Jak mogę poprawnie przetestować antenę PCB mojego urządzenia?

Jestem w trakcie testowania urządzenia Z-Wave , które stworzyłem za pomocą anteny PCB. Chcę się upewnić, że antena ma dobry zasięg, a generowana siła sygnału jest wystarczająco silna i porównywalna z podobnymi urządzeniami w terenie.

Jak mogę prawidłowo przetestować zasięg mojego urządzenia?

Możesz użyć analizatora widma, aby upewnić się, że:

• Antena emituje z prawidłową częstotliwością (zakresem).
• Moc wyjściowa jest oczekiwaną (obliczoną teoretycznie) mocą wyjściową (lub jest wystarczająco bliska).

Wyższa wersja analizatora widma (w tym analizator współczynnika błędów bitowych) może pomóc w dalszym upewnieniu się, że nie tylko antena, ale także kodowanie jest prawidłowe.

Istnieją dwa główne podejścia do charakteryzowania anteny i jej skuteczności w systemie, free spaceoraz in-situ. Pierwszy zapewni najlepszą linię bazową, jest mniej podatny na szumy pomiarowe (szczególnie jeśli masz dostęp do dużej komory bezechowej) i prawdopodobnie najlepiej sprawdza się przy wybieraniu między potencjalnymi wariantami anteny. In-situpomiary są znacznie mniej jednoznaczne, ale pozwalają sprecyzować możliwy scenariusz działania i wykluczyć głupie błędy (takie jak zapominanie, że końcowe urządzenie ma przewodzącą obudowę).

Oba podejścia wymagają pary nadawczo-odbiorczej. Jedno lub oba mogą być prawdziwymi urządzeniami, propagacja jest przemienna. Zachowaj ostrożność przy stosowaniu reprezentatywnych zasilaczy i autonomicznej pracy na prawdziwym urządzeniu testowym. Jeśli podłączysz kable zasilające lub szeregowe, stają się one częścią systemu antenowego.

Dobrą alternatywą dla analizatora widma jest radio programowane. Niektóre klucze sprzętowe USB-DVBTV mogą być używane przy bardzo niskich kosztach. W tym scenariuszu nie powinieneś się przejmować wiernością sygnału, wystarczy prosta siła sygnału.

Idealnie będziesz wystarczająco blisko, ponieważ nieskorygowany poziom błędu nie jest użyteczną miarą. Niezależnie, powinieneś zrozumieć, w jaki sposób siła sygnału, nieskorygowany poziom błędu i wydajność systemu są powiązane z ustaleniem, do którego punktu operacyjnego dążysz.

W przypadku pomiarów wolnej przestrzeni idealnie byłoby być na otwartym polu, wolnym od linii energetycznych i struktur odblaskowych przez wiele 10 metrów. Umieść tester na drewnianym stojaku i obserwuj go z odległości 5-10 metrów (przynajmniej kilka długości fali). Obróć go we wszystkich kierunkach i zmierz. Powtórz z urządzeniem porównawczym, powtórz z innymi wariantami, na których Ci zależy. Antena kierunkowa o częstotliwości będącej zwykle przedmiotem zainteresowania jest zwykle używana na jednym końcu zakresu testowego, co usuwa pewne zmiany wynikające z lokalizacji testowej (i twojej obecności w pobliżu tego końca)

W przypadku pomiarów in situ ważne jest wypróbowanie jak największej liczby realistycznych wdrożeń. Idealnie byłoby uruchomić urządzenie z urządzeniem, z jakością sygnału rejestrowaną na urządzeniu. Poszukaj najgorszych możliwych scenariuszy - użytkownicy końcowi prawdopodobnie znajdą jeszcze gorsze.

W razie wątpliwości skonsultuj się z placówką testową EMC. Często są w stanie skonsultować, na przykład, weryfikację twojego podejścia za pomocą niektórych pomiarów punktowych. Dzięki niestandardowej antenie zapewne będziesz potrzebować ich usług później.

Aby poprawnie przetestować antenę co najmniej, wymagane są następujące elementy

• Antena źródłowa o znanym wzorze i nadajnik, taka jak generator sygnału RF, wytwarzają znane sygnały
• Antena testowa z systemem odbiornika mierzy i monitoruje odbierany sygnał RF. W takim przypadku można zastosować urządzenie z-wave.
• Testowana antena (AUT) musi być testowana jako funkcja kąta. Do obrócenia AUT względem systemu źródłowego należy użyć systemu pozycjonowania.

Poniżej znajduje się prosty schemat ilustrujący powyższe.

_{Kliknij na obrazek, aby zobaczyć większą wersję.}

Powyższa konfiguracja pomoże przetestować AUT zarówno nadajnik, jak i odbiornik.

Należy wybrać następny zestaw zakresów odpowiedni dla aplikacji. Najczęstsze z nich to

Zwiększony zasięg (wolna przestrzeń)

Testowanie wolnej przestrzeni dzieli się czasem na testy zewnętrzne i wewnętrzne. Do testów w pomieszczeniach komora bezechowa będzie działać bardzo dobrze.

_{Kliknij na obrazek, aby zobaczyć większą wersję.}

Kompaktowe zakresy

Warto rozważyć wstępne testowanie kompaktowego zakresu. W najprostszym z parabolicznych reflektorów służy do stworzenia fali płaskiej odpowiedniej do wykonania niezbędnych pomiarów. Poniżej znajduje się szczegółowy przykład.

_{Kliknij na obrazek, aby zobaczyć większą wersję.}

Po określeniu wyposażenia i możliwej konfiguracji testu należy ocenić podstawy anteny. Poniżej znajduje się lista do rozważenia

• Wzorce promieniowania (zysk i wydajność)
• Impedancji ( V yjście Output Napięcie S tanding W ave R tio)
• Pasmo
• Polaryzacja

Referencje:

• Wprowadzenie do pomiaru anteny
• Projektowanie i ocena zakresu anten
• Pomiary anteny
• Przewodnik po wyborze anteny
• Procedury testowe do implementacji dynamicznego wyboru częstotliwości (DFS) w paśmie 5GHz