એન્ટેનામાપન એ એન્ટેના કામગીરી અને લાક્ષણિકતાઓનું માત્રાત્મક મૂલ્યાંકન અને વિશ્લેષણ કરવાની પ્રક્રિયા છે. ખાસ પરીક્ષણ સાધનો અને માપન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને, અમે એન્ટેનાના ગેઇન, રેડિયેશન પેટર્ન, સ્ટેન્ડિંગ વેવ રેશિયો, ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ અને અન્ય પરિમાણોને માપીએ છીએ જેથી ચકાસવામાં આવે કે એન્ટેનાની ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણો જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે કે નહીં, એન્ટેનાનું પ્રદર્શન તપાસીએ છીએ અને સુધારણા સૂચનો પ્રદાન કરીએ છીએ. એન્ટેના માપનના પરિણામો અને ડેટાનો ઉપયોગ એન્ટેના કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરવા, ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા, સિસ્ટમ કામગીરી સુધારવા અને એન્ટેના ઉત્પાદકો અને એપ્લિકેશન એન્જિનિયરોને માર્ગદર્શન અને પ્રતિસાદ આપવા માટે થઈ શકે છે.
એન્ટેના માપનમાં જરૂરી સાધનો
એન્ટેના પરીક્ષણ માટે, સૌથી મૂળભૂત ઉપકરણ VNA છે. VNA નો સૌથી સરળ પ્રકાર 1-પોર્ટ VNA છે, જે એન્ટેનાના અવબાધને માપવામાં સક્ષમ છે.
એન્ટેનાના રેડિયેશન પેટર્ન, ગેઇન અને કાર્યક્ષમતાનું માપન કરવું વધુ મુશ્કેલ છે અને તેના માટે ઘણા વધુ સાધનોની જરૂર પડે છે. આપણે માપવા માટેના એન્ટેનાને AUT કહીશું, જેનો અર્થ એન્ટેના અંડર ટેસ્ટ થાય છે. એન્ટેના માપન માટે જરૂરી સાધનોમાં શામેલ છે:
સંદર્ભ એન્ટેના - જાણીતા લાક્ષણિકતાઓ (ગેઇન, પેટર્ન, વગેરે) ધરાવતો એન્ટેના
RF પાવર ટ્રાન્સમીટર - AUT માં ઊર્જા દાખલ કરવાની એક રીત [પરીક્ષણ હેઠળ એન્ટેના]
રીસીવર સિસ્ટમ - આ નક્કી કરે છે કે સંદર્ભ એન્ટેના દ્વારા કેટલી શક્તિ પ્રાપ્ત થાય છે.
પોઝિશનિંગ સિસ્ટમ - આ સિસ્ટમનો ઉપયોગ સ્ત્રોત એન્ટેનાની તુલનામાં પરીક્ષણ એન્ટેનાને ફેરવવા માટે, કોણના કાર્ય તરીકે રેડિયેશન પેટર્નને માપવા માટે થાય છે.
ઉપરોક્ત સાધનોનો બ્લોક ડાયાગ્રામ આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવ્યો છે.
આકૃતિ 1. જરૂરી એન્ટેના માપન સાધનોનો આકૃતિ.
આ ઘટકોની ટૂંકમાં ચર્ચા કરવામાં આવશે. સંદર્ભ એન્ટેના, અલબત્ત, ઇચ્છિત પરીક્ષણ આવર્તન પર સારી રીતે પ્રસારિત થવો જોઈએ. સંદર્ભ એન્ટેના ઘણીવાર ડ્યુઅલ-પોલરાઇઝ્ડ હોર્ન એન્ટેના હોય છે, જેથી આડા અને ઊભા ધ્રુવીકરણને એક જ સમયે માપી શકાય.
ટ્રાન્સમિટિંગ સિસ્ટમ સ્થિર જાણીતા પાવર લેવલનું આઉટપુટ કરવા સક્ષમ હોવી જોઈએ. આઉટપુટ ફ્રીક્વન્સી ટ્યુનેબલ (પસંદ કરી શકાય તેવી) અને વાજબી રીતે સ્થિર હોવી જોઈએ (સ્થિર એટલે કે ટ્રાન્સમીટરમાંથી તમને મળતી ફ્રીક્વન્સી તમે ઇચ્છો તે ફ્રીક્વન્સીની નજીક હોય છે, તાપમાન સાથે તેમાં બહુ ફેરફાર થતો નથી). ટ્રાન્સમીટરમાં અન્ય બધી ફ્રીક્વન્સીઝ પર ખૂબ ઓછી ઉર્જા હોવી જોઈએ (ઇચ્છિત ફ્રીક્વન્સીની બહાર હંમેશા થોડી ઉર્જા હશે, પરંતુ ઉદાહરણ તરીકે, હાર્મોનિક્સમાં ઘણી ઉર્જા હોવી જોઈએ નહીં).
રીસીવિંગ સિસ્ટમને ફક્ત એ નક્કી કરવાની જરૂર છે કે ટેસ્ટ એન્ટેનામાંથી કેટલી પાવર પ્રાપ્ત થાય છે. આ એક સરળ પાવર મીટર દ્વારા કરી શકાય છે, જે RF (રેડિયો ફ્રીક્વન્સી) પાવર માપવા માટેનું ઉપકરણ છે અને ટ્રાન્સમિશન લાઇન (જેમ કે N-ટાઇપ અથવા SMA કનેક્ટર્સ સાથે કોએક્સિયલ કેબલ) દ્વારા સીધા એન્ટેના ટર્મિનલ્સ સાથે કનેક્ટ થઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે રીસીવર 50 ઓહ્મ સિસ્ટમ હોય છે, પરંતુ જો ઉલ્લેખિત હોય તો તે અલગ અવરોધ હોઈ શકે છે.
નોંધ કરો કે ટ્રાન્સમિટ/રિસીવ સિસ્ટમ ઘણીવાર VNA દ્વારા બદલવામાં આવે છે. S21 માપન પોર્ટ 1 ની બહાર ફ્રીક્વન્સી ટ્રાન્સમિટ કરે છે અને પોર્ટ 2 પર પ્રાપ્ત પાવર રેકોર્ડ કરે છે. તેથી, VNA આ કાર્ય માટે યોગ્ય છે; જોકે, આ કાર્ય કરવાની તે એકમાત્ર પદ્ધતિ નથી.
પોઝિશનિંગ સિસ્ટમ ટેસ્ટ એન્ટેનાના ઓરિએન્ટેશનને નિયંત્રિત કરે છે. કારણ કે આપણે ટેસ્ટ એન્ટેનાના રેડિયેશન પેટર્નને કોણના કાર્ય તરીકે માપવા માંગીએ છીએ (સામાન્ય રીતે ગોળાકાર કોઓર્ડિનેટ્સમાં), આપણે ટેસ્ટ એન્ટેનાને ફેરવવાની જરૂર છે જેથી સ્રોત એન્ટેના દરેક શક્ય ખૂણાથી ટેસ્ટ એન્ટેનાને પ્રકાશિત કરે. આ હેતુ માટે પોઝિશનિંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ થાય છે. આકૃતિ 1 માં, આપણે AUT ને ફેરવવામાં આવતું બતાવીએ છીએ. નોંધ કરો કે આ પરિભ્રમણ કરવાની ઘણી રીતો છે; ક્યારેક સંદર્ભ એન્ટેના ફેરવવામાં આવે છે, અને ક્યારેક સંદર્ભ અને AUT એન્ટેના બંને ફેરવવામાં આવે છે.
હવે જ્યારે આપણી પાસે બધા જરૂરી સાધનો છે, તો આપણે માપ ક્યાં કરવા તે અંગે ચર્ચા કરી શકીએ છીએ.
અમારા એન્ટેના માપન માટે સારી જગ્યા ક્યાં છે? કદાચ તમે તમારા ગેરેજમાં આ કરવા માંગો છો, પરંતુ દિવાલો, છત અને ફ્લોરમાંથી પ્રતિબિંબ તમારા માપનને અચોક્કસ બનાવશે. એન્ટેના માપન કરવા માટેનું આદર્શ સ્થાન બાહ્ય અવકાશમાં ક્યાંક છે, જ્યાં કોઈ પ્રતિબિંબ થઈ શકતું નથી. જો કે, અવકાશ યાત્રા હાલમાં ખૂબ ખર્ચાળ હોવાથી, અમે પૃથ્વીની સપાટી પર માપન સ્થાનો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીશું. RF શોષક ફીણ સાથે પ્રતિબિંબિત ઊર્જાને શોષતી વખતે એન્ટેના પરીક્ષણ સેટઅપને અલગ કરવા માટે એનેકોએઇક ચેમ્બરનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
મુક્ત અવકાશ શ્રેણીઓ (એનેકોઇક ચેમ્બર્સ)
ફ્રી સ્પેસ રેન્જ એ એન્ટેના માપન સ્થાનો છે જે અવકાશમાં કરવામાં આવતા માપનું અનુકરણ કરવા માટે રચાયેલ છે. એટલે કે, નજીકના પદાર્થો અને જમીનમાંથી આવતા બધા પ્રતિબિંબિત તરંગો (જે અનિચ્છનીય છે) શક્ય તેટલા દબાવવામાં આવે છે. સૌથી વધુ લોકપ્રિય ફ્રી સ્પેસ રેન્જ એનિકોઇક ચેમ્બર, એલિવેટેડ રેન્જ અને કોમ્પેક્ટ રેન્જ છે.
એનેકોઇક ચેમ્બર્સ
એનેકોઇક ચેમ્બર એ ઇન્ડોર એન્ટેના રેન્જ છે. દિવાલો, છત અને ફ્લોર ખાસ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ શોષક સામગ્રીથી લાઇન કરેલા છે. ઇન્ડોર રેન્જ ઇચ્છનીય છે કારણ કે પરીક્ષણ પરિસ્થિતિઓને બાહ્ય રેન્જ કરતા વધુ કડક રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. સામગ્રી ઘણીવાર આકારમાં ખીચોખીચ ભરેલી હોય છે, જે આ ચેમ્બરને જોવા માટે ખૂબ જ રસપ્રદ બનાવે છે. ખીચોખીચ ભરેલા ત્રિકોણ આકાર એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે કે તેમાંથી જે પ્રતિબિંબિત થાય છે તે રેન્ડમ દિશામાં ફેલાય છે, અને બધા રેન્ડમ પ્રતિબિંબમાંથી જે ઉમેરવામાં આવે છે તે અસંગત રીતે ઉમેરવાનું વલણ ધરાવે છે અને આમ વધુ દબાવવામાં આવે છે. નીચેના ચિત્રમાં કેટલાક પરીક્ષણ સાધનો સાથે, એક એનેકોઇક ચેમ્બરનું ચિત્ર બતાવવામાં આવ્યું છે:
(ચિત્ર RFMISO એન્ટેના પરીક્ષણ બતાવે છે)
એનેકોઇક ચેમ્બરનો ગેરલાભ એ છે કે તેઓ ઘણીવાર ખૂબ મોટા હોવા જોઈએ. ઘણી વાર એન્ટેનાને દૂરના ક્ષેત્રની પરિસ્થિતિઓનું અનુકરણ કરવા માટે ઓછામાં ઓછા એકબીજાથી ઘણી તરંગલંબાઇ દૂર રાખવાની જરૂર પડે છે. તેથી, મોટી તરંગલંબાઇ ધરાવતી ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ માટે આપણને ખૂબ મોટા ચેમ્બરની જરૂર પડે છે, પરંતુ ખર્ચ અને વ્યવહારુ મર્યાદાઓ ઘણીવાર તેમના કદને મર્યાદિત કરે છે. મોટા વિમાનો અથવા અન્ય વસ્તુઓના રડાર ક્રોસ સેક્શનને માપતી કેટલીક સંરક્ષણ કરાર કંપનીઓ બાસ્કેટબોલ કોર્ટના કદ જેટલા એનેકોઇક ચેમ્બર ધરાવે છે, જોકે આ સામાન્ય નથી. એનેકોઇક ચેમ્બર ધરાવતી યુનિવર્સિટીઓમાં સામાન્ય રીતે ચેમ્બર હોય છે જે લંબાઈ, પહોળાઈ અને ઊંચાઈમાં 3-5 મીટર હોય છે. કદની મર્યાદાને કારણે, અને કારણ કે RF શોષક સામગ્રી સામાન્ય રીતે UHF અને તેનાથી ઉપર શ્રેષ્ઠ કાર્ય કરે છે, એનેકોઇક ચેમ્બરનો ઉપયોગ મોટાભાગે 300 MHz થી વધુ ફ્રીક્વન્સીઝ માટે થાય છે.
ઉંચી રેન્જ
એલિવેટેડ રેન્જ્સ આઉટડોર રેન્જ્સ છે. આ સેટઅપમાં, પરીક્ષણ હેઠળનો સ્ત્રોત અને એન્ટેના જમીનની ઉપર માઉન્ટ થયેલ છે. આ એન્ટેના પર્વતો, ટાવરો, ઇમારતો અથવા જ્યાં પણ યોગ્ય લાગે ત્યાં હોઈ શકે છે. આ ઘણીવાર ખૂબ મોટા એન્ટેના માટે અથવા ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ (VHF અને નીચે, <100 MHz) પર કરવામાં આવે છે જ્યાં ઇન્ડોર માપન મુશ્કેલ હશે. એલિવેટેડ રેન્જનો મૂળભૂત આકૃતિ આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવ્યો છે.
આકૃતિ 2. એલિવેટેડ રેન્જનું ચિત્ર.
સોર્સ એન્ટેના (અથવા રેફરન્સ એન્ટેના) ટેસ્ટ એન્ટેના કરતાં વધુ ઊંચાઈ પર હોવું જરૂરી નથી, મેં તેને અહીં તે રીતે બતાવ્યું છે. બે એન્ટેના (આકૃતિ 2 માં કાળા કિરણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવેલ) વચ્ચેની દૃષ્ટિ રેખા (LOS) અવરોધ વિનાની હોવી જોઈએ. અન્ય તમામ પ્રતિબિંબ (જેમ કે જમીન પરથી પ્રતિબિંબિત લાલ કિરણ) અનિચ્છનીય છે. એલિવેટેડ રેન્જ માટે, એકવાર સોર્સ અને ટેસ્ટ એન્ટેના સ્થાન નક્કી થઈ જાય, પછી ટેસ્ટ ઓપરેટરો નક્કી કરે છે કે નોંધપાત્ર પ્રતિબિંબ ક્યાં આવશે, અને આ સપાટીઓમાંથી પ્રતિબિંબ ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરે છે. ઘણીવાર આ હેતુ માટે rf શોષક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અથવા અન્ય સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે કિરણોને ટેસ્ટ એન્ટેનાથી દૂર લઈ જાય છે.
કોમ્પેક્ટ રેન્જ્સ
સોર્સ એન્ટેના ટેસ્ટ એન્ટેનાના દૂરના ક્ષેત્રમાં મૂકવો આવશ્યક છે. કારણ એ છે કે ટેસ્ટ એન્ટેના દ્વારા પ્રાપ્ત તરંગ મહત્તમ ચોકસાઈ માટે પ્લેન વેવ હોવી જોઈએ. એન્ટેના ગોળાકાર તરંગો ફેલાવે છે, તેથી એન્ટેના એટલા દૂર હોવા જોઈએ કે સોર્સ એન્ટેનામાંથી નીકળતી તરંગ લગભગ પ્લેન વેવ હોય - આકૃતિ 3 જુઓ.
આકૃતિ 3. એક સ્રોત એન્ટેના ગોળાકાર તરંગફ્રન્ટ સાથે તરંગ ફેલાવે છે.
જોકે, ઇન્ડોર ચેમ્બર માટે ઘણીવાર આ પ્રાપ્ત કરવા માટે પૂરતું વિભાજન હોતું નથી. આ સમસ્યાને ઉકેલવાની એક પદ્ધતિ કોમ્પેક્ટ રેન્જ દ્વારા છે. આ પદ્ધતિમાં, સોર્સ એન્ટેના રિફ્લેક્ટર તરફ લક્ષી હોય છે, જેનો આકાર ગોળાકાર તરંગને લગભગ સમતલ રીતે પ્રતિબિંબિત કરવા માટે રચાયેલ છે. આ તે સિદ્ધાંત જેવું જ છે જેના પર ડીશ એન્ટેના કાર્ય કરે છે. મૂળભૂત કામગીરી આકૃતિ 4 માં બતાવવામાં આવી છે.
આકૃતિ 4. કોમ્પેક્ટ રેન્જ - સ્રોત એન્ટેનામાંથી નીકળતા ગોળાકાર તરંગો સમતલ (કોલિમેટેડ) તરીકે પ્રતિબિંબિત થાય છે.
પેરાબોલિક રિફ્લેક્ટરની લંબાઈ સામાન્ય રીતે ટેસ્ટ એન્ટેના કરતા અનેક ગણી મોટી હોય તેવી ઇચ્છા હોય છે. આકૃતિ 4 માં સોર્સ એન્ટેના રિફ્લેક્ટરથી ઓફસેટ કરવામાં આવે છે જેથી તે રિફ્લેક્ટર કિરણોના માર્ગમાં ન આવે. સોર્સ એન્ટેનાથી ટેસ્ટ એન્ટેના સુધી કોઈપણ ડાયરેક્ટ રેડિયેશન (પરસ્પર જોડાણ) ન રહે તે માટે પણ કાળજી લેવી જોઈએ.
પોસ્ટ સમય: જાન્યુઆરી-03-2024
