। हमारे युग्मक ( ZEDC-15-2B ) पर डेटाशीट के अनुसार, युग्मन पैरामीटर ~ 15db है, इसलिए हमें लगभग -30dB (युग्मन + क्षीणन क्षीणन) पर एक क्षैतिज रेखा दिखाई देनी चाहिए। लेकिन चूंकि युग्मक की ऑपरेटिंग रेंज 1 गीगाहर्ट्ज तक सीमित है, इसलिए इस आवृत्ति के ऊपर के सभी मापों को अर्थहीन माना जा सकता है। यह ग्राफ पर स्पष्ट रूप से दिखाई देता है, 1 गीगाहर्ट्ज के बाद रीडिंग अव्यवस्थित हैं और इसका कोई मतलब नहीं है। इसलिए, हम युग्मक के संचालन रेंज में सभी और माप का संचालन करेंगे।


लोड के बिना एक नल कनेक्ट करना। कपलर की ऑपरेटिंग रेंज की सीमा दिखाई देती है।

चूंकि 1 गीगाहर्ट्ज से ऊपर के माप डेटा, हमारे मामले में, इसका कोई मतलब नहीं है, हम कपलर के ऑपरेटिंग मूल्यों के लिए जनरेटर की अधिकतम आवृत्ति को सीमित करेंगे। मापते समय, हमें एक सीधी रेखा मिलती है।


कपलर के ऑपरेटिंग रेंज के लिए जनरेटर की सीमा को सीमित करना

एंटेना के एसडब्ल्यूआर को नेत्रहीन रूप से मापने के लिए, हमें वर्तमान सर्किट मापदंडों (100% प्रतिबिंब) को संदर्भ बिंदु के रूप में लेने के लिए कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है, अर्थात शून्य डीबी। ऐसा करने के लिए, OSA103 मिनी प्रोग्राम में एक अंतर्निहित कैलिब्रेशन फ़ंक्शन है। कैलिब्रेशन एक कनेक्टेड एंटीना (लोड) के बिना किया जाता है, कैलिब्रेशन डेटा को एक फ़ाइल में लिखा जाता है और बाद में ग्राफ़ के प्लॉट करते समय स्वचालित रूप से ध्यान में रखा जाता है।


OSA103 मिनी में आवृत्ति प्रतिक्रिया अंशांकन समारोह

अंशांकन परिणामों को लागू करना और लोड के बिना माप शुरू करना, हमें 0dB पर एक समान ग्राफ मिलता है।


अंशांकन के बाद ग्राफ

मापने के एंटेना

अब आप एंटेना को मापना शुरू कर सकते हैं। अंशांकन के लिए धन्यवाद, हम एंटीना को जोड़ने के बाद प्रतिबिंब में कमी को देखेंगे और मापेंगे।

एंटीना 433MHz पर Aliexpress से

एंटीना ने 443MHz चिह्नित किया। यह देखा जा सकता है कि एंटीना 446MHz रेंज में सबसे अधिक कुशलता से काम करता है, इस आवृत्ति पर SWR 1.16 है। इसी समय, घोषित आवृत्ति पर, संकेतक 433MHz SWR 4.2 पर काफी खराब हैं।

अज्ञात एंटीना 1

बिना अंकन के एंटीना। शेड्यूल को देखते हुए, यह 800 मेगाहर्ट्ज के लिए डिज़ाइन किया गया है, संभवतः जीएसएम रेंज के लिए। निष्पक्षता में, मुझे कहना होगा कि यह एंटीना 1800 मेगाहर्ट्ज पर भी काम करता है, लेकिन युग्मक की सीमाओं के कारण मैं इन आवृत्तियों पर सही माप नहीं कर सकता।

अज्ञात एंटीना 2

एक और एंटीना जो लंबे समय से मेरे बक्से में पड़ा है। जाहिरा तौर पर, जीएसएम-बैंड के लिए भी, लेकिन पहले से बेहतर है। 764 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर, एसडब्ल्यूआर एकता के करीब है, 900 मेगाहर्ट्ज पर एसडब्ल्यूआर 1.4 है।

अज्ञात एंटीना 3

यह एक वाई-फाई एंटीना के समान है, लेकिन किसी कारण से कनेक्टर एसएमए-पुरुष है, और सभी वाई-फाई एंटेना की तरह आरपी-एसएमए नहीं है। मापों को देखते हुए, 1 गीगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर यह एंटीना बेकार है। फिर से, युग्मक की सीमाओं के कारण, हमें पता नहीं है कि यह किस प्रकार का एंटीना है।

टेलीस्कोपिक एंटीना

आइए गणना करने की कोशिश करें कि 433MHz रेंज के लिए आपको टेलीस्कोपिक एंटीना का विस्तार करने की कितनी आवश्यकता है। तरंग दैर्ध्य की गणना करने का सूत्र: λ = C / f, जहां C प्रकाश की गति है, f आवृत्ति है।

299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279 

पूर्ण तरंग दैर्ध्य - 69.24 सेमी
आधा तरंग दैर्ध्य - 34.62 सेमी
तरंग दैर्ध्य की एक चौथाई - 17.31 सेमी



इस प्रकार गणना की गई एंटीना बिल्कुल बेकार था। 433 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर, SWR का मान 11 है।



प्रयोगात्मक रूप से ऐन्टेना का विस्तार करते हुए, मैं लगभग 50 सेमी की एंटीना लंबाई के साथ 2.8 की एक न्यूनतम एसडब्ल्यूआर हासिल करने में सक्षम था। यह पता चला कि वर्गों की मोटाई का बहुत महत्व है। यही है, जब केवल पतले चरम वर्गों को बाहर निकालते हैं, तो परिणाम केवल एक ही लंबाई के मोटे वर्गों को बाहर निकालने से बेहतर था। मुझे नहीं पता कि टेलीस्कोपिक एंटीना की लंबाई के साथ इन गणनाओं पर कितना भरोसा करना उचित है, क्योंकि व्यवहार में वे काम नहीं करते हैं। शायद अन्य एंटेना या आवृत्तियों के साथ यह अलग तरह से काम करता है, मुझे नहीं पता।

433MHz पर तार का एक टुकड़ा

अक्सर विभिन्न उपकरणों में, जैसे कि रेडियो स्विच, आप एक एंटीना के रूप में सीधे तार का एक टुकड़ा देख सकते हैं। मैंने 433 मेगाहर्ट्ज (17.3 सेमी) के तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई के बराबर तार का एक टुकड़ा काट दिया, और अंत को टिन किया ताकि यह एसएमए महिला कनेक्टर में चुपके से फिट हो।



परिणाम अजीब था: ऐसा तार 360 मेगाहर्ट्ज पर अच्छा काम करता है लेकिन 433 मेगाहर्ट्ज पर बेकार है।



मैंने अंत से तार का एक टुकड़ा काटना शुरू किया और रीडिंग को देखा। चार्ट में विफलता 433 मेगाहर्ट्ज की ओर, धीरे-धीरे दाईं ओर शिफ्ट होने लगी। नतीजतन, लगभग 15.5 सेमी की तार की लंबाई पर, मैं 438 हर्ट्ज की आवृत्ति पर 1.8 का सबसे कम एसडब्ल्यूआर मूल्य प्राप्त करने में कामयाब रहा। केबल के आगे छोटा होने से SWR में वृद्धि हुई।

निष्कर्ष

युग्मक की सीमाओं के कारण, 1 गीगाहर्ट्ज से ऊपर के बैंड में एंटेना को मापना संभव नहीं था, उदाहरण के लिए, वाई-फाई एंटेना। यह किया जा सकता है अगर मेरे पास एक बड़ा ब्रॉडबैंड कपलर होता।

एक कपलर, कनेक्टिंग केबल्स, इंस्ट्रूमेंट, और यहां तक ​​कि एक लैपटॉप भी परिणामी एंटीना प्रणाली के हिस्से हैं। उनकी ज्यामिति, अंतरिक्ष में स्थिति और आसपास की वस्तुएं माप परिणाम को प्रभावित करती हैं। वास्तविक रेडियो स्टेशन या मॉडेम पर स्थापना के बाद, आवृत्ति बदल सकती है, क्योंकि रेडियो स्टेशन, मॉडेम, ऑपरेटर का शरीर एंटीना का हिस्सा बन जाएगा।

OSA103 मिनी एक बहुत ही शांत बहुक्रियाशील उपकरण है। मैं माप के दौरान परामर्श के लिए अपने डेवलपर का आभार व्यक्त करता हूं।