Anten Testlerinde Yakın Zamanlı Ölçmeleri Anlamak

Yakın alan anten ölçümleri, elektromanyetik alan verilerini test altında (AUT), genellikle birkaç dalga aralığında bir dizi alır. uzak saha testinin aksine, büyük bir anchoic odası veya açık aralıkları kullanarak, uçak dalga koşullarını simüle etmek için, yakın alan teknikleri, kompakt ve kontrollü kapalı kapalı kurulumlara izin verir.

Yakın alan ölçüm sistemleri, büyük fazlı dizileri test ettiğinde, yansıtıcı antenler veya modern 5G ve uzay iletişim cihazlarının fiziksel olarak çok büyük veya çok yönlü ölçüm yüzeyleri için yeniden yapılandırılmasına izin verir. Yakındaki bir ağdaki radyografik motor kayıtları, alt düzlemdeki elektrik veya manyetik alanların büyüklüğü ve aşamasını gerçekleştirir.

Yakın alan tarama ayrıca, kontrollü bir ortamda antenin kullanımını, hava bağımlılarını ve dış kaynaklardan müdahaleyi azaltmak için de kritiktir.Bu tekrarlanabilir ayar, birimlerin karşılaştırılabilirliği minimum sapma ile muhafaza edilmesi gerektiğidir. Alan verilerinden doğrudan ağ parametrelerini çıkarma yeteneği, test akışını ve daha düşük araçlama maliyetlerini azaltır.

Neden S Parametreler Anten Karakterizasyonu için Önemlidir

S parametreler, limanlarında görüldüğü gibi bir cihazın lineer davranışını tanımlar. Anten testi için S11, doğrudan eşleşen ve geri dönüş kaybıyla ilgili giriş yansıma katını temsil eder. S21 (veya S12), bir anten ve bir prob arasındaki iletişimi karakterize eder ve bu parametreleri yakın alandan alıntılar yaparak ifade eder.

Bir anten bir sistemde çalışırken, zavallı S11, güç vericiye geri yansıtılır, verimlilik ve risk zararları azaltır. Prototip aşamadaki doğru S parametreksiyonu, kanallarını optimize eder ve eksperasyonlarla karşılıklı darbelerin (intisadi) hızlandığını onaylar. Yakındaki testlerde, S parametreleri doğrudan VNA ile anten terminallerinde ölçülmezler; hızlı veri veya analiz edildiğinden elde edilir.

Bir anten için S-parameter matrisi, radyasyon özelliklerine yakından bağlıdır. Örneğin, yüksek teknolojili güç hesaplarından elde edilen toplam radiated güç, her porta giren net ohmik ve dielektrik kayıplarına eşit olmalıdır. Yakındaki tüm alanları kullanarak, yakın alan verileri kalibre edilmiş bir giriş gücü ölçümlerle birleştirerek, mühendisler S11 büyüklüğü ve fazı güvenle çıkarabilirler.

Yakın Zamanlı Veri Edinme Hazırlanma

Ekipman Kalibrasyon ve Kurulum

Güvenilir S parametreksiyonunun temeli, SOLT (Short-Open-Load-Through) veya TRL (Through-Reflect-Line) gibi titiz bir şekilde ayarlanan ve yansıyan sinyallerin büyüklüğü ve aşamasına bağlanmaktır.In the probe, and the AUT connection and reflect errors. Full two-port calibration, such as SOLT (Short-Open-Load-Through) veya TRL (Through-Reflect-Line), her bir kontrolde performans sağlamak için standarttır.

Tarama robotu ve AUT eşit derecede kritiktir. Mekanik yanlışlıklar, hedeflenen örnekleme yüzeyden sapmaya, ölçülen alan dağıtımını bozmaya neden olur. Lazer pistleri veya optik hizalama sistemleri gerçek tarama geometrisini haritalamak için kullanılır. ölçüm odasının kendisi aşırı yansımaları özgür olmalıdır; emici yerleştirme ve zaman alan gating teknikleri daha da baskılı yankıları etkileyebilir. Yüksek çözünürlük için, yüksek çözünürlükte bulunan S parametre çalışması için, odanın sessiz bölgesi yansıma seviyesi en az 40 dB olmalıdır.

Probe Selection ve Compensation

Yakın alan probu, bir yönsel modelle küçük bir antendir. Sonlu boyut ve non-ideal yanıt, ölçülmüş alanı geri almak için doğrultucu alan bileşenleri elde etmek için gereklidir. Probe düzeltmesi, AUT. için gerçek somut özellikleri elde etmek, genellikle bilinen bir referans anteni veya birden fazla kutupizasyon ölçümlerini yaparak karakterize edilir. Modern dönüşüm algoritmaları.

Probe seçimi frekans aralığına, kutuplaşmaya ve tarama türüne bağlıdır. Açık uçlu dalgalar iyi tanımlanmış modeller sunar ve tüm durumlarda, ölçümlerin tüm dinamik aralıklarında sabit ve lineer olarak sabitlenebilir. Probe seçimi, dual-polarized probes hız toplama. Yüksek hacimli bir sinyal-tometrik hız artışı sağlar, ancak daha dikkatli bir düzeltmeyi gerektirir.In all cases, probe must stay stabil and lineer across the entire dynamic range of the probes speedization.

Ölçümü Tanımlama

Tarama yüzeyi üzerinde uzaysal örnekleme aralığı, Nyquist kriteri tarafından dikilir: radiated alanın maksimum dalga sayısı gerekli örneği tespit eder.Bir planlı tarama için maksimum alana kadar antenin bir araya gelmesi gerekir; ölçümleme genellikle yarı-yaşlı veya daha az ilginin en yüksek frekansına yol açar. Overampling, hata tespiti ve filtreleme alanında yardımcıların en az 30 kat daha fazla olması gerekir.

Ultrasonik ve küresel taramalar için, angular örnekleme ve yükseltgenme artışları analog kurallar takip edebilir. Toplam ölçüm noktaları yüzlerce binlerce, otomatik veri toplama ve sağlam sinyal işlemeye ihtiyaç duyar. Her ek ölçüm noktası satın alma süresini artırır, bu yüzden bir ticaret-off, uzaysal çözünürlük ve genel test süresi arasında yapılmalıdır.S parametresi için, ağ yoğunluğu doğrudan otomatik olarak AUT5'in doğruluğunu etkiler.

Yakın zamanda Far-Field Dönüşüm Temelleri

Planar, Cylindrical ve S global Scanning

Dönüşüm yöntemi, düzlem dalgalarının akmasına bağlıdır. Uçak dalga spektrumu (PWS) gösterimini doğrudan hesaplamak için.Bu teknik yüksek çözünürlüklü dörtlü bir akışa geçiş yapmak için, ölçülen uzay bileşenleri ile, angular uzay aracı elde edilir.For S11 hesaplama için, dalga spektrumu, tüm gerçek açılardan toplam olarak hesaplanan enerjiler için entegre edilir.

Cylindrical yakın alan tarama, bir uçaktaki her türlü anten için her türlü antenle antenler için uygundur ve ölçümler statik dalga işlevlerine kadar yükseltilir ve yakın alan ölçümleri, IEEE önerilen Uygulamayı yakın bir şekilde temsil eder ve bu dönüşümlere ilişkin ayrıntılı olarak genişletilir.[16]

Her tarama geometrisi S-parametre ekstraksiyon hatası bütçesi için etkileri vardır. Planar taramaları hızlı ve hesaplamalı olarak verimlidir ancak geniş çaplı radyasyonu yakalamak için büyük bir tarama alanı gerektirir, bu da düşük emisyonu etkiler S21 doğrulukla etkiler. Cylindrical taramalar, sabit bir kirişle antenler için iyidir, ancak s global taramalar en iyi verileri sağlar ancak daha uzun zaman ve daha karmaşık pozisyonlayıcıları gerekir.

Matematiksel Dönüşümler: Fourier ve Mode Genişleme Yöntemleri

[FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=[FONT=)[[değiştir | kaynağı değiştir] [FONT=FONT=[değiştir | kaynağı değiştir]

Cylindrical ve s global dönüşümler, dörtlü bir dizi agular koordinatlarında genişlemeyi ve Hankel veya s global Hankel fonksiyonlarını radyöneysel yönlerdeki ölçümlerde kullanarak yapılır.Uygulamada elde edilen modlar, sayısal ayrıntıları ele alan ticari yazılım paketleri tarafından yapılır, ancak alt kattaki matematiksel ilişkiyi anlamak önemlidir.

Probe Düzeltme Teknikleri

Probe düzeltmesi, Probe domaini, Probeel filtrelerini kullanarak yapılabilir. Planar taraması için, ölçümlenen veriler, Probe katları tarafından bölünmüştür, bu adımın en az gürültüye duyarlıdır, bu yüzden normal filtreler, özellikle de kablolama testi ile yanlışlama için, özellikle de yüksek çözünürlükte doğrulanmış bir şekilde düzeltmeler için yapılır.

Modern yazılım genellikle standart formatlarda bir prob dosyası kabul eden yerleşik rutinleri içerir. Prodüksiyonun desen verilerinin aynı frekanslarda ve aynı kutuplaşma tanımlarında ölçülmesini sağlamak kritiktir.For multi-port antenler için, Prodüksiyon düzeltmesi her port excitation, enable that any cross-polarization coupling in the same frequency and with the same polarization definitions used in the AUT scan. For multi-port antenler, the field data from each port excitation, provide that any cross-polarization coupling in the probe is de-embedded uniformly.

Adım-Adım S Parametrelerin Çıkarılması

Hesaplamalı Yanma Coaktifleri (S11)

yansıma katsayı S11, antenin giriş limanında eşlemeyi doğrulamaktadır. Yakın zamanda alana dönüşümün ardından, toplam ışın gücü, yüksek çözünürlükte bulunan bir sistemle işlemlenir[Dönemli)[Dönetici/tr|s/tr|s/tr|s/tr|-d|-d|-d=1|->)

Kayıp antenler için, radiated güç, (1 - |S11|[Dönt:0) P)[Döneticileri:2)) Kombine edilen (sağlıklı) nedeniyle, bu güç dengesi, antenin verimliliğinin, yakın alan karşılaştırmasından veya ayrı calorimetrik ölçümlerden elde edilen karmaşık bir değerden elde edilen karmaşık bir değerden elde edilebilir.If the hurt is important (gurument[enx)

İttifak Coaktifleri (S21, S12)

İki liman arasındaki geçiş S parametreleri - örneğin, bir dizide iki anten element arasında veya bilinen bir mesafede ve AUT arasında - standart bir boynuz kazanarak elde edilen kazanımlarla elde edilebilir. Yakın bir alanda, son S21, bir sonraki porttaki patlamanın çıktısını AUT'da kullanarak tekrarlayarak, tüm antenlerin ve tüm antenlerin bir fonksiyonunu kullanarak tekrarlayarak, tüm antenlerin tekrarlanmasıyla ilgili olarak hesaplanabilir.

Multi-port ekstraksiyonda, izole element modeli yaklaşımı, Prodüksiyonun varlığını rahatsız etmediğini varsayar, AUT portlarının eski baskısını rahatsız edebilir.Bu varsayım, Pro ve AUT arasındaki karşılıklı darbe yolundan izole edebilir, bu genellikle açık uçlu dalga kılavuzunu düşük bir şekilde karşılaştırarak onaylanabilir.Daha yüksek kazanç için, birden fazla yansımaları tanıtabilir; zaman alan gating, doğrudan iletim yolu ile ilişkili olarak S21'i devre dışı bırakabilir.

Post-Processing and Validation

Dönüşümten sonra, çıkarılan S parametreleri doğrulanmalıdır.Bir ortak kontrol, S11'yi doğrudan aynı kurulumda VNA ile ölçülmüş (bön bağlantıyı kırarak) yakın alandan elde edilen değerle karşılaştırılır. Anlaşmaya göre 0.2 dB ve 2 derecelik bir aşama, ekspertme testi ile kıyasla da aynı şekilde karşılaştırılabilir.[TFLD)[TFLD)

Geçerlilik ayrıca ölçüm tekrarlanabilirliği değerlendirmesini içerir. Aynı taramayı birden fazla kez çalıştırın ve frekans bandında çıkarılan S11 standart sapmasını analiz etmek güven aralıkları verir. Tipik olarak kabul edilebilirlik standart sapması, 40 GHz'in altındaki frekanslar için fazda 0,05 derece ve 0.5 derece gerekir.Daha yüksek milimetrelik dalga frekansı için, daha sert mekanik toleranslar ve ısı stabilitesi daha kritik hale gelir ve tekrarlanabilirlik tüm kalibrasyon faktörlerinin dokümantasyonunu verir.

Yazılım Araçları ve Kaynaklar

Birkaç ticari ve açık kaynak paketleri, yerleşik araştırma düzeltmesi ve S parametre post-işlemleri ile çok yakın bir alana sahiptir:

Bir aracı seçerken, tarama geometrisini, son model karmaşıklığını düşünün ve gerekli olan otomasyon seviyesi, doğrudan VNA ve pozisyonlayıcı kontrolörleriyle entegre eden özel yazılımlar geliştirir, ham veriden son S parametrelere kadar sorunsuz bir iş akışı sağlar. Open-source seçenekleri gibi özel işlem için değerlidir.

Doğru S Paraksiyon Ekstraksiyon için En İyi Uygulamalar

Aşağıdaki yönergeleri sürekli olarak ölçüm belirsizliğini azaltır ve tekrarlanabilirliği artırır:

  • [FONT=0)GÖRÜSÜŞÜNCÜSÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ
  • [[Dönetici:0) Prodüksiyonu tamamen doğru şekilde değerlendirin.[DÜDÜDÜT:0) Tek bir Prodüksiyon dosyası geniş bantlar için yeterli olmayabilir.Farklı frekans grupları için çeşitli kalibrasyon dosyaları kullanın. Prodüksiyonun port dürtüleri de doğru S21 için bilinmelidir.
  • [FONT=0) Tarama alanı transkript limitlerini belirtir.[DÜDÜSÜSÜŞÜNCÜSÜŞÜNCÜSÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜSİ:0) Tarama alanı transkript limitlerini ancak yüksek hacimli antenler için gerekli ve hesaplarsa, daha büyük bir tarama alanı, reaktif olarak depolanan enerjiyi yakalamak için gerekli olabilir.
  • [FONT:0]Maintain hassas mekanik hizalama.[DDDD:0) Yanlışlık hataları 0.02 Doğru S parametre aşaması için Routinely robotun tekrarlanabilirliğini bir lazer interferometre ile kontrol edebilir.
  • [FONT:0) Yüksek dinamik aralıkta veriye sahip olan Aquire verileri.[DDDD:0) Ortalama birden fazla örnek ve sinyal-noise oranını geliştirmek için, bu nedenle S11 doğrulukını etkileyen zayıf alan bölgeleri için hayati öneme sahip. 60 dB veya daha fazla uygulama için tavsiye edilir.
  • [FONT:0) Uygulamalı Doğrulama simetrik olarak.[DÜDÜT:1] Planlayıcı ölçümler için, simetrik tarama şebekeleri (örneğin, olası puanlar için garip sayıda) ince spektrum değişiminden kaçınır. Aynı prensip, silindirik ve küresel taramalarda anlık bir örnekleme uygular.
  • [FONT:0) Referans anteni ile birlikte gelir.[Dönetici:0) Tüm zinciri standart bir korea veya dipole karşı uygular ve kazanılırsa, kalibre, radyo düzeltme veya dönüşümde sistematik hataları yakalar.
  • [FONT:0] Tüm ölçüm parametrelerini unutmayın.[[Dönetici, adım boyutları, son tip, kalibrasyon tarihleri, çevresel koşullar ( sıcaklık ve nem), ve yazılım versiyonu. Bu belge, daha sonra sistem düzeyinde simülasyonlarda ortaya çıkarsa kök-parlama analizi destekler.

Ortak meydan okumalar ve Nasıl Overcome Them

[FONT=0]Probe-AUT Multi Reflections.[[Döneticileri) Bazı kurulumlarda, sinyaller, Probe-Bıraktlı verinin yakın yerinde dalgalar ortadan kaldırmasına neden olabilir.Bir dizide absorbe edilen veya kullanım için bu yansımaları azaltabilir, aynı zamanda uzaysal frekans alanında filtreleme, S21 ölçümlerini azaltmalıdır.

[FONT=0]Truncation and Aliasing Hatas.[DÜDÜT:1] Yeterli tarama büyüklüğü, uçaktaki dalga spektrumunu tanıtarak, uzaysal alandaki yüzüğü tanıtmak için, çözümün AUT önceden reaktif alanını tahmin etmek ve tarama alanını artırmak için bir çözüm oluşturabilir.Eğer fiziksel sınırlar varsa, ekstrapolasyon algoritmaları en az 2.5 kez verileri genişletilebilir, ancak bunlar da bilinen sonuçlara karşı doğrulanmalıdır.

[FONT=0]Probe Positioning Errors.[Dönemli:0]Probe Positioning Hatalar[Dönemli noktalar) AUT üzerinde bilinen fiducial puanları kullanarak, gerekli toleransları karşılayabilmelerine yardımcı olur.In s global taramalarda, yanlış bir rotasyon eksenleri doğrudan SÖYLE seviyelerini etkileyen yanlış bir düzlemde.Performasyonel karakterizasyonunu kullanarak doğrulayın.

[[Dön-Port ve Dizi Ölçümleri [Dönler için: 0,3 portlar arasında geçiş, port tekrarlanabilirlik sorunları ile geçiş. Otomatik geçiş matrisleri ve her port yolundaki kalibrasyonlar gereklidir.Çok-port dönüşümün için zaman yüksek olabilir, bu yüzden verimli algoritmaları ve paralel işleme önerilir. serisi elemanları arasındaki karşılıklı darbeler aynı anda her bir değişkeni etkileyebilir; akran tipi ve son düzeltmeler, her türlü değişkeni kullanarak hesaplayabilir.

[FONT=0]Frequency and Bandennial Constraints.[[Döneticileri) Yakın alan ölçümler genellikle tek frekanslarda veya ayrı adımlarda yapılır. Geniş bant antenler için, tarama parametreleri ve son düzeltme, tüm bant genişliği boyunca geçerli olmalıdır. Birden fazla frekans puanına ve interpolating S parametresi verimli olabilir. Alternatif olarak, zaman alan teknikleri tek bir pulz ölçümden geniş bant S parametrelerini alabilir.For wideband S parametreler için, ancak bu yaklaşım, yakın kullanım için daha az olgundur.

Uygulamaları ve Gerçek Dünya Örnekleri

S parametreleri yakın bir alandan çıkarma yeteneği, 5G büyük MIMO dizilerinin geliştirilmesi sırasında özellikle değerlidir. 64 veya 128 anten elementin her biri, orta büyüklükteki bir betonun iki katın üzerinde karakterize edilmesi ve karşılıklı darbe (Sxy) yakın bir şekilde monte edilen betonlama işlemine izin verir. Kontrol edilen koşullardan etkilenen hızlanan antenler, doğrulanan diskometrik ölçümler için doğrulanmış ve doğrulayıcılar ile birlikte çalışır.

Her durumda, çıkarılan S parametreleri Touchstone dosyaları olarak ihraç edilir ve sistem düzeyinde simülasyonlarda kullanılır, doğrudan devre ve dizi modelleme araçları ile fiziksel ölçümler bağlanır. Örneğin, 5G baz istasyonu dizinin S-parametre matrisi, kiriş performansı ve güç yükseltici yüklemesini tahmin etmek için bir sistem simülatörüne aktarılabilir. Havacılık ve savunma uygulamaları aynı zamanda tek bir model için fazlama ve tek bir karakter için gerekli olan ve dijital kirişler için kritik olan karşılıklı darbe katlarını doğrulamaya ihtiyaç duyar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

S parametreleri yakın uzay anten ölçümlerinden alıntı yapmak, S21'i satın alabilir ve farklı bir ağ tabanlı ölçümler olmadan doğrudan doğruya doğru ölçümler yapabilmeyi sağlar.Bu entegre yöntem test süresini azaltır, yükleme, VNA kalibrasyonunu ve anten davranışını daha derin bir şekilde sunmaktır.S11, S21 ve tam olarak çok fazla kanal S-parametreyi kullanarak, doğru bir şekilde ölçümleme yapan bir sistemdeki hıza ulaşır.