AntenaPengukuran adalah proses mengevaluasi dan menganalisis kinerja dan karakteristik antena secara kuantitatif. Dengan menggunakan peralatan uji dan metode pengukuran khusus, kami mengukur penguatan, pola radiasi, rasio gelombang berdiri, respons frekuensi, dan parameter antena lainnya untuk memverifikasi apakah spesifikasi desain antena memenuhi persyaratan, memeriksa kinerja antena, dan memberikan saran perbaikan. Hasil dan data dari pengukuran antena dapat digunakan untuk mengevaluasi kinerja antena, mengoptimalkan desain, meningkatkan kinerja sistem, dan memberikan panduan serta umpan balik kepada produsen antena dan teknisi aplikasi.
Peralatan yang Diperlukan dalam Pengukuran Antena
Untuk pengujian antena, perangkat yang paling mendasar adalah VNA. Jenis VNA yang paling sederhana adalah VNA 1-port, yang mampu mengukur impedansi antena.
Pengukuran pola radiasi, penguatan, dan efisiensi antena lebih sulit dan memerlukan lebih banyak peralatan. Antena yang akan diukur disebut AUT, yang merupakan singkatan dari Antenna Under Test. Peralatan yang diperlukan untuk pengukuran antena meliputi:
Antena referensi - Antena dengan karakteristik yang diketahui (gain, pola, dll.)
Pemancar Daya RF - Sebuah cara untuk menyuntikkan energi ke AUT [Antena dalam Pengujian]
Sistem penerima - Ini menentukan berapa banyak daya yang diterima oleh antena referensi
Sistem penentuan posisi - Sistem ini digunakan untuk memutar antena uji relatif terhadap antena sumber, untuk mengukur pola radiasi sebagai fungsi sudut.
Diagram blok peralatan di atas ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram peralatan pengukuran antena yang dibutuhkan.
Komponen-komponen ini akan dibahas secara singkat. Antena Referensi tentu saja harus memancarkan radiasi yang baik pada frekuensi uji yang diinginkan. Antena referensi sering kali berupa antena horn terpolarisasi ganda, sehingga polarisasi horizontal dan vertikal dapat diukur pada saat yang sama.
Sistem Transmisi harus mampu mengeluarkan level daya stabil yang diketahui. Frekuensi keluaran juga harus dapat disetel (dipilih), dan cukup stabil (stabil berarti frekuensi yang Anda dapatkan dari pemancar mendekati frekuensi yang Anda inginkan, tidak banyak berubah tergantung pada suhu). Pemancar harus mengandung sangat sedikit energi pada semua frekuensi lainnya (akan selalu ada sejumlah energi di luar frekuensi yang diinginkan, tetapi tidak boleh ada banyak energi pada harmonik, misalnya).
Sistem Penerima hanya perlu menentukan berapa banyak daya yang diterima dari antena uji. Hal ini dapat dilakukan melalui pengukur daya sederhana, yang merupakan perangkat untuk mengukur daya RF (frekuensi radio) dan dapat dihubungkan langsung ke terminal antena melalui saluran transmisi (seperti kabel koaksial dengan konektor tipe-N atau SMA). Biasanya penerima adalah sistem 50 Ohm, tetapi dapat memiliki impedansi yang berbeda jika ditentukan.
Perhatikan bahwa sistem pengiriman/penerimaan sering digantikan oleh VNA. Pengukuran S21 mengirimkan frekuensi dari port 1 dan merekam daya yang diterima di port 2. Oleh karena itu, VNA sangat cocok untuk tugas ini; namun, VNA bukanlah satu-satunya metode untuk melakukan tugas ini.
Sistem Pemosisian mengontrol orientasi antena uji. Karena kita ingin mengukur pola radiasi antena uji sebagai fungsi sudut (biasanya dalam koordinat bola), kita perlu memutar antena uji sehingga antena sumber menerangi antena uji dari setiap sudut yang memungkinkan. Sistem pemosisian digunakan untuk tujuan ini. Pada Gambar 1, kita menunjukkan AUT sedang diputar. Perhatikan bahwa ada banyak cara untuk melakukan rotasi ini; terkadang antena referensi diputar, dan terkadang antena referensi dan AUT diputar.
Sekarang setelah kita memiliki semua peralatan yang dibutuhkan, kita dapat mendiskusikan di mana akan melakukan pengukuran.
Di mana tempat yang tepat untuk pengukuran antena? Mungkin Anda ingin melakukannya di garasi, tetapi pantulan dari dinding, langit-langit, dan lantai akan membuat pengukuran Anda tidak akurat. Lokasi ideal untuk melakukan pengukuran antena adalah di suatu tempat di luar angkasa, di mana tidak ada pantulan yang dapat terjadi. Namun, karena perjalanan luar angkasa saat ini sangat mahal, kami akan fokus pada tempat pengukuran yang berada di permukaan Bumi. Ruang Anechoic dapat digunakan untuk mengisolasi pengaturan pengujian antena sambil menyerap energi pantulan dengan busa penyerap RF.
Rentang Ruang Bebas (Ruang Anechoic)
Rentang ruang bebas adalah lokasi pengukuran antena yang dirancang untuk mensimulasikan pengukuran yang akan dilakukan di ruang angkasa. Artinya, semua gelombang pantulan dari objek di dekatnya dan tanah (yang tidak diinginkan) ditekan semaksimal mungkin. Rentang ruang bebas yang paling populer adalah ruang anechoic, rentang tinggi, dan rentang kompak.
Kamar Anechoic
Ruang anechoic merupakan jangkauan antena dalam ruangan. Dinding, langit-langit, dan lantai dilapisi dengan bahan penyerap gelombang elektromagnetik khusus. Jangkauan dalam ruangan diinginkan karena kondisi pengujian dapat dikontrol dengan lebih ketat daripada jangkauan luar ruangan. Bahannya juga sering berbentuk bergerigi, sehingga ruang ini cukup menarik untuk dilihat. Bentuk segitiga bergerigi dirancang sedemikian rupa sehingga apa yang dipantulkan darinya cenderung menyebar ke arah acak, dan apa yang ditambahkan bersama-sama dari semua pantulan acak cenderung bertambah secara tidak koheren dan dengan demikian ditekan lebih jauh. Gambar ruang anechoic ditunjukkan pada gambar berikut, bersama dengan beberapa peralatan pengujian:
(Gambar menunjukkan uji antena RFMISO)
Kelemahan ruang tanpa gema adalah ruang tersebut sering kali harus berukuran cukup besar. Sering kali antena harus berjarak beberapa panjang gelombang dari satu sama lain minimal untuk mensimulasikan kondisi medan jauh. Oleh karena itu, untuk frekuensi yang lebih rendah dengan panjang gelombang yang besar, kita memerlukan ruang yang sangat besar, tetapi kendala biaya dan praktis sering kali membatasi ukurannya. Beberapa perusahaan kontraktor pertahanan yang mengukur Radar Cross Section dari pesawat terbang besar atau objek lain diketahui memiliki ruang tanpa gema seukuran lapangan basket, meskipun ini tidak biasa. Universitas dengan ruang tanpa gema biasanya memiliki ruang yang panjang, lebar, dan tingginya 3-5 meter. Karena kendala ukuran, dan karena bahan penyerap RF biasanya bekerja paling baik pada UHF dan lebih tinggi, ruang tanpa gema paling sering digunakan untuk frekuensi di atas 300 MHz.
Rentang Tinggi
Jangkauan Tinggi adalah jangkauan luar ruangan. Dalam pengaturan ini, sumber dan antena yang diuji dipasang di atas tanah. Antena ini dapat berada di pegunungan, menara, gedung, atau di mana pun yang sesuai. Hal ini sering dilakukan untuk antena yang sangat besar atau pada frekuensi rendah (VHF dan di bawahnya, <100 MHz) di mana pengukuran dalam ruangan akan sulit dilakukan. Diagram dasar jangkauan tinggi ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Ilustrasi jangkauan yang ditinggikan.
Antena sumber (atau antena referensi) tidak harus berada pada ketinggian yang lebih tinggi daripada antena uji, saya hanya menunjukkannya seperti itu di sini. Garis pandang (LOS) antara kedua antena (diilustrasikan oleh sinar hitam pada Gambar 2) harus tidak terhalang. Semua pantulan lainnya (seperti sinar merah yang dipantulkan dari tanah) tidak diinginkan. Untuk rentang yang lebih tinggi, setelah lokasi sumber dan antena uji ditentukan, operator uji kemudian menentukan di mana pantulan signifikan akan terjadi, dan mencoba meminimalkan pantulan dari permukaan ini. Sering kali bahan penyerap rf digunakan untuk tujuan ini, atau bahan lain yang membelokkan sinar menjauh dari antena uji.
Rentang Kompak
Antena sumber harus ditempatkan di medan terjauh dari antena uji. Alasannya adalah gelombang yang diterima oleh antena uji harus berupa gelombang bidang untuk mendapatkan akurasi maksimum. Karena antena memancarkan gelombang bulat, antena harus ditempatkan cukup jauh sehingga gelombang yang dipancarkan dari antena sumber kira-kira berupa gelombang bidang - lihat Gambar 3.
Gambar 3. Antena sumber memancarkan gelombang dengan muka gelombang berbentuk bola.
Akan tetapi, untuk ruangan dalam ruangan, sering kali tidak ada pemisahan yang cukup untuk mencapai hal ini. Salah satu metode untuk memperbaiki masalah ini adalah melalui jangkauan yang ringkas. Dalam metode ini, antena sumber diarahkan ke reflektor, yang bentuknya dirancang untuk memantulkan gelombang bola secara hampir datar. Hal ini sangat mirip dengan prinsip pengoperasian antena parabola. Operasi dasar ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Jangkauan Kompak - gelombang bulat dari antena sumber dipantulkan menjadi planar (dikolimasi).
Panjang reflektor parabola biasanya diinginkan beberapa kali lebih panjang dari antena uji. Antena sumber pada Gambar 4 diimbangi dari reflektor sehingga tidak menghalangi sinar pantulan. Kehati-hatian juga harus dilakukan untuk menjaga agar radiasi langsung (penggabungan timbal balik) dari antena sumber ke antena uji tidak terhalang.
Waktu posting: 03-Jan-2024
