AntenaPengukuran adalah proses mengevaluasi dan menganalisis kinerja dan karakteristik antena secara kuantitatif. Dengan menggunakan peralatan uji dan metode pengukuran khusus, kami mengukur gain, 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 paling mendasar adalah VNA. Jenis VNA yang paling sederhana adalah VNA 1-port, yang mampu mengukur impedansi antena.
Mengukur pola radiasi, penguatan, dan efisiensi antena lebih sulit dan membutuhkan lebih banyak peralatan. Antena yang akan diukur disebut AUT, singkatan dari Antenna Under Test. Peralatan yang dibutuhkan untuk pengukuran antena meliputi:
Antena referensi - Antena dengan karakteristik yang diketahui (gain, pola, dll.)
Pemancar Daya RF - Cara menyuntikkan energi ke AUT [Antena dalam Uji]
Sistem penerima - Ini menentukan berapa banyak daya yang diterima oleh antena referensi
Sistem pemosisian - 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 seringkali berupa antena horn terpolarisasi ganda, sehingga polarisasi horizontal dan vertikal dapat diukur secara bersamaan.
Sistem Transmisi harus mampu menghasilkan tingkat 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 diinginkan, tidak banyak berubah seiring perubahan suhu). Pemancar harus mengandung energi yang sangat rendah pada semua frekuensi lainnya (akan selalu ada energi di luar frekuensi yang diinginkan, tetapi tidak boleh ada banyak energi pada harmonik, misalnya).
Sistem Penerima hanya perlu menentukan besarnya daya yang diterima dari antena uji. Hal ini dapat dilakukan melalui pengukur daya sederhana, yaitu 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 menggunakan sistem 50 Ohm, tetapi impedansinya dapat berbeda jika ditentukan.
Perlu dicatat bahwa sistem transmisi/penerimaan sering digantikan oleh VNA. Pengukuran S21 mentransmisikan 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 agar antena sumber menyinari 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 kita? Anda mungkin 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 luar angkasa, di mana pantulan tidak mungkin terjadi. Namun, karena perjalanan luar angkasa saat ini sangat mahal, kita akan fokus pada lokasi pengukuran di permukaan Bumi. Sebuah Ruang Anechoic dapat digunakan untuk mengisolasi pengaturan uji antena sekaligus 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 luar angkasa. Artinya, semua gelombang pantul dari objek di dekatnya dan tanah (yang tidak diinginkan) ditekan semaksimal mungkin. Rentang ruang bebas yang paling populer adalah ruang anechoic, rentang elevasi, dan rentang kompak.
Kamar Anechoic
Ruang anechoic merupakan jangkauan antena dalam ruangan. Dinding, langit-langit, dan lantai dilapisi dengan material penyerap gelombang elektromagnetik khusus. Jangkauan dalam ruangan lebih disukai karena kondisi pengujiannya dapat dikontrol jauh lebih ketat dibandingkan jangkauan luar ruangan. Materialnya juga seringkali berbentuk bergerigi, sehingga ruang-ruang ini cukup menarik untuk dilihat. Bentuk segitiga bergerigi dirancang sedemikian rupa sehingga pantulan darinya cenderung menyebar ke arah acak, dan pantulan yang dihasilkan dari semua pantulan acak cenderung bertambah secara tidak koheren dan dengan demikian semakin teredam. Gambar ruang anechoic ditunjukkan pada gambar berikut, beserta beberapa peralatan uji:
(Gambar menunjukkan uji antena RFMISO)
Kelemahan ruang anechoic adalah ukurannya yang seringkali cukup besar. Seringkali antena harus berjarak minimal beberapa panjang gelombang untuk mensimulasikan kondisi medan jauh. Oleh karena itu, untuk frekuensi rendah dengan panjang gelombang besar, kita membutuhkan ruang yang sangat besar, tetapi kendala biaya dan praktis seringkali membatasi ukurannya. Beberapa perusahaan kontraktor pertahanan yang mengukur Radar Cross Section pesawat terbang besar atau objek lain diketahui memiliki ruang anechoic seukuran lapangan basket, meskipun ini tidak umum. Universitas dengan ruang anechoic biasanya memiliki ruang dengan panjang, lebar, dan tinggi 3-5 meter. Karena keterbatasan ukuran, dan karena material penyerap RF biasanya bekerja paling baik pada UHF dan lebih tinggi, ruang anechoic paling sering digunakan untuk frekuensi di atas 300 MHz.
Pegunungan Tinggi
Jangkauan Tinggi adalah jangkauan luar ruangan. Dalam pengaturan ini, sumber dan antena yang diuji dipasang di atas tanah. Antena ini dapat ditempatkan di gunung, 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 di 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 selalu berada pada elevasi yang lebih tinggi daripada antena uji, saya hanya menunjukkannya di sini. Garis pandang (LOS) antara kedua antena (diilustrasikan oleh sinar hitam pada Gambar 2) harus bebas dari halangan. 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 tersebut. Seringkali, 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 jauh antena uji. Alasannya adalah gelombang yang diterima oleh antena uji harus berupa gelombang bidang untuk akurasi maksimum. Karena antena memancarkan gelombang bola, 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.
Namun, untuk ruangan dalam ruangan, seringkali tidak terdapat pemisahan yang cukup untuk mencapai hal ini. Salah satu metode untuk mengatasi masalah ini adalah melalui rentang yang ringkas. Dalam metode ini, antena sumber diarahkan ke reflektor, yang bentuknya dirancang untuk memantulkan gelombang bola secara kurang lebih planar. Prinsip kerja antena parabola sangat mirip dengan prinsip dasar operasinya. Operasi dasarnya 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 ditempatkan agak jauh dari reflektor agar tidak menghalangi sinar pantul. Kehati-hatian juga harus dilakukan untuk mencegah radiasi langsung (mutual coupling) dari antena sumber ke antena uji.
Waktu posting: 03-Jan-2024
