Android untuk insinyur radio (dan tidak hanya)

Sejak saya membeli ponsel cerdas pertama saya yang menjalankan OS Android, saya mencari aplikasi untuk OS ini yang akan membantu saya melakukan perhitungan kerja sederhana "on the palm". Salah satu aplikasi ini akan dibahas.


Kekuatan komputasi smartphone modern sungguh menakjubkan. Dan saya benar-benar ingin menggunakan sumber daya komputasi ini untuk melakukan perhitungan kerja. Biar sederhana, tapi tentu bermanfaat dan perlu.

Untuk waktu yang lama saya menjelajahi luasnya Google Play dan sumber daya lainnya untuk mencari alat yang akan memenuhi permintaan saya. Dan pada suatu saat, pencarian berhasil - saya menemukan RF & Microwave Toolbox . Perlu dicatat bahwa pencipta aplikasi luar biasa ini adalah pengembang perangkat gelombang mikro (" desain sirkuit mikro dan gelombang mikro "), oleh karena itu, aplikasi ini mengimplementasikan fungsi yang sangat berguna dan populer. Pengembang sendiri mengatakan yang berikut tentang aplikasinya:

"Ini adalah kotak peralatan elektronik frekuensi tinggi terbaik dan tercanggih untuk perancang gelombang mikro, profesional RF, teknisi EMC, radio-amatir, mahasiswa, astronom, dan penggemar elektronik."

Yaitu Penontonnya cukup luas dan tidak hanya insinyur radio, tetapi juga amatir radio, spesialis teknis di bidang EMC, mahasiswa, astronom, dan orang-orang yang hobi radio elektronik.

Antarmuka aplikasi terlihat agak ringkas, mewakili ubin, masing-masing "batu bata" yang mengarah ke "kalkulator" yang terpisah (perhitungan atau alat - "alat"). Di layar ponsel cerdas saya muat tiga halaman dengan satu set "kalkulator":


halaman 1


halaman 2


halaman 3

Pada setiap halaman ada sekitar 30 instrumen yang berbeda, pada tiga - hampir 90! Karena itu, saya tidak akan berbicara tentang masing-masing alat secara terpisah, tetapi hanya tentang yang sering saya gunakan sendiri. Anda dapat mempelajari sisanya sendiri.

Mari kita lihat apa yang ada di sana ...

1. Batas Kesalahan Ketidakcocokan - penyebaran yang terkait dengan kesalahan ketidakcocokan.



VSWR dari sumber dan beban di bagian yang ditentukan diperkenalkan dan VSWR maksimum dan minimum dalam garis dihitung, serta sejumlah karakteristik terkait (kehilangan rugi, kesalahan amplitudo dan fasa).

2. Reflectometer - reflectometer (pada ikon VSWR).



Kolom input dapat dipilih di kolom kiri. Pada contoh dalam gambar, bidang VSWR (= 2) dipilih dan perhitungan dilakukan:

• Return Loss - return loss (modul S11 dalam dB);
• Kehilangan ketidakcocokan - kehilangan ketidakcocokan (dapat dilihat bahwa hanya karena kehilangan ketidakcocokan adalah 0,5 dB);
• Daya Tercermin - daya pantulan (terlihat bahwa dengan VSWR = 2, lebih dari 10% daya yang berguna tercermin dalam "pengembalian").

Di bawah ini adalah nilai-nilai koefisien refleksi (G adalah modul dan fase, bagian nyata dan imajiner), beban dan konduktivitas.

3. Power and Voltage Converter - konversi dari unit daya ke unit tegangan dan arus, serta sebaliknya.



Pada gambar yang disajikan, konversi dari unit daya logaritmik (dBm) dilakukan. Harus diingat bahwa secara default, perhitungan dilakukan untuk tahanan 50 ohm.

4. Panjang gelombang - perhitungan panjang gelombang.



Ini dilakukan untuk frekuensi yang diberikan dan parameter medium (ditentukan oleh nilai konstanta dielektrik relatif εr). Outputnya adalah panjang gelombang dan fraksinya (1/2, 1/4, 1/8, 1/10), kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam medium (v), dan durasi periode osilasi (τ).

Saya lupa mengatakan bahwa setiap perhitungan memiliki bantuannya sendiri (tanda tanya di sudut kanan atas layar), di mana Anda dapat melihat dengan rumus apa perhitungan dibuat, bagaimana cara menggunakan "kalkulator" dengan benar.



Jika perlu, Anda dapat menyimpan perhitungan sebagai templat sehingga Anda dapat dengan cepat mengembalikannya nanti.



5. Antena Patch - antena "patch" planar (artinya antena patch mikrostrip persegi panjang dengan skema daya "inset feed" ).



Tidak sebaliknya, perhitungan ini muncul untuk mereka yang terlibat dalam pengembangan susunan antena planar untuk terminal pelanggan dari jaringan 5G :) Meskipun ... antena patch persegi panjang digunakan dalam banyak solusi antena - dari sistem komunikasi dan transmisi data dari berbagai rentang frekuensi hingga radar mobil (24 dan 24). 77 GHz). Baik dalam bentuk tunggal, maupun dalam bentuk array (kisi).
Selain menghitung antena tambalan, ada juga panduan untuk bahan yang paling populer untuk papan sirkuit tercetak (termasuk Rogers ).



Ini sangat nyaman karena tidak perlu mengingat data ini atau mencarinya di suatu tempat. Hanya menyodok ke dalam daftar dan memilih bahan yang paling cocok.

Tentu saja alat ini tidak menghitung pola radiasi (NAM). Tetapi jika Anda tertarik pada antena jenis apa yang memiliki antena seperti itu, Anda dapat melihat, misalnya, di sini .

6. IP3 - perhitungan "titik persimpangan urutan ke-3" (atau penentuan tingkat distorsi intermodulasi urutan ke-3).



Jujur, di sini saya selalu bingung, karena nilai praktis IP3 hilang dari saya sepanjang waktu. Lebih mudah bagi saya untuk beroperasi dengan tingkat distorsi intermodulasi urutan ke-3 (IMD 3). Tetapi dalam literatur teknis asing, sebagai suatu peraturan, IP3 diberikan. Dan karena itu, alat seperti itu bagi saya hanyalah sebuah penemuan, karena pada "telapak tangan", tanpa meninggalkan kasir, Anda dapat memperkirakan tingkat IMD urutan ke-3 pada output dari rangkaian aktif ( non-linier ). Untuk jalur RF, ini merupakan indikator penting, yang dibahas dalam terms of reference (TOR).

7. Radar Cross Section ( RCS ) - permukaan hamburan efektif (atau area) ( EPR ).



Gambar di atas menunjukkan contoh perhitungan EPR untuk sudut reflektif tetrahedral dengan panjang sisi L. Sudut yang sama digunakan untuk menguji instalasi radar prototipe ketika uji “target” dengan nilai EPR tertentu diperlukan. Dan seperti yang saya pahami, penulis dan pembuat RF dan Microwave ToolBox juga mengalami masalah ini :)
Selain tetrahedron, ada konfigurasi sudut lainnya, dan ada juga bola, silinder, dan reflektor datar (plat datar).

8. Garis Microstrip - perhitungan impedansi gelombang ( impedansi ) dari garis mikrostrip (garis strip asimetris).



Ini adalah tugas yang setiap orang yang mengembangkan perangkat menggunakan wajah teknologi PCB. Tidak hanya dalam rentang HF atau microwave, tetapi juga pada frekuensi yang lebih rendah. Ada dua mode perhitungan - sintesis dan analisis. Yaitu Anda dapat menentukan data impedansi dan substrat yang diperlukan untuk mendapatkan geometri garis yang diinginkan. Dan Anda dapat menganalisis geometri garis yang ada dan mendapatkan nilai impedansi untuk garis ini.



Ada juga direktori built-in dari bahan yang paling populer untuk papan sirkuit cetak (PP)



Dan ada juga direktori konduktor utama: tembaga, emas dan perak, yaitu bahan-bahan yang banyak digunakan dalam pembuatan PP.

9. Kedalaman Kulit - Efek kulit (lebih tepatnya, kedalaman efek kulit).



Idenya sederhana - semakin tinggi frekuensinya, semakin dekat arus ke permukaan konduktor. Dan untuk memahami seberapa dalam arus RF menembus, kalkulator ini dibuat.

10. Skrup dan Transformer - ini adalah seluruh bagian yang dikhususkan untuk keran , pembagi , dan transformer (konverter), termasuk dan balun (balun).



Di bagian ini, Anda dapat menulis seluruh seri buku dan artikel dengan penjelasan dan perhitungan :) Oleh karena itu, saya hanya akan memberikan beberapa contoh.

Wilkinson Divider - Wilkinson (Wilkinson) divider atau pembagi daya dering .



Rangkaian pembagi ini banyak digunakan di banyak aplikasi dan sangat populer.

Microstrip coupled line directional coupler adalah directional coupler pada microstrip yang terhubung.



Ini bukan hanya pembagi, tetapi directional coupler pada garis microstrip yang terhubung (panjang garis yang terhubung sekitar 1/4 dari panjang gelombang). Yaitu bercabang beberapa sinyal melewati sepanjang saluran transmisi ke arah tertentu. Ini dapat digunakan, misalnya, untuk mendeteksi keberadaan sinyal dan menentukan levelnya. Perangkat ini tampaknya sederhana, tetapi ada begitu banyak modifikasi dan penggunaan sehingga Anda dapat menulis buku secara keseluruhan.

Ini menyimpulkan kisah tentang bagian Skrup dan Trafo. Jika tertarik, lakukan penyelidikan sendiri.

11. TRL CalKit ( Calibration Kit ) - Perhitungan langkah-langkah kalibrasi untuk standar TRL .
Perhitungan dapat dilakukan untuk garis mikrostrip , stripline, coplanar waveguide ( CPW ) dan waveguide coplanar dengan ground polygon (GCPW).



Hal ini cukup spesifik, tetapi penting bagi semua orang yang terlibat dalam pengembangan perangkat microwave planar (atau perangkat yang dipasang pada papan sirkuit tercetak di jalur microwave) dengan karakterisasi selanjutnya menggunakan vektor penganalisa jaringan (VAC).
Jika tertarik, berikut ini beberapa informasi tentang kalibrasi TRL .

12. Daya (dBm) tambahkan kalkulator - kalkulator yang memungkinkan Anda menghitung daya yang dihasilkan dari beberapa sinyal (hingga empat), dengan mempertimbangkan fase.



Kenyamanannya adalah Anda dapat menambahkan level yang dinyatakan dalam dBm. Yaitu tidak perlu menerjemahkan dari unit logaritmik ke yang linier dan sebaliknya. Sekali lagi, akan lebih mudah bila Anda dapat memperhitungkan efek fase pada nilai yang dihasilkan dari level sinyal.

13. PI dan TI Attenuator - perhitungan bagian “P” dan “T” dari attenuator .



Bagian "P" dan "T" dari attenuator digunakan baik untuk desain attenuator tetap maupun untuk yang bisa merdu. Mereka dapat digunakan secara individual atau sebagai bagian dari sirkuit yang cukup kompleks (misalnya, dalam attenuator digital yang dapat ditala atau sistem AGC ).

Dan ini hanya sebagian kecil dari alat yang ada dalam RF dan Microwave Toolbox.

Saya perhatikan bahwa saya telah menggunakan aplikasi ini selama beberapa tahun. Dan selama ini aplikasi telah berkembang, fungsi dan kemampuan baru muncul di dalamnya.
Selain versi lengkap dari RF & Microwave Toolbox , yang berbayar, ada juga versi RF & Microwave Toolbox Lite - versi percobaan dengan serangkaian fungsi kecil. Mungkin seseorang memiliki cukup fungsionalitas "ringan". Jika Anda hanya membutuhkan satu alat, dan bukan seluruh kotak alat, Anda dapat memilih dari satu set besar utilitas , yang sebagian besar gratis.

PS Dear habravchane, terima kasih atas perhatian Anda!

Saya akan berterima kasih atas komentar di pos dan tautan ke alat serupa yang Anda gunakan. Jika topik yang Anda minati menarik, centang kotak atau tinggalkan komentar di publikasi. Umpan balik akan membuat saya mengerti apakah perlu menulis tentang alat lain.