Presentim në temën:

MATJET NË ANTENA

Abaz Memeti

Nga Abaz Memeti

Parimisht, kërkojmë matjen e disa prej parametrave më esencial të antenave, e ata janë:

Diagrami i rrezatimit amplifikimi dhe sipërfaqja efektive Impedanca Polarizimi, etj.

E definojnë variacionet e fuqisë rrezatuese nga një antenë në funksion të drejtimit, në distancë shumë të largët.

Një shembull i një diagrami të rrezatimit 3-dimenzional duket si në figurën e mëposhtme.

Nga figura shihet se përgjat boshtit z është rrezatuar një energji shume e vogël, ndërsa në rrafshin x-y rrezatimi është maksimal.

Për qartësi më të madhe diagramin e këtillë e paraqesim në diagrame 2-dimensionale.

Pajisjet e kërkuara për matjen e antenave përfshinë:

Një antenë burimore dhe një transmetues – Kjo antenë do të ketë diagramin e njohur që mund të përdoret për shqyrtimin e test antenës.

Një sistem marrës (pranues) – Kjo përcakton se sa energji është pranuar nga test antena.

Një sistem për pozicionim – Ky sistem përdoret që të rrotulloj test antenën në raport me antenën burimore, që të mas rrezatimin në funksion të këndit.

Përveç pasijeve matëse, për matje të sakta të antenave duhet ta sigurojmë edhe hapësirën ku do t’i realizojmë matjet.

Hapësirë ideale është Gjithësia – nuk ka reflektime të valëve.

Fushat e hapësirës së lirë janë ato hapësira ku do të simulonin Gjithësinë, ato janë:

dhomat e “shurdhra” (anechoic chambers),

zonat e ngritura të rrezatimit (elevated ranges) dhe

zonat kompakte të rrezatimit (compact range).

Muret, tavani dhe dyshemeja janë të pajisura me një material absorbues të valëve elektromagnetike.

Mangësitë e një dhome të “shurdhër” janë se ato zakonisht kërkohen që të jenë të mëdha. Kryesisht antenat nevojiten të jenë larg njëra tjetrës disa gjatësi valore, në mënyrë që të simulojnë konditat e fushës së largët.

Në këtë realizim, burimi dhe antena që testohet janë të montuara lartë mbi sipërfaqen e tokës.

Ky testim zakonisht realizohet me antena shumë të mëdha ose në frekuenca të ulëta (VHF dhe nën nivelin e 100 MHz) ku matjet në hapësira të mbyllura janë të papërshtatshme.

Linja në vijë shikimi (Line of Sight – LOS) mes dy antenave duhet të jetë e papenguar.

Prej ku antena rrezaton valë sferike e deri te antena marrëse duhet të jetë një largësi e konsiderueshme ashtu që vala e pranuar të jetë përafërsisht valë planare

Në këtë metodë, antena burimore është orientuar drejt reflektorit, forma e të cilit është projektuar që të reflektoj valën sferike të pranuar në valë përafërsisht planare – zakonisht në formë parabolike.

Dimensionet e reflektorit parabolik preferohet që të jenë disa herë më të mëdha se dimensionet e test-antenës.

Do të përdorim antenën burimore (dhënëse) për ta rrezatuar(ushqyer) antenën që testohet me valë planare nga ndonjëdrejtim i caktuar. Polarizimi dhe amplifikimi i antenësburimore duhen të jetë të njohura.

Për shkak të reciprocitetit, diagrami i rrezatimit i test-antenësështë identik për të dy rastet edhe kur antena është në modintransmetues, edhe kur është në modin pranues. Meqërast,mund të masim diagramin e rrezatimit të test-antenës vetëmnë modin pranues.

Test-antena rrotullohet me ndihmën e sistemit për pozicionimtë test-antenës. Energjia e pranuar regjistrohet prej secilitpozicion. Në këtë mënyrë, madhësia e diagramit të rrezatimittë test-antenës mund të përcaktohet.

Supozojmë matjen e diagramit të rrezatimit të antenës mikroshiritore “patch”, të cilën e rrezatojmë me valë të rrafshta. Përmes sistemit për pozicionim e rrotullojmë test-antenën dhe në këtë mënyrë fitojmë “prerjet” e diagramit të rrezatimit tre-dimensional.

Fuqia e pranuar në këtë rast paraqet fuqinë nga këndi: (θ,φ) =(90°,90°). E regjistrojmë këtë energji, pastaj e ndryshojmëpozicionin dhe përsëri e regjistrojmë. Vetëm e kemi rrotulluartest-antenën, andaj ajo është në distancë të njejtë nga antenaburimore. Energjia e burimit përsëri vie nga drejtimi i njejtë.

Energjia e pranuar vie në drejtim (θ,φ) = (0°,0°). Kështë me rrotullimin e antenës mund të fitojmë “prerjet” e diagramit të rrezatimit – për shembull, prerja e rrafshit E ose prerja e rrafshit H.

Prerja e “qarkut të madh” bëhet atëherë kur θ = 0° dhe φ lejohettë varioj prej 0° e deri në 360°. Tjetër prerje e zakonshme ediagramit të rrezatimit ) është kur φ është e fiksuar ndërsa θvarion prej vlerës 0° e deri në 180°.

Do të përqendrohemi në matjen e amplifikimit maksimal të një antene – këto të dhëna na tregojnë se sa energji shpresojmë të pranojmë prej valës së caktuar planare.

Mund të masim amplifikimin maksimal përmes Ekuacionit Transmetues të Friis-it dhe një antene me “amplifikim standard”.

Antena me amplifikim standard paraqet një antenë që ka amplifikim saktësisht të njohur si dhe polarizim të njohur (tipik linear).

Llojet më të përhapura të antenave me amplifikim standard janë:

dipoli i hollë gjysëm-valor (thin half-wave dipole antenna) - me amplifikim maksimal 2.15 dB, dhe

antena megafone piramidale (pyramidal horn antenna) - ku amplifikimi maksimal saktësisht mund të llogaritet dhe është në diapazonin prej 15 – 25 dB.

Tx – antena dhënëseRx – antena marrëseR – distanca në mes antenave

PT - fuqia totale e dorëzuar nga antena dhënëse,GT - amplifikimi i antenës dhënëse në drejtim të antenës marrëse,GR - amplifikimi i antenës marrëse,λ – gjatësia valore e valës së pranuar dhe

PR - fuqia e pranuar nga antena marrëse.

Antena me amplifikim standard është përdorur në vend të test-antenës, transmetimi i antenës burimore është me vlerë të caktuar të fuqisë (PT). Amplifikimet e këtyre dy antenave janë saktësisht të njohura.

Fuqinë e pranuar (PR) e kemi të njohur nga fomula transmetuese e Friis-it të dhënë me ekuacionin e mëparshëm.

Nëse e zëvendësojmë antenën me amplifikim standard me test-antenën, atëherë e vetmja gjë që ndryshon nga ekuacioniFriis-it është GR e që paraqet amplifikimin e antenës marrëse.

Tani pa vështirësi mund të llogarisim amplifikimin e test-antenës.

Le të jetë GG amplifikimi i antenës me “amplifikim standard”, PR fuqia e pranuar me amplifikim të antenës në testim, dhe PR2

fuqia e pranuar me test-antenë. Atëherë amplifikimi i test-antenës (GT) (në njësitë lineare) është:

Shprehja e njejtë e shprehur në decibel (dB):

Faza është madhësi relative, andaj duhet matur në raport me ndonjë fazë të fiksuar referente.

Format valore të burimit që e furnizojnë test-antenën mund të maten në bllokun për matjen e fazës.

Blloku krahason pozicionet e maksimumeve dhe minimumeve të sinjalit të ardhur (valës) dhe e përcakton fazën përkatëse për këtë informacion. Antena marrëse zhvendoset dhe në këtë mënyrë përsëritet procesi.

Për të caktuar polarizimin, do të përdorim test-antenën si antenë burimore, dhe një antenë me polarizim linear (kryesisht një dipol gjysëmvalor) si antenë marrëse.

Regjistrohet fuqia në pozitën e fiksuar të antenës marrëse, pastaj rrotullohet rreth boshtit x dhe fuqia përsëri regjistrohet. Kjo bëhet për rrotullimin e plotë të antenës marrëse.

Antena marrëse do të rrotullohet dhe vlera e fuqisë së pranuar do të jetë në funksion të këndit të pranimit. Matja e fuqisë së pranuar bëhet nga çdo kënd i rrotullimit.

Nëse test-antena është me polarizim linear vërtikal, dhe gjithashtu edhe antena marrëse është me polarizim linear vërtikal

Test-antena (antena dhënëse) është me polarizim linear horizontal

Test-antena është me polarizim rrethor, atëherë fuqia e regjistruar do të jetë konstante për çdo kënd të rrotullimit.

Test-antena është me polarizim eliptik , niveli i boshtit = 3 dB, boshti kryesor = 45°

Për përcaktimin e kahjes së rrotullimit duhet të përdorim një antenë me polarizim të djathtë (RHCP) dhe pastaj kjo antenë të shfrytëzohet si antenë marrëse. Rezultati regjistrohet dhe pastaj matja bëhet përsëri me një antenë marrëse që është me polarizim të majtë (LHCP).

Rezultati i rastit të parë duhet jetë shumë më i lartë në krahasim me rastin e dytë kur të dhënat merren nga test-antena me polarizim të djathtë (RHCP). Duke zgjedhur polarizimin në bazë të fuqisë së dhënë që është më e madhe, ana e rrotullimit për polarizimin e dhënë mund të përcaktohet.

Impedanca e një antene duhet të jetë e “afërt” (e përshtatur) me impedancën e linjës transmetuese ashtu që ajo antenë të punoj si duhet.

Matja e impedancës hyrëse në funksion të frekuencës bëhet me Analizatorin vektorial të rrjetit (VNA – Vector Network Analyzer).

Matja në mënyrë alternative bëhet përmes S-parametrit S11 (humbjet kthyese) dhe VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), të cilat janë funksione të varura nga frekuenca.

VNA është e pajisur me një “cal kit” që përmban një qark të përshtatur (50 Ω), një qark të hapur (pa ngarkesë) dhe një qark të lidhur shkurtë.

Matja e impedancës në funksion të frekuencës mund të realizohet edhe me diagramin e Smith-it (figura).

Gjithashtu , vlera absolute e impedancës caktohet duke matur VSWR, pasi VSWR është funksion i vlerës absolute të koeficientit të reflektimit (Γ).

Pamundësia për matje precize të antenave në ndonjë objekt me dimenzione të mëdha dhe në kushte të botës reale.

Matjet e tilla mund t’i realizojmë në modelin e shkallëzuar

Nëse monopol antena është e montuar mbi një aeroplan me gjatësi 30 m, e cila punon në frekuencë 300 MHz ( λ=1m), atëherë modeli i aeroplanit në të cilin realizohen matjet do të jetë 3 m i gjatë, ndërsa frekuenca me të cilën punohet tash duhet të jetë 3 GHz (λ=0,1m).

Me rëndësi është se gjithashtu përçueshmëria specifike duhet të rritet me faktorin e shkallëzimit.

Matjet në antena janë më se të nevojshme përpërcaktimin e parametrave më të rëndësishëm që ekarakterizojnë një antenë, qoftë ajo antenë dhënëse apomarrëse. Parametrat tipik të antenave janë amplifikimi,diagrami i rrezatimit, polarizimi dhe impedanca.

Teknikat e aplikuara për matje në antena i referohentestimit të antenave për të siguruar që antena i përmbushspecifikimet ose thjeshtë specifikimet që e karakterizojnëatë.