AntenaPengukuran adalah proses evaluasi dan analisis kuantitatif terhadap kinerja dan karakteristik antena. Dengan menggunakan peralatan uji dan metode pengukuran khusus, kami mengukur gain, pola radiasi, rasio gelombang berdiri, respons frekuensi, dan parameter lain dari antena 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 insinyur aplikasi.
Peralatan yang Diperlukan dalam Pengukuran Antena
Untuk pengujian antena, perangkat paling mendasar adalah VNA. Jenis VNA paling sederhana adalah VNA 1-port, yang mampu mengukur impedansi antena.
Pengukuran pola radiasi, penguatan, dan efisiensi antena jauh lebih sulit dan membutuhkan lebih banyak peralatan. Kita akan menyebut antena yang akan diukur sebagai AUT, yang merupakan singkatan dari Antenna Under Test (Antena yang Sedang Diuji). Peralatan yang dibutuhkan untuk pengukuran antena meliputi:
Antena referensi - Antena dengan karakteristik yang diketahui (gain, pola pancaran, dll.)
Pemancar Daya RF - Cara untuk menyuntikkan energi ke AUT [Antena yang 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 dari 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 sinyal dengan baik pada frekuensi uji yang diinginkan. Antena referensi seringkali berupa antena tanduk terpolarisasi ganda, sehingga polarisasi horizontal dan vertikal dapat diukur secara bersamaan.
Sistem pemancar harus mampu menghasilkan tingkat daya yang stabil dan 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 dengan suhu). Pemancar harus mengandung sangat sedikit energi pada semua frekuensi lainnya (akan selalu ada sedikit energi di luar frekuensi yang diinginkan, tetapi seharusnya tidak 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 dapat memiliki impedansi yang berbeda jika ditentukan.
Perlu dicatat bahwa sistem transmisi/penerimaan sering digantikan oleh VNA. Pengukuran S21 mengirimkan 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 menerangi antena uji dari setiap sudut yang memungkinkan. Sistem pemosisian digunakan untuk tujuan ini. Pada Gambar 1, kita menunjukkan AUT yang sedang diputar. Perhatikan bahwa ada banyak cara untuk melakukan rotasi ini; terkadang antena referensi diputar, dan terkadang antena referensi dan AUT diputar bersamaan.
Sekarang setelah kita memiliki semua peralatan yang dibutuhkan, kita dapat membahas di mana akan melakukan pengukuran.
Di manakah tempat yang tepat untuk pengukuran antena kita? 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 ke luar angkasa saat ini sangat mahal, kita akan fokus pada tempat pengukuran yang berada di permukaan Bumi. Ruang Anechoic dapat digunakan untuk mengisolasi pengaturan uji antena sambil menyerap energi pantulan dengan busa penyerap RF.
Lapangan Tembak Bebas (Ruang Anekoik)
Lapangan uji ruang bebas adalah lokasi pengukuran antena yang dirancang untuk mensimulasikan pengukuran yang akan dilakukan di luar angkasa. Artinya, semua gelombang pantulan dari objek terdekat dan tanah (yang tidak diinginkan) ditekan semaksimal mungkin. Lapangan uji ruang bebas yang paling populer adalah ruang anechoik, lapangan uji yang ditinggikan, dan lapangan uji kompak.
Ruang Anekoik
Ruang anechoik adalah ruang uji antena dalam ruangan. Dinding, langit-langit, dan lantainya dilapisi dengan material penyerap gelombang elektromagnetik khusus. Ruang uji dalam ruangan lebih disukai karena kondisi pengujian dapat dikontrol jauh lebih ketat daripada ruang uji luar ruangan. Material tersebut seringkali berbentuk bergerigi, sehingga ruang uji ini cukup menarik untuk dilihat. Bentuk segitiga bergerigi dirancang sedemikian rupa sehingga apa yang dipantulkan darinya cenderung menyebar ke arah acak, dan apa yang dijumlahkan dari semua pantulan acak tersebut cenderung bertambah secara tidak koheren dan dengan demikian ditekan lebih lanjut. Gambar ruang anechoik ditunjukkan pada gambar berikut, bersama dengan beberapa peralatan uji:
(Gambar tersebut menunjukkan uji antena RFMISO)
Kelemahan ruang anechoik adalah seringkali ukurannya harus cukup besar. Seringkali antena perlu dipisahkan beberapa panjang gelombang minimal untuk mensimulasikan kondisi medan jauh. Oleh karena itu, untuk frekuensi yang lebih rendah dengan panjang gelombang yang besar, kita membutuhkan ruang yang sangat besar, tetapi biaya dan kendala praktis seringkali membatasi ukurannya. Beberapa perusahaan kontraktor pertahanan yang mengukur penampang radar (Radar Cross Section) pesawat terbang besar atau objek lain diketahui memiliki ruang anechoik seukuran lapangan basket, meskipun ini bukan hal yang biasa. Universitas dengan ruang anechoik 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 frekuensi yang lebih tinggi, ruang anechoik paling sering digunakan untuk frekuensi di atas 300 MHz.
Pegunungan Tinggi
Rentang Pengukuran di Ketinggian adalah rentang pengukuran di luar ruangan. Dalam pengaturan ini, sumber dan antena yang diuji dipasang di atas tanah. Antena ini dapat berada di gunung, menara, bangunan, atau di mana pun yang dianggap 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 dari rentang pengukuran di ketinggian ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Ilustrasi jangkauan yang ditingkatkan.
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 jangkauan yang lebih tinggi, setelah lokasi antena sumber dan antena uji ditentukan, operator uji kemudian menentukan di mana pantulan signifikan akan terjadi, dan berupaya meminimalkan pantulan dari permukaan tersebut. Seringkali material penyerap RF digunakan untuk tujuan ini, atau material lain yang membelokkan sinar menjauh dari antena uji.
Kompor Kompak
Antena sumber harus ditempatkan di medan jauh dari antena uji. Alasannya adalah gelombang yang diterima oleh antena uji harus berupa gelombang bidang untuk akurasi maksimum. Karena antena memancarkan gelombang bola, antena perlu 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 ruang tertutup, seringkali jaraknya tidak cukup untuk mencapai hal ini. Salah satu metode untuk mengatasi masalah ini adalah melalui jangkauan kompak. Dalam metode ini, antena sumber diarahkan ke reflektor, yang bentuknya dirancang untuk memantulkan gelombang bola secara planar. Ini sangat mirip dengan prinsip kerja antena parabola. Cara kerja dasarnya ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Jangkauan Kompak - gelombang bola dari antena sumber dipantulkan menjadi planar (terkolimasi).
Panjang reflektor parabola biasanya diinginkan beberapa kali lebih besar daripada antena uji. Antena sumber pada Gambar 4 diimbangi dari reflektor sehingga tidak menghalangi sinar pantulan. Perhatian juga harus diberikan untuk menjaga agar tidak terjadi radiasi langsung (kopling timbal balik) dari antena sumber ke antena uji.
Waktu posting: 03-Jan-2024
