« به نام خدا »

پارامترهای آنتن اندازه گیریموضوع :

مقدمه :

از توضیحاتی درباره مفاهیم اولیه و پارامترهای خالصه ای در این گزارش سعی بر آن بوده است

گین ، پترن ، افت برگشتی ، عملی اندازه گیری پارامترهای آنتن نظیر روشهای اساسی آنتن و

شرایطی که در آن محیط آنتن تحت تست و همچنین یتممنحنی گراف اسیحاتی راجع به توض

آنتن مرکز تکتا و ه گیریزبررسی می شود ارائه شود ، در تکمیل این گزارش از روشهای اندا

همینطور دانشگاه های مختلف و مقاالتی که در این مورد نوشته شده اند استفاده شده است.

، در بسیاری حالتها اندازه گیری های دقیق برای تثبیت کارایی عملی آنتنها ضروری می باشد

خواص آنتن می تواند بطور تئوری با دقت خیلی زیاد محاسبه شود اگرچه اغلب مدل کردن محیط

مورد استفاده خیلی مشکل است حتی اگر خواص آنتنهای ایده آل بتواند محاسبه شود کارایی

کنترل شود زیرا بخاطر اثر تلرانس ساخت و در برخی دنیای واقعی باید توسط اندازه گیریآنتنهای

یش بینی شده اند کار نخواهند کرد لذا در این جزوه حاالت خطاهای ساخت به همان صورتی که پ

آنتنها نظیر اندازه گیری پارامترهای مختلف ، گین ، روشها و تکنیکهایی جهت اندازه گیری تجربی

رن ، امپدانس ، پالریزاسیون و غیره بررسی شده اند.پت

گزارش از چهار بخش اصلی زیر تشکیل شده است:

مفاهیم اولیه و تعریف پارامترهای اصلی آنتن-1

روشهای اندازه گیری و شرایط آن-2

های آنتنمنابع خطا در اندازه گیری -3

عملی اندازه گیری پارامترهای آنتن روشهای-4

بخش اول :

:مفاهیم اولیه و تعریف پارامترهای اصلی آنتن

ک آنتن رادیویی بصورت یک سازه ناحیه گذری بین یک موج هدایت شده و یک موج ی

فضای آزاد یا برعکس تعریف شود. و به زبان ساده آنتنها الکترونها را به فوتونها یا بالعکس

فوتونها را به الکترونها تبدیل می کنند.

همه آنتنها از اصل تولید تشعشع ) که از بار الکتریکی دارای شتاب تشعشع تولید می شود.(

پیروی میکنند که معادله آن بصورت زیر میباشد:

İL=Qů معادله تشعشع پایه

İ =متغیر با زمان جریان ،A

Lطول عنصر جریان بر حسب متر= m

Qبار بر حسب کولن = c

Ůاست بار =تغییر زمانی سرعت که برابر شتاب m

و همینطور شکل باال تبدیل موج هدایت شده یک بعدی به موج فضای آزاد راتوسط آنتن فرستنده

نشان می دهد که به این تبدیل موج فضای آزاد به موج هدایت شده توسط آنتن گیرنده را

درواقع زمانی که ناحیه ترانزیسیون آنتن گفته می شود که در شکل مشاهده می شود. ،تبدیالت

فاصله جداره موجبر از هم حدود یک طول موج یا بیشتر شد موج شروع به تشعشع می کند.

پترن:

پترنهای تشعشعی کمیتهای سه بعدی از تغییر میدان یا توان ، متناسب با مربع میدان در تابعی از

و پترن دارای پرتوی ) گلبرگ ( اصلی خود ) تشعشع حداکثر ( هستند. φو θ کروی مختصات

پرتوهای فرعی ) کناری و عقبی ( در سایر جهات است.

یا چگالی prعبارت از بردار پوئینتینگ φیا θدر شعاع ثابت به صورت تابعی از prنموداری از

) نسبت زمانی جریان انرژی بر واحد سطح عبارت است توان که معموال پترن توان نامیده می شود.

(از بردار پوئینتینگ یا چگالی توان

پترن توان در مختصات سه بعدی برای یک منبع ایزوتروپیک یک کره می باشد. منبع ایزوتروپیک

ن آنتن ها دارای خواص حتی ساده تری بسیار ساده بوده ولی از نظر عملی قابل پیاده سازی نیست.

جهتی هستند، یعنی در بعضی از جهات نسبت به نقاط دیگر انرژی بیشتری تشعشع می کنند که به

آنها منبع غیر ایزوتروپیک می گویند.

:شدت تشعشعی

توان تشعشع شده از یک آنتن در واحد زاویه فضایی ،شدت تشعشعی خوانده میشود.

:دایرکتیویته

، دایرکتیویته یک آنتن برابر نسبت چگالی توان حداکثر از مهمترین پارامترهای یک آنتن هستند

P(θ,φ) )می باشد. به مقدار متوسط آن روی کره ای در میدان دور آنتن )واحد وات بر متر مربع

بنابراین :

D = ( )

( ) دایرکتیویته آنتن

دایرکتیویته یک نسبت بدون واحد بزرگتر از یک است.

گین آنتن :

بخاطر مربوط به کارایی آنتن می باشد و گین یک آنتن یک کمیت عملی یا واقعی بوده که

کمتر از دایرکتیویته که از آن به افت های آنتن یاد می شود، در آنتن و دالیل دیگرتلفات اهمی

که تشعشع نکرده آنتن،از قدرت تغذیه شده به فرستنده ، این تلفات بخشی در حالت آنتن می باشد.

ولی سازه آنتن را گرم می کند، است . عدم تطبیق در تغذیه آنتن نیز می تواند گین را کاهش دهد.

نسبت گین به دایرکتیویته ضریب بهره آنتن است :

G = KD 0≤K≤1 K ضریب بهره آنتن

همیشه Gمی تواند نزدیک به یک باشد. در عمل Kدر بسیاری از آنتن های با طراحی خوب ،

به فرض کامل بودن شود. Dبوده و در حالت ایده آل حداکثر مقدار آن می تواند برابر Dکمتر از

گین را تطبیق هرگونه اختالفی بین بهره و خاصیت جهتی را می توان به افت های آنتن نسبت داد.

( ، با یک آنتن مبنا با گین معلوم ، AUTنتن مورد تست )می توان با مقایسه چگالی توان حداکثر آ

نظیر یک دیپول کوتاه ، اندازه گیری نمود.

G = ( )

( ) * G (source)

تذکر:

یک مدل مرجع تئوریک برای آنتن مرجع غالبا یک آنتن نیم موج خطی نظیر دایپول می باشد.

آنتن های ایزو تروپیک هستند که میزان تشعشع آنها در تمام جهت ها )سه بعد( یکسانآنتن ها،

است.

منبع ایزوتروپیک:**

تشعشع کند یک منبع ایزوتروپیک نامیده می منبعی که در تمام جهات بطور یکنواخت انرژی

.می باشد φو θمستقل از prبرای چنین منبعی ، مولفه شعاعی بردار پوئینتینگ شود.

تذکر:

و برای می باشد λآنتن دیپول، آنتن های میله ای که طول آنها مضربی از نصف طول موج الندا

گیگا هرتز مناسب می باشد. و شکل آن بصورت زیر می باشد: 3فرکانسهای کمتر از

میدان دور و نزدیک:

نزدیکی آنتن مطرح می باشد این نواحی شامل ناحیه میدان نزدیک چندین ناحیه میدان تشعشعی در

. حیه میدان دور یا فران هوفرهستندراکتیو ) کره رادیان ( ،میدان نزدیک تشعشعی یا ناحیه فرنل و نا

تنزل ام rطبق شکل زیردر ناحیه میدان دور یک آنتن میدان الکتریکی و مغناطیسی به نسبت یک

از آنتن می باشد. تغییرات گوشه ای میدان به فاصله بستگی ندارد.فاصله rمی یابد که

در ناحیه میدان نزدیک تشعشعی، وابستگی زاویه ای و شعاعی میدان در این ناحیه بطور پیچیده ای

با فاصله در این ناحیه ارتباط دارد که معادالت ریاضی پیچیده ای جهت تعیین میدان در این ناحیه

می طلبد.

میدان نزدیک راکتیو، که ناحیه میدان ناپایدار نیز می گویند از سطح آنتن شروع شده تا در ناحیه

از آنتن می باشد. λ1 به فاصله یک طول موج

بخش دوم :

:خواص تشعشعی )پترن( آنتن شرایط اندازه گیری

میدان -نتن نظیر پترن دورگیری برای آنتن ، اندازه گیری خواص تشعشعی آمعمولی ترین اندازه

کار گذاشتن یک آنتن منبع فرستنده یا گیرنده نسبت به آنتن ،می باشد. اصول اولیه جهت این کار

سپس گرفتن تعدادی نمونه از پترن است مکانهای مختلف معموال از AUT اندازه گیری تحت

باید تنها یک مسیر سیگنال بین دوران آنتن تحت تست حاصل می شود. برای اندازه گیری دقیق

، شبیه اتاق سکوت آنتن تحت بررسی و آنتن منبع باشد این شرط تنها در یک محیط بدون انعکاس

و تعریف ک فضای آزاد می تواند احراز گردد. ) در فصول بعد به) اتاق بدون انعکاس( یا در ی

بررسی شرایط اتاق شیلد خواهیم پرداخت.(

به عنوان گیرنده عمل AUT در اندازه گیری پترن معموال سهل تر آن است که آنتن تحت آزمایش

فرستنده در تحت روشنایی مناسبی از یک آنتن فرستنده قرار گرفته است آنتن کند که طبق شکل

روی میله ای عمودی بوسیله میله تکیه گاه AUT محل ثابتی قرار می گیرد و آنتن تحت آزمایش

آنتن دوران می کند به فرض اینکه هر دو آنتن تقریبا پالریزاسیون خطی داشته باشند پترن با دوران

.هر دو آنتن افقی باشند اندازه گیری می شود که میله تکیه گاه آنتن

شرایط اندازه گیری:

طبق قضیه هم پاسخی می تواند هم بصورت آنتن گیرنده و هم بصورت AUT آنتن تحت بررسی

آنتن فرستنده عمل کند.

دو پیامد مهم این اصل در اندازه گیریهای آنتن به صورت زیر می باشد:

پترن های یک آنتن در حالت فرستندگی و گیرندگی یکی است.-1

هر دو جهت یکی است.قدرت عبوری در -2

در اصل فوق بخصوص در حاالتی که آنتن تحت بررسی بخشی از یک وسیله بزرگتر که به عنوان

گیرنده یا فرستنده عمل کرده لذا جهت سیگنال را تعریف می کند مفید است.

شرایط برقرار بودن اصل هم پاسخی:

تعویض شده با هم دارای در پایانه های آنتن های (emfs ) نیروهای محرکه الکتریکی-1

فرکانس مشابه هستند.

است. ) میزان تشعشعات در همه جهات یکسان میباشد.(محیط خطی،غیر فعال و ایزوتروپ-2

قدرت عبوری تنها برای امپدانس های تطبیق شده یکی می باشد.-3

آنتن تحت در اندازه گیریهای دقیق استاندارد شرط اول بایستی همیشه برقرار باشد شرط دوم اگر

شامل هیچ جزء فعال یا فریتی نباشد همیشه برقرار است و شرط سوم که مشکل ترین AUT تست

می تواند در اندازه گیریها منجر به اختالل در اصل هم پاسخی باشد. شرط می باشد

است واضح است که اندازه گیری نیز اغلب همیشه توجه ما به خواص تشعشعی در میدان دور

محلی در میدان دور انجام می گیرد.معموال در

اندازه گیری میدان دور دارای چندی مزیت می باشد:

پترن میدان اندازه گیری شده برای هر فاصله در ناحیه میدان دور صحیح است تنها تبدیل ساده -1

الزم است. ام r شدت میدان متناسب با یک

توان )دامنه( مورد نیاز است.اگر پترن توان مورد نظر باشد تنها اندازه گیری -2

نتیجه خیلی حساس به تغییرات محل مرکز فاز آنتنها نبوده و لذا دوران آنتن تحت تست موجب -3

خطاهای چشمگیر نخواهد شد.

تزویج و انعکاسات چندگانه بین آنتنها چشمگیر نیست.-4

الزمه داشتن فاصله زیاد بین آنتنها است که به روشهای از معایب اصلی اندازه گیری میدان دور

اندازه گیری آنتنهای با ابعاد بزرگ منجر می شود.فاصله می تواند به اندازه ای بزرگ باشد که

نتوان آن را در یک اطاق بدون انعکاس اندازه گیری نموده و منجر به تلفات زیاد اتمسفریک

یشات در ناحیه میدان نزدیک تشعشعی بوده که در آن از در این حالت نیاز به انجام آزماشود.

روشهای اندازه گیری میدان نزدیک ذکر شده بکار می رود. ناحیه میدان نزدیک راکتیو بندرت

جهت اندازه گیری های آنتن استفاده می شود به دلیل اینکه این ناحیه خیلی نزدیک آنتن تحت

قابل بوجود آمده از تزویج بین آنتنها اندازه گیری را تست قرار داشته و بخاطر اینکه امپدانس مت

.پیچیده می کند

بخش سوم(

منابع معمول خطا در اندازه گیری های آنتن :

خطا به یک سطح قابل قبول هر کمیت اندازه گیری دارای یک حاشیه خطاست برای کاهش این

حرانی خطا باید شناسایی شوند.منابع ب

خالص ) فاز و دامنه یکنواخت ( یک میدان آزمایش ایده آل برای اندازه گیری یک موج مسطح

پترنهای میدان دور است با این حال انحرافات از موج مسطح خالص بطور اجتناب ناپذیری وجود

دارد : فاصله ناکافی بین آنتنها ، انحنای فاز و تغییر تدریجی دامنه را سبب شده ، انعکاسات

دامنه و فاز را بوجود می آورند. انحنای فاز و تغییر تدریجی دامنه می تواند دارای اطراف ، رایپلاز

یک اثر چشم گیر در پرتوی اصلی بوده ، در حالی که رایپل ها می توانند موجب خرابی در دقت

اندازه گیری های پرتوهای کناری شوند این اشکاالت میدان اندازه گیری مصنوعی بوده و غیرقابل

از خطاهای آنتن هستند. و بنابراین ارزش دارد که با صرف هزینه و تالش آنها را کاهش تشخیص

دهیم .

تزویج به میدان نزدیک راکتیو خطای ناشی از تنظیم جهت آنتن ، وجود سیگنالهای تداخلی ،

یع خطا در اندازه گیربسایر مناغیره اثرات اتمسفر ، نشتی و تشعشع کابلها ، خطاهای دستگاهها و

های آنتن هستند.

الف( خطای فاز و تغییر تدریجی ناشی از فاصله اندازه گیری محدود:

فرض می کنیم که آنتن تحت تست آنتن مسطحی است که یک موج رسیده از طرف محور

پرتوی اصلی دریافت می کند. اگر فاصله اندازه گیری خیلی کم باشد میدانهای دریافت شده

با هم همفاز نبوده و در نتیجه یک خطای فاز وجود خواهد AUT توسط قسمتهای مختلف آنتن

است . با دو برابر 2222اختالف فاز بین لبه دهانه و مرکز λ/ 2در مرز میدان دورداشت.

کردن فاصله اندازه گیری این خطای فاز نصف خواهد شد.

کناری بزرگتر از حالت ه گیری شده کوچکتر شده و سطح پرتوهای زدر اثر خطای فاز ، گین اندا

برای اندازه همچنین صفرهای پترن تشعشعی پوشانده خواهد شد.موج مسطح ایده آل خواهد بود.

2D^2/λدسی بل ( فاصله 30-کناری کم ) پائینتر از حدود -گیری آنتنهای دارای سطوح پرتوی

کمتر از گین واقعی دسی بل 0200حدود در این فاصله گین اندازه گیری شده معموال کافی است

میدان دور است اگر فاصله اندازه گیری کوتاهتر شود خطاهای اندازه گیری به سرعت زیاد شده و

نزدیک با پرتوی اصلی مخلوط شده و به شکل شانه های آن ظاهر شده یا کال از ی کناریهاپرتو

بین می روند.

ب( انعکاسات:

، ایجاد و امواج انعکاسی در ناحیه اندازه گیری انعکاسات از اطراف به علت تداخل موج مستقیم

طول رایپل به دلیل انکه اختالف طول مسیر تغییرات میدان ) رایپل های دامنه و فاز ( می کنند.

.امواج به صورت تابعی از موقعیت به سرعت تغییر می کند می تواند حدود طول موج باشد

نه توانهای آنها ، حتی امواج برگشتی کوچک می به دلیل آنکه میدانهای امواج جمع می شوند و

توانند ایجاد خطاهای اندازه گیری بزرگ نمایند.

در روشهای اندازه گیری فضای آزاد ، امواج از زمین و اشیاء نزدیک نظیر درختان و ساختمانها

ن انعکاسات از دیوارها ، کف و سقف هستند.همچنیدر اتاقهای بدون انعکاس انعکاس می یابند.

.انعکاسات از سازه های پایه نگهدارنده آنتن و انکاسات متوالی بین آنتنها می تواند چشمگیر باشد

ج(سایر منابع خطا:

تزویج با میدان نزدیک راکتیو در فرکانسهای پائین چشمگیر می باشد ) فاصله بیشتر از ده برابر -1

طول موج تزویج قابل چشم پوشی است(

از تنظیم نبودن جهت آنتن، در واقع بی دقتی در تنظیم جهت آنتن منبع لف ناشی خطاهای مخت-2

می تواند خطای دامنه ناحیه اندازه گیری را افزایش داده و باعث عدم تقارن روشنایی دهانه شود.

باالخص در روشهای اندازه گیری میدان فضای آزاد، می سیگنالهای تداخلی ساخت دست بشر -3

ه تداخل ایجاد کتد.تواند در حساسیت گیرند

تغییرات ضریب درفاصله اندازه گیریهای بزرگ ، اثرات اتمسفر می تواند قابل مالحظه باشد.-4

شکست می تواند موجب انتشار از نوع چند مسیره و نوسانی شود.

استفاده نادرست از کابلها می تواندایجاد خطا کند . کابلها که دارای شیلدینگ ناکافی هستند -2

توانند نشت کرده وبه عنوان آنتن عمل کنند.می

در اندازه گیری های گین عدم تطبیق امپدانس بین آنتنها و دستگاهها می تواند ایجاد خطاهایی -0

کند.

غیر ایده آل بودن فرستنده و گیرنده و دستگاههای گرداننده می توانند ایجاد خطا نماید. -7

روشهای اندازه گیری آنتن ها:

ها در میدان دور کار می کنند مایلیم در این حد کارایی یک آنتن کلی از آنجا که اکثر آنتنبطور

( با فاصله ای sourceرا بدانیم. در اندازه گیری میدان دور ساده آنتن تحت تست از آنتن منبع )

می باشد قرار می گیرد. آنتنهای کوچک می توانند در یک فضای بسته در λ/ 2که حداقل

شرح داده خواهد شد اندازه گیری شوند . اغلب الیک اتاق بدون انعکاس که شرایط آن مفص

دور دارای ابعاد فیزیکی فضای باز بزرگ هستند در فرکانس –اگرچه روشهای اندازه گیری میدان

بزرگ ( λ. ) طول موج الندا پائین انعکاس از زمین نمی تواند حذف شود

موج مستقیم و موج انعکاس در وضعیت کنترل شده ای تداخل می کننددر روشهای انعکاس زمین

، روش اندازه گیری میدان یکپارچه و میدان نزدیک مساله اندازه بزرگ مطرح نبوده و تجهیزات

اندازه گیری می تواند در فضای بسته مستقر شود. برای اندازه گیری آنتنهای موج میلیمتری و زیر

ل میدان دور چندین کیلومتر یا بیشتر استفاده از یک روش اندازه گیری میلیمتری بزرگ با فواص

آنتن یکپارچه یا روش اندازه گیری میدان نزدیک یک ضرورت است.

اینکه چه نوع روشی مناسبتر برای اندازه گیری یک آنتن است اساسا بستگی به اندازه ابعاد فیزیکی

برخی اوقات بهترین ایستگاه اندازه گیری محیطی است که دارد.( λ طول موجو فرکانس آنتن)

اده از برای آنتنهای ثابت بسیار بزرگ اندازه گیریها می توانند با استف آنتن در آن استفاده می شود.

یک وسیله هوایی انجام شود . منابع رادیویی ماهواره ها و کیهانی می توانند برای برخی از اندازه

گیریها استفاده شود.

الف( روشهای اندازه گیری در ارتفاع :

روش ساده اندازه گیری میدان دور یک روش اندازه گیری در ارتفاع می باشد. آنتنها در

در اغلب ارتفاع باال روی دکلها ، ساختمانها یا تپه ها برای کاهش اثرات محیط قرار می گیرند.

اگر آنتن منبع نزدیک ی کند.ه عنوان یک آنتن گیرنده عمل مب AUT حاالت آنتن تحت تست

زمین بوده و آنتن تحت تست روی یک دکل باشد، به این روش ، روش اندازه گیری اریب

می گویند.

میزان فاصله در این روش معموال با ضابطه میدان دور تعیین می شود ، برای اندازه گیری

تواند نیاز باشد. عرض می λ/ 2 پائین ، حتی فواصل بیشتر از –کناری –آنتنهای پرتوی

مکان اندازه گیری بایستی کافی برای قرار گرفتن پرتوی اصلی آنتن منبع در داخل آن باشد. در

هر حال ، سطح زمین الزم برای یک آزمایشگاه اندازه گیری وسیع و به طور غیر عملی بزرگ

با فاصله کوتاهتر استفاده ه باشد ، بنابراین ، باید یک روش اندازه گیری بوده و می تواند پر هزین

شود.

ارتفاع آنتنها و پترن آنتن منبع بایستی طوری انتخاب شوند که پرتوی اصلی آنتن منبع ، زمین

بین آنتنها را روشن نکند.

ب(روشهای اندازه گیری انعکاس از زمین:

و پائینتر ، به دلیل نیاز به یک آنتن منبع جهتی خیلی بزرگ ، حذف VHFدر فرکانس

زمینی مشکل بوده و روش اندازه گیری انعکاس از زمین بکار برده می شود.انعکاسات

آنتنها باالی یک سطح انعکاسی با ) یا بدون ( شبکه زمین بافته شده قرار می گیرند، انعکاس از

زمین اینطور به نظر می رسد که از تصویر منبع آمده باشد. منبع حقیقی و مجازی با یکدیگر

پترن تداخلی می کنند و آنتن تحت تست در محل نوک اولین پرتوی پترن تداخلی قرار ایجاد

این پرتو دارای توزیع دامنه پهن است . با در نظر گرفتن اینکه تصویر منفی است داده می شود.

است نوک اولین پرتو در ارتفاعی برابر مقدار زیر -1، یعنی ضریب برگشت سطح برابر

خواهد بود:

HR =

که در آن

λ= طول موج بر حسب متر

Rفاصله بین آنتن ها بر حسب متر =

HTارتفاع آنتن منبع بر حسب متر =

است . بنابراین ، ارتفاع آنتن منبع این معادله بیان می کند که ارتفاع ایده آل تابعی از طول موج

می تواند برای هر فرکانس اندازه گیری نیاز به تنظیم داشته باشد. برای اطمینان از AUTیا

باشد. D 3.3بایستی حداقل AUTاست ارتفاع db 0.25اینکه تغییر دامنه تدریجی کمتر از

ج( اتاقهای بدون انعکاس و مواد جاذب :

یک اطاق بدون انعکاس یک فضای آزاد بدون انعکاس را شبیه سازی کرده و تمام انواع

دیوارها، سقف و می سازد.اندازه گیریهای آنتن را در محیط آزمایشگاهی کنترل شده مقدور

امل با ماده جاذب پوشانده می شود.کف یک اتاق بدون انعکاس بطور ک

ایش خیلی بهتر از روشهای اندازه گیری فضای باز از در یک اتاق بدون انعکاس ، محیط آزم

اطاقهای شیلد ایزوالسیون با شیلد کردن افزایش می یابد. سیگنالهای تداخلی ایزوله می شود.

شده همچنین مناسب برای اندازه گیریهای سازگاری الکترومغناطیسی هستند.

دور آنتنهای کوچک استفاده اتاقهای بدون انعکاس می توانند برای اندازه گیری های میدان

اغلب دیوار انتهایی می تواند باز شده و اتاق بدون انعکاس میتواند با یک فضای باز شوند.

صل میدان یکپارچه و در فواآنتنهای بزرگ می توانند با تجهیزات اندازه گیری ترکیب شود.

شوند.های بدون انعکاس نصب می شوند، اندازه گیری نزدیک که معموال در اتاق

مواد جاذب:

مواد جاذب بخشی از تکنولوژی آنتن هستند. آنها ، هم در تجهیزات اندازه گیری و هم به

در عقبی استفاده می شوند. –کناری و تشعشع پرتوی –عنوان عناصری برای کاهش پرتوی

واقع یک جاذب ایده آل برای امواج تابیده شده یک تطبیق امپدانس را در همه فرکانسها و

زوایای تابش تامین می کند.

جاذبهای باند وسیع استفاده شده در اتاقهای بدون انعکاس معموال از فوم پلی اورتان حاوی بار

گوه ای آن بطور وسیعی استفاده می شود.شکلهای هرمی و کربن ساخته می شود.

استفاده از مواد اذبهای شبکه های سالیسبری و جومن ، با اههای دیگر برای ساختن جاذبها ، جر

مغناطیسی دارای تلفات هستند.

:بدون انعکاسانواع اتاقهای

اتاق مستطیلی زیراتاقهای بدون انعکاس معموال مستطیلی با تغییر ابعاد تدریجی هستند. شکل

را نشان می دهد. دیوارهای انتهایی و قسمتهای مرکزی دیواره های کناری ، کف و سقف با

آنتنها در سایر قسمتها با جاذبهای گوه ای پوشانده شده اند. جاذبهای هرمی پوشیده شده اند.

است و آنتن منبع نزدیک به یکی از دیوارهای انتهایی خط وسطی اتاق قرار داده می شوند ،

آنتن تحت تست با فاصله کمی بیشتر ، از دیوار دیگر قرار گرفته است. ناحیه اندازه گیری که

در آن انعکاسات به حداقل می رسند ناحیه آرام خوانده می شود. ابعاد اتاق بایستی طوری باشد

سات درجه باشد. در زوایای بزرگتر ، انعکا 00که زاویه تابش روی دیوارهای کناری کمتر از

بزرگ خواهند بود. عموما نسبت طول به عرض یا ارتفاع برابر دو به یک است. آنتن منبع

بایستی طوری انتخاب شود که پرتوی اصلی آن دیوارهای کناری، سقف و کف را روشن

نکند.

در فرکانسهای پائینتر از حدود یک گیگا هرتز اتاق مستطیلی دارای جاذبهای با ابعاد منطقی ،

بهتر کار خواهد کرد.یک سطح انعکاسات باال است. لذا یک اتاق با تغییر ابعاد تدریجی دارای

و در اتاق مورد نظر انتن منبع نزدیک راس بخش تغییر یافته تدریجی بوده موردنظر طبق شکل

اختالف فاز موج مستقیم و انعکاسات انعکاسات بوجود آمده نزدیک منبع واقع می شوند.

بوجود آمده به آهستگی در ناحیه آرام تغییر یافته که منتج به یک جبهه موج مسطح تر از

حالت یک اتاق مستطیلی می شود.

در فرکانسهای باالتر ، منبع از راس به بخش مستطیلی نزدیکتر می شود و اتاق بصورت یک

ود.اتاق معمولی مستطیلی استفاده می ش

حال به بررسی شرایط اتاق شیلد دانشگاه تهران می پردازیم :

کانی مجزا تشکیل شده است بخش اول در طبقه فوقانی مآزمایشگاه آنتن دانشگاه که از دو بخش

ست این آزمایشگاه دارای قرار دارد و بخش دوم که اتاق و تجهیزات تست شده در آن واقع شده ا

L 40-20مخروطی شکل باریک شده اند. با مدل (Anechoic chamber)اتاق سکوت

محصول شرکت امرسون و کامینگ می باشد که توسط یک اتاق شیلد مکعب مستطیل به ابعاد زیر

احاطه شده است.

مشخصات الکترومغناطیسی اتاق شیلد:

-MIL-STD استانداردبر اساس اندازه گیری های انجام گرفته توسط کمپانی سازنده که بر مبنای

کمترین میزان ایزوالسیون برای دو اندازه گیری میدان مغناطیسی و انجام گرفته است 285

برای db 78الکتریکی که در نواحی مختلف اتاق شیلد صورت گرفته است به ترتیب بیش از

فزایش کیلو هرتز می باشد. با ا 12برای میدان الکتریکی در فرکانس 130dbمیدان مغناطیسی و

ق شیلد برای اندازه گیری ود این نتایج نشان می دهد که اتافرکانس میزان ایزوالسیون بهتر می ش

های مغناطیسی و الکتریکی بسیار مناسب می باشد نتایج اندازه گیری برای تابش با موج تخت نشان

مگا هرتز 020مگا هرتز و 400مگا هرتز و 000می دهد که میزان ایزوالسیون در فرکانسهای

دسی بل می باشداین نتایج نشان می دهد 103دسی بل و 130دسی بل ، 122به ترتیب بهتر از

که اتاق شیلد برای کاربردهای موج تخت بسیار مناسب می باشد.

گیگا هرتز صورت 10نتایج اندازه گیری برای امواج ماکروویو که برای نمومنه در فرکانس

دسی بل را برای بدترین نقطه اتاق شیلد نشان می دهد که 02ر از پذیرفته است ایزوالسیون بهت

برای اندازه گیری های ماکروویو بسیار مناسب است.

ک با توجه به نتایج اندازه گیری ها و تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه آنتن مذکور ) نتور

را برآورده می MIL-STD-285ن دوبل و..( که کامال ملزومات استانداردآناالیزر و آنتن هور

20کیلو تا 12سازد. این آزمایشگاه توانایی انجام انواع اندازه گیری های شیلدی از فرکانس

گیگا را دارا می باشد 40مگا تا 000گیگا هرتز و اندازه گیری های میدان دور آنتن از فرکانس

مگا نیز موجود می 200نتر تا الزم به ذکر است امکان تست میدان نزدیک آنتن در فرکانسهای پایی

تعیین می شود به positionerق سکوت و فیزیکی آنتن تخت توسط ابعاد اتا باشد .محدودیتهای

کیلوگرم باشد و باید در یک 32طوری که وزن آنتن و ساختار نگهدارنده آن نباید بیش از

مکعب مستطیل با طول و عرض یک و نیم متر و ارتفاع دو متر بگنجد.

محاسبه آنتن های قابل تست در اتاق تست آزمایشگاه آنتن دانشگاه

برای تست آنتن در اتاقهای تست الزم است که آنتن تست شونده و آنتن مرجع فاصله ای بیش از

باید تست fفاصله میدان دور یکدیگر داشته باشند بدین ترتیب برای یک آنتن که در فرکانس

( نمیتواند D( که توسط اتاق تعیین می شود اندازه آنتن مورد نظر )rشود باتوجه به فاصله دو آنتن )

از مقداری بزرگتر باشدکه از ناحیه هاشورخورده شکل یک خارج شود.

می باشد. rبرای مقادیر موجود D: ناحیه هاشور خورده نشان دهنده مقادیر مجاز 1شکل

است که در ناحیه میدان دور یکدیگر قرار می Dو rناحیه هاشور خورده نماینده مقادیری از

را نمایش می دهد. باید توجه داشت که هر کدام از دو آنتن در Dو rگیرند. شکل دو مقادیر

فاصله دور یکدیگر قرار بگیرند.

برای تست آنتن Dو rنمایش مقادیر (2شکل )

از روی رابطه می توان استمتر 5.5 با توجه به اینکه فاصله دو آنتن در اتاق تست دانشگاه

و نیز r/λ=2(D/λ)بدست آورد . با توجه به رابطهمتر را برای همه فرکانسها 121حداکثر اندازه

تست شونده را می توان برای فرکانسهای مختلف حداکثر ابعاد مجاز آنتن r/λ=2(D/λ)^2 رابطه

121گیگا دیده می شود با توجه به حداکثر ابعاد 40مگا تا 400بین 3بدست آورد که در شکل

متر محاسبه شده می توان نتیجه گرفت که جدا از فرکانس کار جاذبهای اتاق تست ماکزیمم

مگا است که در شکل دیده می شود. 000فرکانس کاری اتاق

داکثر ابعاد المان تشعشع کننده در هر فرکانسمحاسبه ح : 3شکل

دور در اتاق بدون انعکاس بدین صورت عمل –ضمن اینکه جهت اندازه گیری گین به روش میدان

میکنند که ابتدا دوآنتن باگین مشخص را در میدان دور یکدیگر قرار داده و ازاین طریق تلفات مسیر و

کنند سپس جای آنتن گیرنده را با آنتن تحت آزمایش ) گین کابل ها و مجهوالت دیگر را تعیین می

نامعلوم ( عوض کرده و گین آن را اندازه گیری می کنند.

شکل زیر نمونه ای دیگر ازاتاق شیلد که از عرض برش خورده است نشان می دهد:

د( روشهای اندازه گیری آنتن یکپارچه :

یک اندازه نامحدود را ، با ایجاد یک جبهه فاز ( ، طول CATRSروش اندازه گیری یکپارچه )

ها بر CATRبا یک رفلکتور ، لنز ، هورن ، آرایه یا هولوگرام شبیه سازی می کند. اغلبمسطح

معموال در فضاهای بسته و در CATRرفلکتور بنا شده اند ، یک اساس یک یا چند ترکیب

بزرگ در فضاهای باز مستقر های خیلیCATRیک اطاق بدون انعکاس نصب می شود ، ولی

هستند.

بنا شده بر پایه یک رفلکتور سهموی با تغذیه خارج از محور ، که موج CATRشکل زیر یک

کروی ایجاد شده توسط تغذیه را به یک موج مسطح در جلوی رفلکتور تبدیل می کند ،

ود یک سوم قطر آن حد نشان می دهد. قطر ناحیه آرام محدود به پراکندگی بوده و اندازه

زه روش اندا الزم در این روش کمتر از توان در به دلیل متمرکز شدن پرتو توانرفلکتور است.

گیری میدان دور است.

انعکاسات اطاق ، تغییر دامنه تدریجی ، پراکندگی لبه ، نشتی تغذیه و عمل تغییر پالریزاسیون

روش اندازه گیری را محدود می کند.برای ساختار با تغذیه خارج از محور ، کیفیت این

زه گیری بایستی با قرار دادن جاذبها بین تغذیه و ناحیه ع مستقیم از تغذیه به ناحیه انداتشعش

اندازه گیری حذف گردد. دقت سطح رفلکتور در فرکانسهای باال بایستی برابر یا بهتر از

100/λ زه گیری می تواند ایجاد رایپل انداده از لبه رفلکتور به ناحیه باشد. امواج پراکنده ش

های بزرگ کند . برای کاهش پراکندگی ، آنتن تغذیه بایستی دارای پترن شکل داده شده

یه ایتغذیه نوع آراباشد هورن های نوع شیاری بطور وسیعی به عنوان تغذیه استفاده می شوند.

دهد . شکل دهی پرتو پیچیده تر بوده ولی امکان کنترل بهتری برای شکل دهی پرتو می

همچنین با تغذیه یک رفلکتور ثانویه با یک آنتن هورن ، می تواند عملی شود.

عالوه بر شکل دهی پرتو ، پراکندگی می تواند با اصالح لبه کاهش داده شود. به سه روش این

کار انجام می شود:

دنده کردن لبه آنتن طبق شکل ..-1

شکل..گرد کردن لبه آنتن طبق -2

تغییر مقاوت تدریجی -3

CATR های دو رفلکتوری در مقایسه با تک رفلکتور ساده برتریهایی دارد: یک ناحیه آرام

بزرگتر برای یک اندازه داده شده برای رفلکتور و حذف پالریزاسیون متعامد.

و( روشهای اندازه گیری میدان نزدیک:

اگر میدان تشعشع شده یک آنتن را روی یک سطح بسته بدانیم میدان در هر نقطه از فضای

. لذا از اندازه گیریهای میدان نزدیک ، مثال می بیرون آن سطح را می توانیم محاسبه کنیم

توان پترن های میدان دور را محاسبه کرد این اساس اندازه گیریهای میدان نزدیک است.

قضیه نمونه برداری ، یک تعداد محدود از نمونه ها برای تعیین بطور کامل میدان : طبق تذکر

، کافی است و نیازی به اندازه گیری میدان بطور پیوسته روی سطح فوق الذکر را نداریم.

میدان نزدیک نسبت به اندازه گیریهای میدان دور: برتریهای اندازه گیریهای

دیک خیلی یکپارچه است لذا آنتنهای که نیاز به فواصل میدان گستره اندازه گیری در میدان نز

دور بزرگ دارند می توانند با روش فضای بسته در یک فضای کوچک اندازه گیری شوند به

شده یک بیان کامل از تشعشع است ، انواع زیاد پارامترهای آنتن دلیل آنکه میدان اندازه گیری

همچنین اندازه گیریهای میدان نزدیک یک وسیله عیبیابی می توانند از داده ها محاسبه شوند.

مثال عناصر معیوب در یک آرایه می توانند به سادگی مشخص شوند. از مفیدی هستند.

آنجائیکه فاز بایستی بطور دقیق اندازه گیری شود ، اغلب روشهای میدان نزدیک به فرکانسهای

گیگا هرتز محدود می شوند. 00پائیین تر از

ندازه گیری میدان نزدیک با جاروب میدان نزدیک به آنتن تحت تست ، روی یک سطح ا

شناخته شده انجام می گیرد. آنتن پروب بایستی کوچک بوده و معلوم با یک آنتن پروب

دارای یک پرتوی پهن باشد ، به عنوان مثال ، از موجبرهای با انتهای باز استفاده می شود.

طول موج از آنتن تحت تست قرار تشعشعی و حداقل با فاصله چند پروب در میدان نزدیک

نقاط نمونه گیری اندازه گیری گیرد. هر دوی دامنه و فاز در دو پوالریزاسیون متعامد درمی

که پترن های از داده های میدان اندازه گیری شده ، پترن میدان دور به همان صورتی شوند. می

ی میدان محاسبه می شوند محاسبه خواهند شد.تئوری از روابط تئوری توزیع ها

دستگاههای مختصات اندازه گیری میدان نزدیک شامل دستگاههای مسطح ، استوانه ای و

، آنتن تحت تست ثابت بوده و پروب کروی هستند. طبق شکلهای زیر ، برای دستگاه مسطح

مناسب هستند. محاسبات حرکت می کند. اندازه گیری های مسطح برای آنتنهای گین باال

ساده بوده و با یک کامپیوتر می تواند بطور سریع انجام شود.

برای دستگاههای استوانه ای آنتن تحت تست چرخیده و پروب روی یک تراک خطی حرکت

می کند. آنتنهای دارای پترن شبیه دیپول می توانند با دستگاه استوانه ای اندازه گیری شوند. در

محاسبات پیچیده تر از حالت مسطح خواهد شد.این حالت

آنتنهای همه جهتی با دستگاه کروی اندازه گیری می شوند. که در آن آنتن تحت تست

ه اند. معمول ترین محاسبات چرخیده و پروب ثابت است . محاسبات به اندازه کافی پیچید

سطح بوده اند.زه گیریهای میدان نزدیک از زمانهای قدیم اندازه گیریهای ماندا

از دیتای اندازه گیری شده ، یک اسپکترام موج مسطح با استفاده از تبدیل فوریه دو بعدی

محاسبه می گردد. اسپکترام موج مسطح به دلیل آنکه شامل مشخصات جهتی و پوالریزاسیون

اسپکترام می تواند با اسپکترام پروب تصحیح شود . این عمل پروب است اعوجاج می یابد .

تصحیح پروب نامیده می شود. پس از تصحیح پروب ، پترن میدان دور ، گین ، پوالریزاسیون

آنتن تحت تست می تواند محاسبه شود.

منابع خطا در تکنیک های میدان نزدیک :

عدم دقت موقعیت پروب ، انعکاسات ، کابلهای متحرک ، غیر خطی بودن گیرنده ، تصحیح

از جمله منابع خطا دراین تکنیک می پروب غیر دقیق ، سطح جاروب محدود شده و غیره

باشند.

که جاروب کننده های مکانیکی ، از ابزار دقیقی که ، اعواج دقت در موقعیت الزم می دارد

و حرارت در آنها حداقل شده است ، تشکیل شده باشند. لیزر ها می تواند برای ناشی از تراش

تواند یم Zاندازه گیری محل پروب استفاده شوند. لذا خطاهای ناشی از عدم دقت در موقعیت

با تصحیح فاز اندازه گیری شده کاهش داده شود. انعکاسات چند گانه بین پروب و آنتن تحت

ب کننده و نگهدارنده ها با جاذبها کاهش داده می شوند.تست با پوشش جارو

تجهیزات:

یک روش اندازه گیری نوع مرتفع را نشان می دهد ، این شکل تجهیزات معمول زیرشکل

، اطاقهای بدون زمینی –با کمی تغییرات برای روشهای اندازه گیری انعکاس همچنین

وسایل مربوط به روشهای اندازه گیری آنتن ، از نوع انعکاس و یکپارچه بکار برده می شود.

وسیع را تجهیزات کاربردی بوده و بایستی امکان اندازه گیری در طول یک باند فرکانسی

هر دو به سبب هم پاسخی ، جهت انتشار سیگنال آنتن تحت تست می تواند به مقدور سازند.

تست به عنوان آنتن گیرنده ، آن است صورت آنتن فرستنده و گیرنده باشد. برتری آنتن تحت

و عملیات آنتن طبق شکل می تواند در یک طرف انجام پذیرد. آنتن منبع که پردازش داده ها

در فرکانسهای پائین تر می تواند یک آنتن لوگ پریودیک بوده و در فرکانسهای باالتر یک

هورن یا رفلکتور باشد.

فرستنده ها و گیرنده ها:

اندازه گیریهای دقیق پترن ، یک فرستنده به قدر کافی قوی و یک گیرنده خوب برای انجام

نیاز است. فرستنده معموال نزدیک آنتن منبع بوده و با کنترل از راه دور است. همچنین

فرستنده بایستی دارای فرکانس پایدار و پوالریزاسیون آنتن منبع نیز از راه دور کنترل می شود.

سیگنال پایدار استفاده از یک عرض باند گیرنده باریک ، که باشد. طیف فرکانسی خالص

منابع سیگنال ساده می برای یک گیرنده حساس یک پیش شرط است ، را ممکن می سازد.

تواند در خیلی از اندازه گیریها بکار برده شود ، ولی سینتی سایزرهای با جاروب فرکانس

رد نیاز ، بهترین هستند.حرفه ای برای کاربردهای اندازه گیری مو

گیرنده بایستی دارای حساسیت بسیار باال و نیز دارای عرض باند باریک برای حذف سیگنالهای

تداخلی بوده و ضمنا دارای طیف دینامیکی وسیع و خطی باشد.

تم های نتورک آناالیزر برداری گیرنده های هتروداین مخصوص اندازه گیریهای آنتن و سیس

(VNA اصالح )یریهای مورد نیاز قابل شده برای کاربری اندازه گیری آنتنها ، برای اندازه گ

دسترس هستند.

دستگاههای گرداننده:

آنتن تحت تست معموال روی یک پایه که دارای دو محور متعامد چرخش است ، قرار داده

می شود. دو نوع دستگاه گرداننده که در شکل هم نشان داده می شود:

گرداننده آزیموت روی ارتفاع دستگاههای -1

دستگاههای گرداننده ارتفاع روی آزیموت-2

دستگاه تغییر وضعیت آنتن شامل موتورهای دی سی یا موتورهای پله ای ، سیستم های سینکرو

و یا انکودر های دیجیتال برای اندازه گیری موقعیت ، یک کنترلر موقعیت و یک نشان دهنده

رخان می توانند در داخل دستگاه قرار گیرند.موقعیت هستند. اتصالهای چ

میزان تحمل بار ، گشتاور و سرعت پارامترهای اصلی دستگاه گرداننده آنتن هستند . برای

اندازه گیری آنتنهای بزرگ و سنگین ، به دستگاه گرداننده قوی نیاز است.

پردازش داده ها:

اندازه گیریهای ساده به صورت دستی انجام می گیرد ولی در اندازه گیریهای پیچیده به دلیل

وجود مقادیر زیاد داده ، اتوماسیون یک ابزار اساسی است. کامپیوترها ، فرستنده ، گیرنده و

دستگاه گرداننده را کنترل می کند خروجی گیرنده به یک رسام پترن مناسب ، بصورت

قطبی داده شده و یا پس از تبدیل به فرمت دیجیتال در حافظه یک کامپیوتر ثبت کارتزین یا

زاویه از همزمان سازها به دست می آید.می شود. اطالعات

توضیحاتی راجع به توان برگشتی و نمودار اسمیت:

خط انتقال ختم شده بدون تلفات :

ZL یک امپدانس بار دلخواه شکل مقابل یک خط انتقال بدون تلفات را نشان می دهد که به

ختم شده است . این مسئله باعث انعکاس موج در خطوط انتقال خواهد شد که از خاصیت های

اساسی سیستم های گسترده می باشد.

شکل ) یک خط انتقال که به امپدانس بار ختم شده است.(

تولید شده Z<0از یک منبع واقع در محور vo فرض می کنیم موج تابشی به شکل

یا امپدانس مشخصه باشد . هنگامی که zoباشد که نسبت ولتاژ به جریان این موج حرکتی

ختم شده باشد که می بایست نسبت ولتاژ به جریان zo≠zl خط انتقال به یک امپدانس دلخواه

انعکاسی با دافعه مناسب موجود باشد کل برای تحقق شرط فوق باید یک موج باشد. zlبار در

ولتاژ روی خط بصورت مجموع امواج تابشی و انعکاسی برابر است با :

V(z) = +

I (z)= ( )

ولتاژجریان روی بار بوسیله امپدانس بار به هم مربوط می شود.

Z=0 → Zl= ( )

( )=

=Zo → دامنه موج انعکاسی =

η=

=

V(Z)= ( + η )

I(Z)=

( + η )

از این معادالت بخوبی مشاهده می شود ولتاژ و جریان برروی خط با استفاده از اعمال قضیه

جمع آثار بر روی امواج تابشی و انعکاسی به دست آمد و این این امواج امواج ایستا نامیده می

مساوی µمساوی صفر باشد موج انعکاسی خواهیم داشت برای آنکه µشود و فقط زمانی که

خط انتقال باشد. به این Z0مساوی امپدانس مشخصه ZLصفر باشد می بایست امپدانس بار

حالت بار تطبیق داده شده به خط گویند. چرا که در آن هیچ انعکاسی از موج تابشی نخواهیم

:داشت

P av=

| |

(1- | | )=

| |

- | | | |

باشد توان تحویلی به µ=1باشد بیشترین توان به بار منتقل می شود ، در صورتی که 0µ=اگر

بار صفر می باشد. ) تمام این بحث ها بر پایه این فرض می باشد که ژنراتور تطبیق داده شده

نداشته باشیم .( z<0و هیچ انعکاس مجددی از امواج انعکاسی در است

ده باشد تمام توان ژنراتور به بار تحویل داده نخواهد شد واین هنگامی که بار تطبیق نش تذکر :

می نامیم و بصورت زیر تعریف می کنیم: RLتلفات را تلفات باز گشتی

RL= -20 log | | db

1) µ=0 بار تطبیق کامل شده → Rl=

2) µ=1 انعکاس کامل → RL=0

و|( ) | =| |ساوی صفر می شود و دامنه ولتاژ خط م µاگر بار تطبیق شده باشد -1

ثابت خواهد بود ) خط امواج تختی (

اگر بار تطبیق شده نباشد حضور موج انعکاسی منجر به امواج ایستا شده و دامنه ولتاژخط -2

ثابت نخواهد بود:

V max = | | ( | |) → SWR=

= | |

| | 1 SWR

V min = | | ( | |)

SWR یک عدد حقیقی است که در حالتSWR=1 .بیانگر یک بار تطبیق یافته می باشد

افزایش خواهد یافت در نتیجه یک V minبه V max نسبت| | که در واقع با افزایش

محکی برای اندازه گیری عدم تطابق به عنوان نسبت موج ایستا بصورت باال تعریف می شود

که توسط دستگاه پاور متر قابل اندازه گیری می باشد.

VSWRاین کمیت همچنین به عنوان نسبت ولتاژ ایستا شناخته می شود و با عالمت اختصاصی

ود. نمایش داده می ش

ر اسمیت:دانمو

نمودار اسمیت یک کمک گرافیکی بسیار مفید برای حل مسائل خط انتقال می باشد این

توسط اسمیت در آزمایشگاه های مخابراتی بل ابداع گردید. نمودار 1030نمودار در سال

( از وسایل آزمایش تجهیزات CADاسمیت بخش مهمی از نرم افزار های طراحی کامپیوتری )

کروویو بود در کنارآن روش بسیار مفیدی برای مشاهده پدیده های خطوط انتقال می یما

می باشد. فرض کنید µنمودار اسمیت در واقع نمودار منحنی قطبی ثابت انعکاس ولتاژ باشد.

بیان گردد آنگاه دامنه µ=| | بصورتز ثابت انعکاس بصورتی قطبی با دامنه و فا

از ≥θ (-180(180+≥( از مرکز نمودار رسم شده و زاویه| | 1) بصورت یک شعاع

( | | 1)بنابراین هر ثابت انعکاس قابل تصوری سمت راست قطر افقی محاسبه می گردد.

بصورت یک نقطه واحد بر روی نمودار اسمیت مشخص می گردد.

بزرگترین مزیت نمودار اسمیت این است که توسط دایره های امپدانس یا ادمیتانس چاپ

شده بر روی نمودار می توان ثابت های انعکاس را به امپدانس های نرمالیزه شده و

نرمالیزه شده که با حروف بالعکس تبدیل کرد . به هنگام بررسی نمودار اسمیت از کمیت

فاده میگردد.کوچک نشان داده می شود است

=z ثابت نرمالیزه کردن معموال امپدانس مشخصه خط می باشد.

مقدار نرمالیزه شده

را نشان می دهد. Zامپدانس

100 ا امپدانس مشخصهتقال ختم شده به امپدانس باری و بیک خط ان :به عنوان مثال

بار را بدست در بار می باشد. امپدانس j0.215=µ + 0.56 دارای ضریب انعکاس

.آورید

پاسخ:

کردهدار مشخص سپس این نقطه را روی نمو → 21 > 0.60 =ضریب انعکاس در مختصات قطبی

خط امپدانس نرمالیزه شده را بدست می دهد. 020محل تقاطع این دایره به شعاع

zl= 220 + j 128 → ZL=ZO2 Zl = 200 + j 180

بخش چهارم(

اندازه گیری پارامترهای مختلف آنتن:

جهت تعریف کامل یک آنتن چندین پارامتر تشعشعی و مداری مورد نیاز است. دراین بخش ،

تکنیک های اندازه گیری گین ، فاز ، پوالریزالسیون و امپدانس مورد بحث قرار گرفته اند.

گین:

پوالریزاسیون وجود ندارد. وقتی بطور سنتی فرض می شود که هیچ گونه عدم تطبیق امپدانس و

افت برگشتی ناشی از عدم تطبیق امپدانس به حساب آورده شود ، جمله گین عملی بطور کاربردی

استفاده می شود ، اغلب تمایل داریم گین نسبی را بدانیم ، به عبارت دیگر ، گین برای یک

پوالریزاسیون مشخص مورد نظر .

ش اصلی اندازه گیری گین هستند. منابع رادیویی کیهانی ، روش مطلق و روش مقایسه ای دو رو

اگر فاصله میدان دور خیلی زیاد باشد ، برای یک اندازه گیری زمینی استفاده می شود. همچنین

تکنیک های راداری و اندازه گیری های میدان نزدیک برای تعیین گین نیز استفاده می شود.

روش مطلق:

انتقال فریس بنا نهاده شده است:روش مطلق بر اساس فرمول

PR=PT GT GR ( )

که در آن

PRتوان دریافتی بر حسب وات =

PTتوان ورودی به آنتن فرستنده بر حسب وات =

GTگین آنتن فرستنده =

GRگین آنتن گیرنده =

λ طول موج بر حسب متر =

R فاصله بین آنتنها بر حسب متر =

با خط اندازه )الین آپ ( آنتنها تطبیق بوده ، نوکهای پرتوی اصلی همسوفرض می شود پوالریزاسیون

گیری بوده و شرایط میدان دور برقرار است.

( که در این صورت گین GT = GRآنتنی ، دو آنتن مشابه ) یا نزدیک به هم ( نیاز است ) -در روش دو

( تعیین می شود. 2فرمول انتقال فریس ) توانهای اندازه گیری شده با استفاده از و R , λآنتنها از

اگر دو آنتن مشابه در دسترس نباشند ، در این صورت یک آنتن سوم مورد نیاز خواهد بود. در روش سه

آنتنی سه گروه اندازه گیری انجام می شود ، هر گروه با یک زوج آنتن . از سه معادله هم زمان ، سه گین

آید. نا معلوم به طور سرراست بدست می

)الین آپ کردن، توجیه : عدم تنظیم همسویی آنتنهادر روش مطلق ، منابع خطای متعددی وجود دارد

عدم تطبیق پوالریزاسیون ، عدم تطبیق امپدانس ، هم در سیستم فرستنده و هم در سیستم گیرنده، کردن (

PR / PTاندازه گیری عدم دقت در اندازه گیری توان یا تضعیف کننده های کالیبره شده که برای

استفاده می شوند، و غیر ایده آل بودن میدان آزمایش آنتن. اگر طول آنتن بخش قابل مالحظه ای از

می تواند چشم گیر باشد. Rفاصله اندازه گیری باشد ، عدم دقت در فاصله

نمی تواند با عدم تطبیق امپدانس ، اندازه گیری توان را پیچیده می کند. توان ورودی آنتن فرستنده

جایگزین کردن اندازه گیر توان ، با آنتن بطور دقیق اندازه گیری شود. همین روال در طرف گیرنده نیز

مطرح است . بهره انتقال توان بین یک منبع و یک بار خواهد بود.

η=(1- ρ ) (1- ρ ) /( )

که در آن :

ρGضریب برگشت مختلط منبع =

ρL ضریب برگشت مختلط بار =

بنابراین ، برای تصحیح توانهای اندازه گیری شده ، ضرایب برگشت آنتنها ، فرستنده و گیرنده باید معلوم

باشند. اگر تنها دامنه های ضرایب برگشت معلوم باشند، ابهام ها برای اندازه گیریهای توان میتواند محاسبه

شود.

کاهش گین ناشی از خطای انحنای فاز و دامنه بطور نسبی می تواند تصحیح شود: اگر فاصله اندازه گیری

2 /λ بوده و تغییر دامنه تدریجیdb 5220 باشد ، بایستی حدود db 5210 به گین اندازه گیری

د به مکان اندازه گیری حساس شده اضافه شود. بخاطر رایپلهای میدان اندازه گیری ، توان دریافتی می توان

باشد. این اثر می تواند با متوسط گیری توانهایی که در محلهای نزدیک هم مختلف دریافت می شوند

کاهش داده شود.

روش مقایسه ای :

و یک AUTبا آنتن sourceگین( توانهای دریافتی از آنتن منبع -در روش مقایسه ای ) روش تبدیل

به صورتی که در شکل زیر نشان داده شده است مقایسه می شود. این referenceآنتن مرجع معلوم

زمین انجام گیرد. گین –اندازه گیری می تواند هم در یک فضای آزاد و هم در یک فضای با انعکاس

AUT : عبارت است از

G AUT= (

) G ref

بر حسب لگاریتم:

G AUT = ( P AUT – P ref ) + G ref

که در آن

P AUT توان دریافتی با =AUT بر حسب وات

P refتوان دریافتی با آنتن مرجع بر حسب وات =

G ref گین آنتن مرجع =

G ref به طرق مختلف ، مثال با روش مطلق یا از طریق محاسبه ، تعیین می شود. آنتنهای دیپول های نیم

آنها دارای گین قابل پیش بینی و پوالریزاسیون خاص هستند ، عموما به عنوان موج و هورن بخاطر اینکه

0222منفی –آنتنهای مرجع استفاده می شوند.ابهام کالیبراسیون گین آنتن مرجع به طور معمول مثبت

db است. نسبت توان می تواند به آسانی با تضعیف کننده کالیبره شده اندازه گیری شود: تضعیف برای

اینکه خروجی مشابهی با هر دو آنتن گرفته شود تنظیم می شود و نسبت توان از درجه های تضعیف کننده

به دست می آید.

و آنتن مرجع بطور کامل به سیستم AUTروش مقایسه ای فرض شده است که هر دو آنتن -در معادله باال

ریزاسیون مشابه هستند. اختالف در عدم تطبیق گیرنده تطبیق داده شده ) خط انتقال و گیرنده ( و دارای پوال

و آنتن مرجع مشابه AUTپوالریزاسیون ، عدم تطبیق امپدانس و تلفات خط انتقال ایجاد خطا خواهند کرد. اگر

هم باشند، یعنی دارای تقریبا توزیع دهانه مشابهی باشند. خطاهای ناشی از انحنای فاز و تغییر دامنه تدریجی برای

همچنین مقایسه بین دو آنتن در محل و فاصله مناسبی که نتن حدودا یکی بوده و لذا حذف می شوند.هر دو آ

موج حاصل از یک منبع دور اساسا صفحه ای با شد و دامنه ثابتی داشته باشد انجام می گیرد.

تذکر:

آنها تزویج زدیک به یکدیگر و پهلو به پهلو مطابق شکل نصب شوند ، ممکن است بین اگر آنتنها ن

ناخواسته صورت پذیرد که این اثر اغلب می تواند با نصب آنتنها روی دستگاههای گرداننده به صورت

درجه بین اندازه گیریها حذف شود. 180پشت به پشت و با چرخش

: 2تذکر

آنتنهای پوالریزه شده دایروی یا بیضوی معموال با اندازه گیری گین های نسبی برای دو گین های

الریزاسیون خطی متعامد تعیین میشود. ابتدا پوالریزاسیونهای آنتنهای مرجع و منبع پوالریزه شده خطی پو

اندازه گیری میشود. سپس اندازه گیری برای آنتنهای منبع و مرجع برای GHبطور افقی قرار داده شده و

جمع G AUT ن کلی بدست می آید. گی GVحالتی که پوالریزه شده عمودی هستند تکرار شده و گین

دو گین نسبی خواهد بود:

G AUT= GH + GV =گین کلی

که در آن

GH گین آنتن =AUT در پوالریزاسیون افقی

GV گین آنتن =AUT در پوالریزاسیون عمودی

فاز:

آگاهی از پاترن فاز آنتن و مرکز فاز در خیلی از کاربردها دارای اهمیت است . در اغلب حاالت ، می

پوالریزه بدانیم . برای شرح کامل میدان ، –خواهیم پترن فاز را تنها در صفحات اصلی برای مولفه هم

متعامد اندازه گیری –سیون پوالریزه و پوالریزا-پاترن فاز بایستی در تمامی جهات برای هر دو مولفه هم

شود.

اندازه گیری پاترن فاز ، معادل پیدا کردن یک سطح همفاز در میدان دور است. مرکز دستگاه مختصات

باید به طور روشنی ، نسبت به سازه آنتن با کسری از طول موج تعریف شده باشد. اگر فقط موقعیت مرکز

تا رسیدن به یک فاز ثابت روی پرتوی اصلی حرکت داده نسبت به مبدا مختصات AUTفاز را بخواهیم ،

می شود. اگر چه برای خیلی از آنتنها یک مرکز فاز واحد وجود ندارد.

شکل زیر سه آرایش برای اندازه گیری پاترن فاز را نشان می دهد. در روش مستقیم طبق شکل اول

آنتن پروب در طول یک دایره حرکت می اختالف فاز بین یک نمونه از سیگنال ارسالی و دریافتی ، وقتی

دوران کند ، پروب می تواند ثابت باشد . روش مستقیم AUTکند، مستقیما اندازه گیری می شود. اگر

می تواند برای فواصل کوتاه بکار برده شود. برای فواصل بزرگتر ، روش آنتن مرجع استفاده می شود. در

ه دوران کرده و کنار آن یک آنتن مرجع ثابت قرار دارد و گیرند AUTروش آنتن مرجع طبق شکل دوم

اختالف فاز بین دو سیگنال دریافتی اندازه گیری می شود.

فرستنده دوران کرده و اختالف فاز با یک AUT در روش تفاضلی سوم هیچ مرجع فازی نیاز نیست.

ف فاز اندازه گیری شده محاسبه می گیرنده دو کانالی اندازه گیری می شود. پاترن فاز از پاترن اختال

شود. در اصالحی از این روش اختالف فاز از سه اندازه گیری توان که با یک اندازه گیر توان واحد

اندازه گیری شده اند، محاسبه می شود.

پاترن فاز از پاترن اختالف فاز اندازه گیری شده محاسبه می شود. در اصالحی از این روش ، اختالف فاز

سه اندازه گیری توان ، که با یک اندازه گیر توان واحد اندازه گیری شده اند محاسبه می شود.مزیت از

روش تفاضلی آن است که به هیچ گونه اتصال چرخان یا کابلهای قابل انعطاف در سیستم اندازه گیری

فاز بزرگی کنند.نیاز نیست . در فرکانسهای موج میلیمتری این مولفه ها می توانند ایجاد خطاهای

پوالریزاسیون

هر میدانی می تواند به صورت جمع دو مولفه متعامد که می تواند خطی ، دایروی ، یا بیضوی باشد ، بیان

, Exخود x , yمی تواند به دو مولفه خطی Eشود . برای مثال یک میدان پوالریزه شده بیضوی معین

Ey : تقسیم شود

E=x Ex cos ( ώt ) + y Ey cos ( ώt +δ )

که در آن

x =بردار یکه

Y=بردار یکه

ώ =2πR =فرکانس زاویه ای

t زمان بر حسب ثانیه =

δ اختالف فاز مولفه های =x , y رادیان

میدان همچنین می توانست به مولفه های دایروی راستگرد و دایروی چپگرد خود تقسیم شود.

) در جهت محور اصلی ( و جهت τزاویه انحراف ARری بیضی پوالریزاسیون با مقادیر ضریب محو

چرخش چپ یا راست بیان می شود. یک بیان کامل از پاترن تشعشعی نیاز به اندازه گیری پوالریزاسیون

بصورت تابعی از جهت دارد.اغلب ، اطالعات پوالریزاسیون کامل الزم نبوده و تنها دامنه های مولفه های

و متعامد مورد نیازند.همسو -پوالریزه شده

روشهای اندازه گیری پوالریزاسیون متعددی وجود دارد . در روش پاترن پوالریزاسیون ، زاویه

پوالریزاسیون یک آنتن منبع پوالریزه شده خطی چرخیده می شود. دامنه بر حسب زاویه انحراف آنتن

وری و زاویه انحراف بیضی منبع ، به شکل قطبی پاترن پوالریزاسیون نامیده می شود. ضریب مح

پوالریزاسیون از این پاترن به دست می آید . جهت چرخش می تواند از مقایسه خروجی دو آنتن پوالریزه

محوری ( که دارای جهات چرخش مخالف هم هستند -شده دایروی ) مثال آنتنهای استوانه ای مارپیچ مد

تعیین شود.

autاگر پوالریزاسیون یک آنتن منبع پوالریزه شده خطی ، بطور سریع چرخیده ، و در همان زمان جهت

به طور آهسته تغییر کند ، یک پترن شبیه به شکل زیر می تواند بدست آید. این روش روش چرخش منبع

نامیده می شود. نوکهای حداکثر و حداقل به ترتیب مربوط به همسویی منبع با محورهای حداکثر و

. از این حداقل بیضی پوالریزاسیون هستند.بنابراین، ضریب محوری از پوش های پترن بدست می آید

روش برای امتحان آنتنهای پوالریزه شده تقریبا دایروی استفاده می شود.

تعریف کننده بیضی پوالریزاسیون ، می توانند با دو آنتن پوالریزه شده خطی Ex , Ey , δپارامترهای

نها اندازه گیری ثابت که عمود بر هم قرار گرفته اند اندازه گیری شوند. دامنه های میدانها و اختالف فاز آ

می شوند. همچنین دو آنتن پوالریزه شده دایروی با جهات چرخشی مخالف می توانند استفاده شوند ، در

به عنوان آنتن فرستنده استفاده شده است . AUT این روش

با اندازه گیری دامنه یا از سه اندازه گیری نسبت دامنه مستقل 4بیضی پوالریزاسیون همچنین می تواند از

آنتنهای دارای پوالریزاسیون مختلف معلوم تعیین شود. همچنین گین های این آنتن های نمونه گیر بایستی

آنتن برای تامین روی هم افتادگی استفاده می شود. پوالریزه شده عمودی ، پوالریزه 0معلوم باشد. اغلب

ریزه شده دایروی راستگرد و پوال 132 , 42شده افقی ، پوالریزه شده خطی با زوایای انحراف

چپگرد.

تذکر:

در تمام روشهای فوق فرض شده است که آنتن یا آنتن ها دارای پوالریزاسیون های معلوم در دسترس

هستند. روش مطلق سه آنتنی این محدودیت را ندارد. یک پاسخ مختلط دو بار برای هر یک از سه

درجه برای اندازه گیری دوم دوران داده می 00دوم ترکیب اندازه گیری می شود. در هر حالت آنتن

شود. لذا پوالریزاسیون ها برای تمامی سه آنتن می تواند تعیین شود.

امپدانس:

از نقطه نظر مداری آنتن به عنوان یک امپدانس و یا یک دهانه دیده می شود. بنابراین امپدانس آن می

به حساب آوردن نوع خط انتقال در تغذیه آنتن اندازه گیری تواند با هر روش اندازه گیری امپدانس ، با

شود. معمولترین این روشها اندازه گیری خط شیاری ، اندازه گیری با جاروی فرکانس با کوپلر های

جهتی و اندازه گیریهای نتورک آناالیزر است.

تذکر:

فعال در زمینه مهندسی گاه هایمعموال در آزمایش (VNA)از آنجاکه دستگاه نتورک آناالیزر برداری

مایکروویو یا موج میلیمتری یافت می شود ، این دستگاه بهترین و مناسبترین انتخاب برای اندازه گیری

(S11)امپدانس آنتن نیز خواهد بود . این دستگاه همچنین قادر به اندازه گیری هم زمان امپدانس ورودی

است. (S21)و خواص تشعشعی

ص امپدانسی یک آنتن به نقش آن به عنوان پایانه یک شبکه تغذیه مربوط می شود. در طبق عرف خوا

اغلب AUT ) افت برگشتی ، دامنه ضریب انعکاس ( VSWRاینجا ، مهمترین اطالعات مورد نیاز مقدار

کافی بصورت تابعی از فرکانس است. لذا ، یک اندازه گیری اسکالر با یکی از روشهای ذکر شده در باال

تعریف شده در صفحه مرجع معین ، در محل تغذیه AUTاست. برخی اوقات ، همچنین امپدانس مختلط

آنتن ضروری است.

Paper1

روشهای عملی اندازه گیری گین آنتن:

1-روش گین انتقال در اندازه گیری آنتن میدان دور:

آزمایش بوسیله اندازه گیری روش فوق روشی است جهت بدست آوردن گین آنتن تحت

که آنتن استاندارد آنتنی می باشد نسبت توان آنتن تحت آزمایش به آنتن گین استاندارد )

گین آن مشخص و معلوم است (

شکل روش مذکور بصورت مقابل می باشد:

GTسیگنال ژنراتور با گین بهروش بدین صورت است که موج از آنتن فرستنده که

از آنتن Rآنتن تحت آزمایش و آنتن استاندارد هر دو به فاصله متصل شده ساطع می شود.

شرط مذکور شرط فاصله فار فیلد ( λ R> 2/ فرستنده قرار می گیرند بطوریکه )

متصل Rxطول موج آن می باشد. آنتن استاندارد به رسیور λقطر آنتن و Dمی باشد. که

Rxبه رسیور AUTپس آنتن س( اندازه گیری شده است . psشده و توان گیرنده )

( PAرا طوری تنظیم می کنیم که توان دریافتی ) αمتصل می گردد و تضعیف کننده متغیر

( گردد. PSبرابر توان دریافتی حالت قبل )

بصورت زیر محاسبه می گردد: GAبدین ترتیب گین آنتن تحت آزمایش

GS گین آنتن استاندارد

LA وLS تلفات کابل مسیر

GA = GS + LS – LA + α

اساس روش اندازه گیری گین آنتن می باشد. فوق فرمول

: تذکر

در PSو PA اگر از خطی بودن گیرنده مطمئن باشیم گین آنتن از اختالف توان بین

:می آید. بطوریکه طبق فرمول زیر دستگاه گیرنده نیز بدست

GA = GS + LS – LA + (PA – PS )

PA- PS = α

تذکر:

اصوال در روش مقایسه ای ، با توجه به فرکانس کاری ، از آنتن های دایپول نیم موج یا

هورن ها ) آنتن های شیپوری ( به جهت اینکه گین مشخص و پوالریزاسیون خاصی

دارند، به عنوان آنتن مرجع استفاده می شود.

Paper2

:ارائه می دهدآنتن پایدار را جهت تعیین گین آنتن 3این مقاله روش

سه گین معادله مشابه برای سهآنتن تشکیل و حل سه اساس عمده استفاده شده در روش

فرمول گین بصورت زیر می باشد: ،رجوع به شکل یکبا نامعین می باشد ،

1) PR = PT + CL1 + GA + TL + Gc + CL2

معادله مشابه بکار سهرا جهت پایه ریزی A , B ,Cآنتن سهجهت استفاده از فرمول یک

توان ) PT مقادیری از فرمول یک که معلوم و قابل اندازه گیری هستند شامل.می گیریم

انتقال نیز قابل محاسبه است. می باشد تلفات مسیر ( CL1 , CL2) و تلفات کابل (ارسال

(TL ) محاسبات تلفات انتقال که مربوط می شود به تلفات مسیر، می تواند کامال پیچیده

باشد. جهت محاسبه به مدلهای ریاضی کاربردی نیاز دارد.

جهت اطمینال از .به منظور محاسبه تلفات مسیر از تقریب فرمول زیر استفاده می کنیم

طول موجده برابر باید فاصله تست حداقل انتقال آنتن ( Far- field) مشخصه فار فیلد

(10λ ) .باشد

فاصله به واحد فوت می باشد. معادله تلفات مسیر فضای آزاد برای

2) TL = -37.87 + 20 log (d ft ) + 20 log ( f Mhz)

معادله مشابه جهت سهپس از مرتب کردن و ترکیب مقادیر معلوم در یک مقدار ثابت

اسبه گین آنتن بصورت زیر می باشد: مح

3) PRI = GA + GC + TL + K

PR2 = GA + GB + TL +K

PR3 = GB + GC +TL + K

Where K= PT + CL1 + CL2

∆ ( را طوری تنظیم می کنیم که برابر توان تلفات کابل شود. و سپس دلتاPTتوان انتقال )

را بصورت زیر تعریف می کنیم :

PT + CL1 + CL2 = 0 → K=0 →

4) ∆1 = GA + GC where : ∆1 = PR1 -TL

∆2 =GA + GB ∆2 = PR2 - TL

∆3 = GB +GC ∆3 =PR3 - TL

آنتن بصورت زیر محاسبه می شود: 3 فوق را حل کرده و مقادیر گین یمجهول 3معادله

GA = ½ ( ∆1 + ∆2 - ∆3 )

GB = ½ ( ∆2 + ∆3 - ∆1 )

GC = ½ ( ∆1 + ∆3 - ∆2 )

:بصورت زیر می باشدی برای مثال فوق پارامترهای کار

MHZ 2420فرکانس کاری :

db 1.4مجموع توان تلفات کابل:

: آنتن طی کنید سهتعیین گین مراحل زیر را برای

توان خروجی سیگنال ژنراتور را طوری تنظیم کنید که برابر مجموع تلفات کابلی شود -1

گنال ژنراتور وصل شده ) با کابل (توان دریافتی سیتوان دریافتی ( به PRبطوریکه وقتی )

PR =0 db شود. بل برابر با صفر دسی

یشتر از حد نصاب مورد نیاز برای فار بفوت انتخاب شده است که 10فاصله بین آنتنها -2

فیلد است.

.دسی بل محاسبه شده است 4020( برابر TLتلفات مسیر ) -3

46.6-توان دریافتی در این حالت برابردر موقعیت تست قرار می گیرند. و Cو Aآنتن-4

دسی بل می گردد.

است. دسی بل 323برابر با ∆ 5-1

دسی بل 4023-می شود و توان دریافتی در این حالت برابر Cجایگزین آنتن Bآنتن -0

می گردد.

است. db 3.6برابر با ∆2 -7

می گردد. db 46-می شود و توان دریافتی برابر Aجایگزین آنتن Cآنتن -8

است. دسی بل 320برابر ∆3 -0

Paper3

مقاله آنتن

اندازه گیری آنتن:

مشخصات هر آنتن که عالقمند به بدست آوردن آن هستیم بوسیله اندازه گیری مستقیم :

فرکانسی که آنتن در آن تیون می شود -1

گین آنتن -2

پترن -3

تیونینگ آنتن:

جهت بررسی اگر یک آنتن در فرکانس صحیح تنظیم شود ما می توانیم از دایرکشنال

کوپلر و اسپکترام آناالیزر استفاده کنیم. این سیگنال بطور داخلی بوسیله ترک ژنراتور

اسپکترام آناالیزرتولید می شود که متصل به بخش ورودی دایرکشنال کوپلر می شود و

ن وصل می گردد. این سیگنال بوسیله آنتن منعکس می شود و آنتن نیز به بخش خروجی آ

نمونه ای از آن توسط پوت بازگشت دایرکشنال کوپلر به اسپکترام آناالیزر رفته و توسط

اسپکترام آناالیزر نمایش داده می شود. بدین صورت ما می توانیم مینیمم مقدار توان

کنیم که باید مقدار توان برگشتی به برگشتی مربوط به مقدار فرکانس صحیح را بررسی

اندازه کافی پائین باشد.

جهت آسان و صحیح خواندن مقدار توان برگشتی اسپکترام آناالیزر باید کالیبره شود . در

اولین مرحله وقتی که آنتن به بخش خروجی متصل نیست توان برگشتی را اندازه گیری

نظر میگیریم. در مرحله دوم توان برگشتی آنتن می کنیم و این مقدار را به عنوان مرجع در

تحت تست اندازه گیری می شود و دراین حالت میزان توان برگشتی را با حالتی که همه

توان بر می گردد ) توان برگشتی ماکزیمم است( مقایسه می کنیم.

2.4دراین آزمایش همانطور که در شکل مشاهده می کنیم آنتن به درستی در فرکانس

GH 35تنظیم شده و توان بازگشتی حدود db پائین تر از حالت بدون آنتن ) توان

بازگشتی ماکزیمم ( می باشد.

اندازه گیری گین :

جهت اندازه گیری گین داشتن محیط استاندارد برای آنتن تحت تست ضروری است . در

رات محیطی می حالت ایده آل اندازه گیری باید در محیطی عاری هر شیء که موجب تاثی

شود انجام گیرد ، بدست آوردن چنین شرایطی غیر عملی می باشد. البراتوآرهای حرفه

که تقریبا با فضای آزاد شبیه سازی می (Anechoic chamber)ای از اتاق سکوت

فرستنده های مایکروویو و بدون –متر دور از خطوط برق 20شود. این مکان باید حدود

دیوار های بتون و دیگر ساختمانها و درختان و غیره –سطح رسانا هر ساختار فلزی یا

باشد.

اغلب دستیابی به چنین شرایطی سخت می باشد ولی محیط باید کنترل شود بطوریکه با

اندازه گیری درست و موفقیت آمیز بتواند به نتیجه قابل قبول منجر گردد. و اکنون روش

اندازه گیری :

آنتن سه آنتن مورد نیاز می باشد:جهت اندازه گیری گین

AUTآنتن تحت بررسی -1

آنتن با گین معلوم ) آنتن استاندارد که ما آن را گین رفرنس می نامیم . ( -2

آنتن سومی که می تواند گین نامعلوم داشته باشد. -3

تحت بررسی نیازمندیم . در اندازه گیری AUTبه دو اندازه گیری جهت تعیین گین آنتن

نتن به فرستنده متصل می باشد که می تواند سیگنال ژنراتور باشد و دیگری به اول یک آ

گیرنده ،که می تواند اسپکترام آناالیزر یا یک وات متر باشد. فاصله بین آنتنها به گونه ای

تنظیم شده که جهت اندازه گیری فارفیلد مناسب باشد.

س شده باشدو از لوازم کالیبره شده فرض می شود که سه آنتن با دقت کامل تطبیق امپدان

و مچ شده استفاده گردد. آنتن با گین معلوم می تواند از هر نوعی باشد که با اندازه گیری

مستقیم یا موارد خاص بر طبق ابعاد محاسبه شده کالیبره گردد.

جهت مهیا شدن برای اندازه گیری اسپکترام آناالیزر و سیگنال ژنراتور را روشن کنید و

GH 2.4 منتظر بمانید تا به خوبی پایدار گردد. سپس فرکانس سیگنال ژنراتور را روی

خروجی تا زمانی که به آنتن متصل شوید. همچنین RFتنظیم کنید بدون مدوالسیون و

قرار 20MHو فرکانس گذر GH 2.4اسپکترام آناالیزر را روی فرکانس مرکزی

دهید.

( و آنتن سوم SGبا گین مشخص به فرستنده ) سیگنال ژنراتور در اولین اندازه گیری آنتن

خروجی سیگنال ژنراتور را روشن کنید و لول آن را به RFبه گیرنده متصل می باشد.

اندازه کافی باال تنظیم کنید بطوریکه روی اسپکترام آناالیزر شما بتوانید پیک سیگنال را

ز تنظیم دو آنتن ، جهت خواندن ماکزیمم به خوبی روی نویز سوار شده ببینید ، پس ا

مقدار سیگنال دریافت شده این مقدار را روی ورق یادداشت کنید ، این مقدار لول

رفرنس شما می باشد. بدون تغییر موقعیت سه پایه ، کابل ، کانکتور و یا آداپتور شما باید

دار سیگنال معاوضه کنید سپس مق AUTآنتن با گین مشخص را با آنتن تحت تست

دریافتی را بخوانید و روی کاغذ به عنوان لول اندازه گیری ثبت کنید.

Gain (dBi)= Refrence Gain + ( Measured Level – Refrence Level )

dbmیعنی گین در فرکانس وسط باند( و لول ها بر حسب dbi) dbiگین ها بر حسب

بیان شده اند.

را به عنوان آنتن رفرنس استفاده dbi 10ما دراین آزمایش آنتن جهتی کالیبره شده

گین دارد اما شرح یا بیان گین این آنتن dbi 4 کردیم. آنتن سوم که بر اساس دیتا شیت

نیاز نمی باشد.

Paper4

4مقاله

اندازه گیری تشعشعات پترن و گین آنتن:

هدف:

اندازه گیری گین و پترن آنتن مایکروویو

تجهیزات :

(رمنبع تغذیه و منبع تولید مایکروویو ) سیگنال ژنراتو (1

x اجزای موجبر باند (2

اتنیتور ) تضعیف کننده ( کالیبره شده (3

متر VSWRدتکتور و (4

آنتن مایکروویو (2

هشدار:

به آنتن فرستنده ) منتشر کننده موج ( به طور مستقیم نگاه نکنید. اتنیتور ) تضعیف کننده (

( روشن کنید ، زمانی که رو کار نمی باشد و جهت LEVELرا روی ماکزیمم تضعیف )

ارتباط با دیگر دستگاهها لول آن را کاهش دهید.

بخش اول:

گیری تشعشع پترن حداقل سه نوع جهت اندازه RFروش جانشینی فرکانس رادیویی

مختلف از آنتن ها :

را در موقعیت صفر درجه ست کرده و جهت دریافت ماکزیمم توان AUTآنتن -1

متر( VSWRقرار دهید. ) ماکزیمم انحنا و شکست روی

بنامید. موقعیت A1تنظیم کنید و آن را db 30اتنیتور کالیبره شده را روی -2

متر را روی مقدار مناسب و راحتی ست کنید و مقدار آن را لول VSWRشاخص

رفرنس قرار دهید.

درجه بچرخانید. 2آنتن را به موقعیت -3

متر به مقدار VSWRحال اتنیتور کالیبره شده را تغییر دهید تا زمانی که شاخص -4

بنامید. A2لول رفرنس برسد مقدار ست شده اتنیتور را

گین کاهش یافته یا تضعیفی را بدست می دهد. مقدار A1 از A2اختالف -2

VSWR( و همان لول رفرنس در A1تا زمانی که از همان لول رفرنس در اتنیتور ) -0

درجه با 00را تکرار کنید با چرخاندن آنتن تا 2و 4متر استفاده می کنید مراحل

درجه افزایش. 2درجه به 2مراحل

کنید.اطالعات باال را در مختصات قطبی رسم -7

نکته:

( در صفر درجه در مقدار صفر دسی بل ست شده A1در رسم اطالعات در لول رفرنس )

است. و دیگر اندازه گیریها در مقادیر منفی رسم می شوند.

Angle Calibrated reading normalized reading

0 30 0 A1

5 27 -3 -(A1 - A2)

10 22 -8 -(A1 - A2)

. . . .

. . . .

90 5 -25 - (A1 – A19)

نکته:

00درجه می باشد رسم این اطالعات در صفر تا منفی 00اندازه گیریها از صفر درجه تا

درجه خواهد بود. 00درجه قرینه یا تصویر اطالعات در صفر تا

بخش دوم:

جهت اندازه گیری گین توان جفت هورن یکسان RFاستفاده از روش جایگزینی

هورن های مشخص و یکسان را روبروی یکدیگر قرار دهید و اتنیتور کالیبره شده -1

متر را روی لول VSWR( شاخص db 40یا 30را روی لول مناسبی ست کنید.)

بخوانید( A1رفرنس ست کنید. ) آن را

( و اتنیتور کالیبره dآنتنها را بافاصله اندازه گیری شده از هم جدا کنید ) مقدار -2

مرحلهمتر به مقدار قبلی خود در VSWRشده را تنظیم کنید تا زمانی که شاخص

بنامید. ( اختالف A2اول یعنی لول رفرنس برسد. ) مقدار خوانده شده اتنیتور را

( برابر است با نسبت. A1 – A2بین دو مقدار خوانده شده )

( را یادداشت کنید. GH 109عملیات فرکانس سیستم های مایکروویو ) -3

محاسبات:

Pr= Pt . Gt . Gt

λ=

از آنجائیکه آنتنها یکسان هستند → Gr = Gt = G Pr=Pt

→ G= √

بخش سوم:

استفاده از گین هورن استاندارد جهت تعیین گین دو آنتن دیگر بوسیله روش

RFجایگزینی

یکی از آنتنهای استاندارد هورن را با آنتن دیگر جایگزین کنید سپس اتنیتور -1

متر پایه ریزی شده در بخش VSWRکالیبره شده را جهت رسیدن به لول رفرنس

تعریف A3دوم تنظیم کنید و مقدار خوانده شده اتنیتور را یاداشت کنید . ) آن را

کنید(

G db = G horn db + ( A3 – A2 ) =دراین صورت گین آنتن مورد نظر برابر است با

Paper5

5مقاله

آنتن های شیپوری ) هورن (

و در اتاق سکوت کامل از هم جدا می شوند rآنتنهای فرستنده و گیرنده به وسیله فاصله

بطوری که هر یک دیگری را ببیند قرار می گیرند. آنتنها به دستگاه نتورک آناالیزر وصل

شده و در روش سه آنتن از سه هورن که مشابه هستند استفاده می شود.

سه جفت آنتن را بوسیله نتورک آناالیزر و insertionمیس مچ امپدانس و تلفات و

در تعیین گین بوسیله بررسی فاصله بین G∆تعیین گین اندازه گیری می کنیم. تغییرات

( در روش سه آنتن بررسی می شود. r( نسبت به فاصله بین روزنه ها ) dمراکز فاز )

∆G =

=

جهت تعیین گین بوسیله موقعیت روزنه ها با استفاده از روش سه آنتن بر طبق اندازه گیری

فاصله بررسی می شود. اگرچه تغییرات گین برای فواصل که به اندازه کافی زیاد هستند

تقریبا برابر است با 3mقابل چشم پوشی است ماکزیمم تغییرات گین در قسمت روزنه

1db داده شده است.که در شکل نشان

توافق 3mبه عبارت دیگر تعیین گین بوسیله بررسی موقعیت فاز سنتز در ارتباط با قسمت

( 1mخوبی با قسمت فار فیلد دارد. به هر حال گین اندازه گیری شده در فاصله کوتاه )

به تاثیرات میدان نزدیک خیلی حساس است.

روزنه و گین فار فیلد اندازه گیری شده بوسیله بررسی فاصله بین Grدر گین dGتغییرات

(G Far برای آنتن در فاصله )1m 3تاm نشان داده شده است .گین بوسیله بررسی

استفاده شده به عنوان فار فیلد تعیین می شود.نسبت 15mموقعیت فاز سنتز در فاصله

است.فوق بیان شده در فرمول∆( Gفاصله بین روزنه ها و فاصله بین فاز سنتز )

با افزایش فاصله اندازه گیری کاهش G∆و نسبت فاصله dGاختالف بین تغییرات گین

می یابد.

dG =

∆G =

فرمول فوق با افزایش فاصله تقریب بهتری می باشد و به واقعیت نزدیکتر است.

تعیین گین آنتن بوسیله بررسی فاز مرکزی :

معرفی :

روش سه آنتن اغلب جهت تعیین گین فار فیلد مورد استفاده قرار می گیرد ، معموال فاصله

. گین آنتن به فاصله آنتنها بستگی دارد بین دو آنتن جهت اندازه گیری گین بکار می رود

. داریو صحیح برای تغییرات گین تابع بعد آنتن و فاصله بین اپرچردو تا هورن می باشد

مانند مرجع نقطه تساوی ن آنتن بررسی شده و در نظر گرفته می شود فاز مرکزی هور

برای ارتباط با فاصله جدایی تحت موقعیت میدان دور . کاربرد بین مراکز فاز مناسب است

.در روش سه آنتن

مرکز فاز هورن را بوسیله محاسبه بر اساس محور دسترسی تعیین کرد. muآقای

فاز هورن آنتن جهت تعیین گین آنتن بررسی شده است . به اخیرا استفاده از روش مرکز

دازه بدست آمده روشن و واضح نیست. ی درستی انهر حال تاثیر اندازه گیری فاصله رو

برای هورن آنتن دوبل بوسیله بر تعیین گین در این مقاله روی اثر اندازه گیری فاصله

. بحث می کنیم بررسی موقعیت اپرچر و مرکز فاز

A tr =

Gt . Gr = A tr (

)^2

= G 1 → پس از سه آزمایش گین آنتن بدین صورت محاسبه می گردد.

√

گین تعیین گین هورن آنتن بوسیله سه آنتن که مرکز فاز بررسی می شود را شرح داده ایم .

، حتی فاصله رابطه مستقیمی دارد گین فار فیلدتعیین شده بوسیله بررسی مرکز فاز با

با روش . گین بوسیله موقعیت اپرچر اندازه گیری می شود m 3 قسمت کم و کوچک

بوسیله بررسی فاصله بین مراکز فاز G∆سنتی سه آنتن بر طبق فاصله اندازه گیری تغییرات

(Gd ( و اپرچر )Gr در روش سه آنتن )تعیین می شود.

محاسبه گین در مرکز آنتن شرکت تکتا:روش

که در یک بوده ( Far fieldدور ) –نوع میدان مد اندازه گیری گین آنتن در این مرکز

و متری به دور از کابل های برق و فرستنده و گیرنده های مایکروویو 300*200فضای

) درواقع می توان گفت هرچه ابعاد فضای تست بیشتر باشد انجام می گیرد. فلزات و ...

جهت اندازه افزایش می یابد.( r/باتوجه به فرمول آنتنتست ابعاد گوناگون قابلیت

ایسه ای سه آنتن استفاده می گردد، بدین گیری گین آنتن تحت آزمایش از روش مق

در جهت ( source) سورسیک آنتن به عنوان صورتکه باتوجه به شکل مورد نظر

و دو آنتن دیگر در طرف گیرنده که به صورت پشت به پشت فرستنده نصب می شود

(back to back قرار ).علت می گیرند و روی یک دستگاه گرداننده نصب می شوند (

بخاطر اینکه تزویج و تشعشع آنتنها روی گین اندازه اینکه پهلو به پهلو نصب نمی گردند

تاثیر می گذارد و مقدارآن دقیق تعیین نمی گردد.( گیری شده

که گین مشخصی ( Refrence) یکی به عنوان آنتن مرجع استاندارددو آنتن مورد نظر در طرف گیرنده

که قرار است گین آن می باشد با گین مجهول همان آنتن تحت آزمایش AUTدارد و دیگری آنتن

.تعیین شود

رفرنس را روبروی آنتن سورس قرار داده و بعد از تنظیم و تطبیق کامل دو آنتن حال ابتدا آنتن مرجع یا

که موجب دریافت ماکزیمم توان شده است ، مقدار توان دریافتی را یادداشت نموده و آن را لول رفرنس

آنتن درجه 180فقط با چرخش دستگاه گرداننده به میزان ( سپس بدون تغییر شرایط RLمی نامیم. )

AUT شده باشد ، اکنون مقدار سیگنال بطوریکه تطبیق کامل را روبروی آنتن سورس قرار می دهیم

نامیم . با توجه به دو مقدار اندازه گیری شده دریافتی را قرائت کرده و مقدار آنرا لول اندازه گیری می

برابر است با تفاضل دو سطح لول اندازه گیری شده بعالوه گین آنتن رفرنس. AUTگین آنتن

G dbi = G ref + ( ML – RL )