Antenapengukuran adalah proses mengevaluasi dan menganalisis kinerja dan karakteristik antena secara kuantitatif. Dengan menggunakan peralatan uji khusus dan metode pengukuran, 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 dan umpan balik kepada produsen antena dan insinyur 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 suatu antena.
Mengukur pola radiasi, penguatan, dan efisiensi antena lebih sulit dan memerlukan lebih banyak peralatan. Antena yang akan diukur akan kita namakan AUT yang merupakan singkatan dari Antenna Under Test. Peralatan yang diperlukan untuk pengukuran antena antara lain:
Antena referensi - Antena dengan karakteristik yang diketahui (penguatan, pola, dll)
Pemancar Daya RF - Cara menyuntikkan energi ke AUT [Antena Sedang Diuji]
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 pengujian yang diinginkan. Antena referensi sering kali merupakan antena horn terpolarisasi ganda, sehingga polarisasi horizontal dan vertikal dapat diukur pada saat yang bersamaan.
Sistem Transmisi harus mampu menghasilkan tingkat daya stabil yang diketahui. Frekuensi keluaran juga harus dapat disetel (dapat dipilih), dan cukup stabil (stabil berarti frekuensi yang Anda peroleh dari pemancar mendekati frekuensi yang Anda inginkan, tidak banyak berubah terhadap suhu). Pemancar harus mengandung energi yang sangat sedikit pada semua frekuensi lainnya (akan selalu ada energi di luar frekuensi yang diinginkan, namun 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, 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 adalah sistem 50 Ohm, tetapi impedansinya bisa berbeda jika ditentukan.
Perhatikan bahwa sistem transmisi/penerimaan sering digantikan oleh VNA. Pengukuran S21 mentransmisikan frekuensi keluar dari port 1 dan mencatat daya yang diterima di port 2. Oleh karena itu, VNA sangat cocok untuk tugas ini; namun ini bukan 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 menyinari antena uji dari setiap sudut yang memungkinkan. Sistem penentuan posisi digunakan untuk tujuan ini. Pada Gambar 1, kami menunjukkan AUT sedang diputar. Perhatikan bahwa ada banyak cara untuk melakukan rotasi ini; terkadang antena referensi diputar, dan terkadang antena referensi dan antena AUT diputar.
Sekarang kita sudah memiliki semua peralatan yang diperlukan, kita bisa mendiskusikan di mana harus melakukan pengukuran.
Dimana tempat yang bagus untuk pengukuran antena kita? Mungkin Anda ingin melakukan ini di garasi Anda, namun 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 terjadi pantulan. Namun, karena biaya perjalanan luar angkasa saat ini sangat mahal, kami akan fokus pada pengukuran tempat-tempat yang ada di permukaan bumi. Ruang Anechoic dapat digunakan untuk mengisolasi pengaturan pengujian antena sambil menyerap energi yang dipantulkan 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 yang dipantulkan dari objek terdekat 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 adalah jangkauan antena dalam ruangan. Dinding, langit-langit dan lantai dilapisi dengan bahan khusus penyerap gelombang elektromagnetik. Area pengujian di dalam ruangan lebih disukai karena kondisi pengujian dapat dikontrol lebih ketat dibandingkan area pengujian di luar ruangan. Bentuk materialnya juga sering bergerigi, sehingga membuat ruangan ini cukup menarik untuk dilihat. Bentuk segitiga bergerigi dirancang sedemikian rupa sehingga apa yang dipantulkan darinya cenderung menyebar ke arah yang acak, dan apa yang dijumlahkan dari semua pantulan acak cenderung bertambah secara tidak koheren dan dengan demikian semakin ditekan. Gambar ruang anechoic ditunjukkan pada gambar berikut, beserta beberapa alat ujinya:
(Gambar menunjukkan tes antena RFMISO)
Kelemahan dari ruang anechoic adalah seringkali ukurannya harus cukup besar. Seringkali antena harus berjarak minimal beberapa panjang gelombang satu sama lain untuk mensimulasikan kondisi medan jauh. Oleh karena itu, untuk frekuensi rendah dengan panjang gelombang besar kita memerlukan ruang yang sangat besar, namun biaya dan kendala praktis seringkali membatasi ukurannya. Beberapa perusahaan kontraktor pertahanan yang mengukur Penampang Radar pesawat terbang besar atau objek lain diketahui memiliki ruang anechoic seukuran lapangan basket, meskipun hal ini tidak biasa. Universitas dengan ruang anechoic biasanya memiliki ruang dengan panjang, lebar dan tinggi 3-5 meter. Karena keterbatasan ukuran, dan karena bahan penyerap RF biasanya bekerja paling baik pada UHF dan lebih tinggi, ruang anechoic paling sering digunakan untuk frekuensi di atas 300 MHz.
Rentang yang Ditinggikan
Elevated Ranges adalah pegunungan 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 menjadi sulit dilakukan. Diagram dasar dari rentang yang ditinggikan ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Ilustrasi jarak layang.
Antena sumber (atau antena referensi) belum tentu berada pada ketinggian yang lebih tinggi dari antena uji, saya hanya menunjukkannya seperti itu di sini. Garis pandang (LOS) antara dua antena (diilustrasikan dengan sinar hitam pada Gambar 2) harus tidak terhalang. Semua pantulan lainnya (seperti sinar merah yang dipantulkan dari tanah) tidak diinginkan. Untuk jarak yang lebih tinggi, setelah lokasi sumber dan antena uji ditentukan, operator pengujian kemudian menentukan di mana pantulan signifikan akan terjadi, dan berupaya 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 dari antena uji. Alasannya adalah gelombang yang diterima antena uji harus berupa gelombang bidang agar akurasinya maksimal. Karena antena memancarkan gelombang berbentuk bola, antena harus ditempatkan cukup jauh sehingga gelombang yang dipancarkan dari antena sumber kira-kira merupakan gelombang bidang - lihat Gambar 3.
Gambar 3. Antena sumber memancarkan gelombang dengan muka gelombang berbentuk bola.
Namun, untuk ruang dalam ruangan seringkali tidak ada pemisahan yang cukup untuk mencapai hal ini. Salah satu metode untuk memperbaiki masalah ini adalah melalui rangkaian kompak. Dalam metode ini, antena sumber diorientasikan ke arah reflektor, yang bentuknya dirancang untuk memantulkan gelombang bola dengan cara yang kira-kira planar. Ini sangat mirip dengan prinsip pengoperasian antena parabola. Operasi dasar ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Jarak Kompak - gelombang bola dari antena sumber dipantulkan menjadi planar (terkolimasi).
Panjang reflektor parabola biasanya diinginkan beberapa kali lebih besar dari antena uji. Antena sumber pada Gambar 4 diimbangi dari reflektor sehingga tidak menghalangi sinar pantul. Kehati-hatian juga harus dilakukan untuk menjaga agar tidak ada radiasi langsung (saling gandingan) dari antena sumber ke antena uji.
Waktu posting: 03 Januari 2024
