AntennaMensura est processus quantitative aestimandi et analyzandi antennae perfunctionem et proprietates. Usi instrumentis probationis specialibus et methodis mensurationis, metimur amplificationem, figuram radiationis, rationem undae stantis, responsum frequentiae, et alios parametros antennae ut verificemus utrum specificationes designationis antennae requisitis satisfaciant, perfunctionem antennae inspicimus, et suggestiones emendationis praebemus. Resultata et data ex mensuris antennae adhiberi possunt ad perfunctionem antennae aestimandam, designationes optimizandas, perfunctionem systematis emendandam, et consilium et responsa fabricatoribus antennarum et ingeniariis applicationum praebenda.
Instrumenta Requisita in Mensuris Antennarum
Ad antennas probandas, instrumentum fundamentalissimum est VNA. Simplicissimum genus VNA est VNA unius portus, quod impedantiam antennae metiri potest.
Mensura formae radiationis, amplificationis et efficaciae antennae difficilior est et multo plura instrumenta requirit. Antennam mensurandam AUT, quod significat Antennam Sub Probatione, vocabimus. Instrumenta necessaria ad mensuras antennae haec includunt:
Antenna referentialis — Antenna cum notis notis (amplificatione, figura, etc.)
Transmissor Potentiae RF - Modus iniiciendi energiam in AUT [Antennam Sub Probatione]
Systema receptorium — Hoc determinat quanta potentia ab antenna referentiali recipiatur.
Systema positionis — Hoc systema ad rotandam antennam probationis respectu antennae fontis adhibetur, ut figuram radiationis secundum angulum metiatur.
Schema structurae instrumentorum supradictorum in Figura 1 ostenditur.
Figura 1. Diagramma instrumentorum mensurae antennae requisitorum.
Hae partes breviter tractabuntur. Antenna Referentiae scilicet bene radiare debet ad frequentiam probationis desideratam. Antennae referentiae saepe antennae cornuae dupliciter polarizatae sunt, ut polarizatio horizontalis et verticalis simul metiri possint.
Systema Transmittens stabilem notam potentiae gradum emittere posse debet. Frequentia emissa etiam adaptabilis (seligibilis) et satis stabilis esse debet (stabilis significat frequentiam quam a transmittente accipis prope frequentiam desideratam esse, non multum cum temperatura variare). Transmittente energiam minimam in omnibus aliis frequentiis continere debet (semper aliqua energia extra frequentiam desideratam erit, sed non multa energia in harmonicis, exempli gratia).
Systema Recipientem tantum determinare debet quanta potentia ab antenna probationis accipiatur. Hoc fieri potest per simplicem potentiae mensuram, quae est instrumentum ad potentiam RF (frequentiae radiophonicae) metiendam et directe ad terminales antennae per lineam transmissionis (velut funem coaxialem cum connectoribus N-typi vel SMA) connecti potest. Typice receptor est systema 50 Ohm, sed impedantiae diversae esse potest si specificatur.
Nota bene systema transmittendi/recipiendi saepe a VNA substitui. Mensura S21 frequentiam ex portu 1 transmittit et potentiam receptam in portu 2 registrat. Ergo, VNA huic muneri bene aptatur; tamen non est sola methodus hoc munus perficiendi.
Systema Positionis orientationem antennae probationis moderatur. Cum formam radiationis antennae probationis secundum angulum (plerumque in coordinatis sphaericis) metiri velimus, antennam probationis rotare debemus ut antenna fontis antennam probationis ex omni angulo possibili illuminet. Systema positionis ad hoc adhibetur. In Figura 1, antennam antennae automaticae (AUT) rotatam ostendimus. Nota multas esse vias ad hanc rotationem perficiendam; interdum antenna referentialis rotatur, interdum et antenna referentialis et AUT antennae rotantur.
Nunc cum omnia instrumenta necessaria habeamus, de loco mensuras faciendas disputare possumus.
Ubi locus aptus est ad mensuras antennarum nostrarum? Fortasse hoc in garagio tuo facere velis, sed reflexiones a parietibus, laquearibus et pavimento mensuras tuas inaccuratas redderent. Locus optimus ad mensuras antennarum perficiendas est alicubi in spatio extra astrum, ubi nullae reflexiones fieri possunt. Attamen, quia iter spatiale nunc pretio prohibitivo est, in locis mensurarum quae in superficie Telluris sunt, intendemus. Camera Anaechoica adhiberi potest ad apparatum probationis antennae separandum dum energiam reflexam spuma RF absorbente absorbet.
Spatia Libera (Camerae Anechoicae)
Spatia libera sunt loca mensurae antennarum destinata ad simulandas mensuras quae in spatio peragerentur. Hoc est, omnes undae reflexae ab obiectis propinquis et terra (quae non desiderantur) quantum fieri potest supprimuntur. Spatia libera celeberrima sunt camerae anechoicae, spatia elevata, et spatium compactum.
Camerae Anechoicae
Camerae anechoicae sunt antennae intra aedes collocatae. Parietes, laquearia, et solum materia speciali ad undas electromagneticas absorbendas obducuntur. Antennae intra aedes desiderantur, quia condiciones probationis multo strictius regi possunt quam in externis. Materia saepe forma serrata est, quod has cameras aspectu satis iucundas reddit. Formae triangulares serratae ita designantur ut quod ab eis reflexum est in directiones fortuitas diffundi soleat, et quod ex omnibus reflexionibus fortuitis additur in unum incoherenter addi soleat, itaque ulterius supprimatur. Imago camerae anechoicae in imagine sequenti ostenditur, una cum quibusdam instrumentis probationis:
(Imago probationem antennae RFMISO ostendit)
Incommodum camerarum anechoicarum est quod saepe satis magnae esse debent. Saepe antennae saltem aliquot longitudines undarum inter se distare debent ut condiciones campi longinqui simulentur. Ergo, pro frequentiis inferioribus cum magnis longitudinibus undarum cameras amplissimas requirimus, sed sumptus et impedimenta practica saepe magnitudinem earum limitant. Nonnullae societates contrahentes defensionis quae sectionem transversalem radar magnorum aeroplanorum vel aliorum rerum metiuntur, notae sunt cameras anechoicas magnitudinis camporum canistri habere, quamquam hoc non est commune. Universitates cum cameris anechoicis typice cameras habent quae 3-5 metra in longitudine, latitudine et altitudine sunt. Propter impedimentum magnitudinis, et quia materia RF absorbens typice optime operatur ad UHF et altiora, camerae anechoicae saepissime adhibentur pro frequentiis supra 300 MHz.
Moles Elevatae
Spatia Elevata sunt spatia externa. In hac configuratione, fons et antenna probata supra terram collocantur. Hae antennae in montibus, turribus, aedificiis, vel ubicumque quis idoneum invenit, poni possunt. Hoc saepe fit pro antennis magnis vel frequentiis humilibus (VHF et infra, <100 MHz) ubi mensurae internae difficiles essent. Diagramma basicum spatii elevati in Figura 2 ostenditur.
Figura 2. Illustratio amplitudinis elevatae.
Antenna fontis (vel antenna referentialis) non necessario in altiore loco est quam antenna probationis, modo hoc modo demonstravi. Linea visionis (LOS) inter duas antennas (radio nigro in Figura 2 illustrata) libera esse debet. Omnes aliae reflexiones (velut radius ruber a terra reflexus) non desiderantur. In locis elevatis, cum locus fontis et antennae probationis determinatus est, operatores probationis deinde determinant ubi reflexiones significantes evenient, et conantur reflexiones ab his superficiebus minuere. Saepe materia RF absorbens ad hoc adhibetur, vel alia materia quae radios ab antenna probationis deflectit.
Series Compactae
Antenna fontis in campo remoto antennae probationis collocanda est. Ratio est quod unda ab antenna probationis recepta unda plana esse debet ad maximam accuratiam. Cum antennae undas sphaericas emittant, antenna satis longe esse debet ut unda ab antenna fontis radiata sit fere unda plana - vide Figuram 3.
Figura 3. Antenna fontis undam cum fronte undae sphaerica radiat.
Attamen, in cameris interioribus saepe non satis separatio est ad hoc assequendum. Una methodus ad hanc difficultatem solvendam est per spatium compactum. Hac methodo, antenna fontis versus reflectorem dirigitur, cuius forma designata est ad undam sphaericam modo fere plano reflectendam. Hoc simillimus est principio quo antenna parabolica operatur. Operatio fundamentalis in Figura 4 ostenditur.
Figura 4. Spatium Compactum - undae sphaericae ab antenna fonte reflectuntur ut planae (collimatae).
Longitudo reflectoris parabolici plerumque optatur ut sit multiplici tempore maior quam antenna probationis. Antenna fontis in Figura 4 a reflectore ita dislocata est ut non obstet radios reflectos. Cave etiam adhibendum est ne ulla radiatio directa (copulatio mutua) ab antenna fontis ad antennam probationis transeat.
Tempus publicationis: III Ianuarii, MMXXIV
