lvsrcsz_popravki

(1)

ČšlČH

LABORATORIJSKE VAJE SEVANJE IN RAZŠIRJANJE

VAJA 1. - BLIŽNJE IN DALJNJE POLJE TOKOVNE ZANKICE

1. Polje tokovne zankice

Odnose med bližnjim in daljnjim poljem si najlažje

ogledamo na primeru polja najenostavnejših izvorov: tokovnega elementa in njemu dualnega izvora tokovne zankice. Ker je tokovna zankica tehnično lažje izvedljiva od tokovnega elementa, si za praktični poizkus izberemo tokovno zankico.

Električno in magnetno polje tokovne zankice sta prikazana na sliki 1. Izrazi so izpeljani za majhno zankico: dimenzije zankice morajo biti majhne v primerjavi z valovno dolžino, zankica pa mora biti tudi dosti manjša od oddaljenosti od točke, kjer merimo polje.

Izrazi za električno in magnetno polje vsebujejo več členov, ki z oddaljenostjo različno hitro upadajo. Členi, ki upadajo s tretjo potenco oddaljenosti od zankice, predstavljajo statično magnetno polje zankice (magnetnega dipola). Ti členi ne zavisijo od frekvence in v izrazu za električno polje jih ni, ker magnetni dipol nima statičnega električnega polja.

Členi, ki upadajo linearno z razdaljo, predstavljajo sevano polje zankice. V razdalji večji od nekaj valovnih dolžin ti členi povsem prevladajo in so hkrati edini, ki prispevajo k pretoku delovne moči.

Za meritev potrebujemo še sondo za polje. Najlažje je meriti magnetno polje in to s še eno enako zankico. Inducirana napetost v drugi zankici je prikazana na sliki 2 za dva najbolj zanimiva primera:

ko se zankici nahajata v isti ravnini (samo theta komponenta polja) in ko se zankici nahajata na isti osi (samo radialna komponenta polja).

2. Seznam potrebnih pripomočkov Za izvedbo vaje potrebujemo:

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju od 10MHz do 400MHz, z izhodno močjo do 20dBm (100mW) na 50ohmskem bremenu.

(2) Občutljiv merilni sprejemnik, še najboljše spektralni

analizator, za merjenje jakosti signalov v danem frekvenčnem območju v razponu od približno -40dBm do -110dBm.

(3) Dve zankici, premera okoli 3cm, na stojalih, s priključnimi kabli.

(4) Nastavljiv slabilec za kalibracijo merilnega sistema, do 100dB v korakih po 10dB.

Razporeditev in povezava merilnih inštrumentov je prikazana na sliki 3.

(2)

3. Obrazložitev in opis poteka vaje

Pri meritvi polja moramo v oddajni zankici vsiliti

želeni tok in izmeriti inducirano napetost v sprejemni zankici. Pri tem impedanca zankice ni dobro poznana, vemo le, da je pri nizkih frekvencah majhna. Pri najvišji frekvenci meritve znaša premer zankice 1/30 valovne dolžine, obseg pa ČL

ČšlČ]- LVSR 1.2 - ČšlČH

1/10 valovne dolžine. Impedanca zankice je zato vedno dosti manjša od karakteristične impedance 50ohm, za katero so izdelani vsi merilni inštrumenti. Zato upoštevamo oddajno zankico kot

kratkostično breme, sprejemno zankico pa kot generator z majhno notranjo impedanco pri računanju slabljenja med zankicama. Za boljšo točnost lahko vstavimo med izvor in oddajno zankico oziroma med sprejemnik in sprejemno zankico še dodaten slabilec (okoli 10dB). Običajno sicer take slabilce merilni izvori in merilni sprejemniki že vsebujejo.

Glede na majhno razpoložljivo moč izvora (do 100mW) potrebujemo občutljiv sprejemnik. Za vajo je najprimernejši spektralni analizator oziroma kakšen drug selektivni sprejemnik (da izločimo motnje ostalih oddajnikov) z občutljivostjo med -90 in -120dBm. Sprejemnik kalibriramo tako, da njegov vhod priključimo preko merilnega slabilca naravnost na izvor.

Vajo izpeljemo za obe komponenti magnetnega polja: pri meritvi radialne komponente sta zankici v isti osi, pri meritvni theta komponente pa sta zankici v isti ravnini.

Hkrati še preverimo z obračanjem zankice, ali ima polje še kakšno drugo komponento, kar nam da oceno za napako pri meritvi. Za vsako komponento polja (orientacijo zankic) izmerimo potek naraščanja slabljenja pri treh različnih frekvencah. Seveda je treba po nastavljanju izvora in uglaševanju sprejemnika spet kalibrirati sistem z merilnim slabilcem.

4. Prikaz značilnih rezultatov

Najbolj zanimiv rezultat opisane vaje je opazovanje prehoda med bližnjim in daljnim poljem tokovne zankice.

Zato meritev opravimo na treh frekvencah: 300MHz, 100MHz in 30MHz, kar ustreza valovnim dolžinam 1m, 3m in 10m.

Prehod med bližnjim in daljnim poljem bo opazen na razdaljah, ki ustrezajo obratni vrednosti valovne konstante k, se pravi valovne dolžine deljene z 2PI.

Na sliki 4 je prikazan teoretski rezultat za zankice v isti ravnini, se pravi za theta komponento polja. Theta komponenta nastopa v bližnjem in daljnem polju, zato na diagramu lahko opazimo prehod, ko začne polje počasneje upadati. V diagramih na sliki 4 je na nižjih frekvencah ustrezno povečana moč oddajnika, da lahko naravnost primerjamo rezultat: na 100MHz je moč oddajnika 10- krat večja (približno trikrat večji tok v zankici) in na 30MHz je moč oddajnika 100-krat večja (10- krat vecji tok v zankici).

Na sliki 5 je prikazan teoretski rezultat za zankice z isto osjo, se pravi za radialno komponento polja. Radialna komponenta ne daje daljnega (sevanega) polja, zato med meritvami na različnih frekvencah ni tako velikih razlik in ni prehoda v daljne polje. Vsi diagrami so risani v

logaritemski skali za amplitudo (dBm), da lažje prikažemo signale v zelo velikem razponu. Taka skala tudi ustreza tisti, ki jo imamo na razpolago na spektralnem analizatorju.

(3)

Na sliki 6 je končno prikazana primerjava med obema komponentama magnetnega polja tokovne zankice za najvišjo frekvenco (300MHz): theta komponenta je v bližnjem polju sicer manjša od radialne, zato pa počasneje upada in prevlada v daljnem polju.

ČL

ČšlČ]- LVSR 1.3 - ČL

ČšlČH

VAJA 2. - NEPOSREDNO MERJENJE DOBITKA ANTENE

1. Slabljenje radijske zveze v praznem prostoru Dobitek antene lahko merimo na več načinov.

Najpreprostejši način je neposredni izračun dobitka antene iz izmerjenega slabljenja v znani radijski zvezi v (skoraj) praznem prostoru. Dobitek antene lahko izračunamo iz izmerjenega slabljenja radijske zveze, ko imamo na obeh koncih zveze sicer neznani, ampak med sabo enaki anteni.

(4)

Ko pa poznamo dobitek ene od anten, lahko na drugem koncu radijske zveze merimo dobitek poljubne antene.

Definicija dobitka antene že vključuje vrsto stranskih pojavov. Dobitek sam že vključuje električni izkoristek antene, ki je sicer pri večini anten blizu enote. Dobitek vključuje tudi izgube zaradi drugih pojavov, naprimer neprilagoditve impedance antene na oddajnik ali sprejemnik. Pri merjenju slabljenja radijske zveze sodelujejo vsi ti pojavi na enak način kot v definiciji dobitka, zato je izračun dobitka iz rezultata meritve slabljenja zelo preprost.

Slabljenje radijske zveze v praznem prostoru je prikazano na sliki 1. Pri meritvi slabljenja moramo zagotoviti le to, da sta anteni dovolj razmaknjeni med sabo, da se nahajata v

Fraunhoferjevem področju. Največji motilni vpliv pri tem predstavljajo odbiti valovi, saj anten praktično ne moremo meriti v povsem praznem prostoru.

Na manjših razdaljah lahko odbite valove zadušimo s kosi mikrovalovnega absorberja na najbolj izpostavljenih točkah.

Ko postanejo razdalje zaradi zahteve po Fraunhoferjevem področju večje od nekaj deset metrov, se odbitim valovom ne moremo več izogniti. V tem slučaju je treba pri meritvi vsaj oceniti vpliv odbitih valov.

Vpliv odbitih valov enostavno ocenimo tako, da eno od anten malenkostno premikamo v ravnini, ki je pravokotna na smer proti drugi anteni. Pri tem se razdalja med antenama bistveno ne

spreminja, spreminja pa se medsebojna faza med neposrednim valom in odbitimi valovi. Jakost sprejetega signala je vsota kazalcev neposrednega in odbitih valov in s spreminjanjem medsebojne faze hitro niha.

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 10GHz, z izhodno močjo do 10dBm (10mW), brez modulacije.

(2) Ojačevalnik za 10GHz z izhodno močjo 20..30dBm (0.1..1W).

(3) Močnostni 20dB slabilec, za kalibracijo sistema.

(4) Več anten za 10GHz, od teh dva enaka piramidna lijaka.

(5) Merilnik moči za 10GHz.

(6) Nastavljiva podstavka za obe anteni.

(7) Nekaj plošč absorberja.

(8) Priključne kable za vse povezave.

ČL

Pri izvedbi vaje moramo najprej pomisliti na zahteve

meritve in na omejitve merilnih inštrumentov. Pri meritvi slabljenja radijske zveze zahtevamo, da se anteni nahajata na dovolj veliki razdalji, v področju daljnega polja. Zahtevo upoštevamo za obe

(5)

anteni, ki ju uporabljamo pri meritvi! Ker meritve ne moremo opraviti v povsem praznem prostoru, bojo rezultat meritve slabljenja radijske zveze motili odbiti valovi od predmetov v bližnji okolici.

Zato je treba ustrezno namestiti plošče iz snovi, ki vpija radijske valove dane frekvence.

Glavna omejtev merilnih inštrumetnov je občutljivost sprejemnika (merilnika moči). Za takšen sprejemnik potrebujemo nekoliko močnejši merilni oddajnik tudi na majhnih razdaljah.

Ker znaša izhodna moč laboratorijskega izvora komaj 10mW (10dBm), mu po potrebi dodamo močnostni ojačevalnik z elektronko na potujoče valove (Travelling Wave Tube) oziroma polprevodniški ojačevalnik z močjo do 1W (30dBm). Pri uporabi močnostnega ojačevalnika pazimo, da je izhod ojačevalnika vedno zaključen na prilagojeno breme, ko je ojačevalnik vključen.

Merilni sistem najprej umerimo tako, da naravnost izmerimo moč celotnega oddajnika. To storimo tako, da priključimo glavo merilnika moči na izhod oddajnika preko slabilca, ki zniža moč oddajnika na vrednost, primerno za merilnik.

Nato postavimo na oba podstavka dve enaki anteni (pravokotna lijaka). Pri merjenih antenah določimo smer, v katero največ sevata. Pri uporabljenih lijakih bo to smer naravnost naprej, pravokotno na odprtino lijaka. Pazimo tudi, da imata oba lijaka isto polarizacijo.

Ker pričakujemo najmočnejše odbite valove od tal in stropa sobe, eno od anten (najlažje sprejemno anteno) premikamo na podstavku gor in dol za nekaj valovnih dolžin in opazujemo jakost sprejetega polja. Ko sprejemamo več odbitih valov hkrati, niha jakost sprejetega polja skoraj povsem naključno, kot je to prikazano na sliki 3. Iz večjega števila meritev potem določimo srednjo vrednost sprejemanega polja, ki jo uporabimo v računu.

Ko določimo dobitek uporabljenih (enakih) pravokotnih

lijakov, lahko eno od anten zamenjamo z drugačno anteno in celoten postopek ponovimo, vključno z ugotavljanjem vpliva odbitih valov. Pri računanju seveda upoštevamo prej izračunani dobitek piramidnega lijaka, ki ga imamo zdaj samo na enem koncu radijske zveze. Pozor! Pri zamenjavi oddajne antene je treba izključiti celoten oddajnik, zato rajši menjamo sprejemno anteno! Nekatere vrste anten, na primer špirale, vsebujejo izgubne snovi ter ne zdržijo velike moči oddajnika, zato jih uporabljamo izključno na sprejemni strani.

Za vajo izmerimo še dobitek korugiranega lijaka in špiralne antene za dano frekvenčno področje ter rezultat primerjamo z rezultati drugih merilnih metod.

ČL

(6)

ČšlČH

VAJA 3. - MERJENJE SMERNEGA DIAGRAMA IN RAČUNANJE SMERNOSTI

1. Računanje smernosti iz izmerjenega smernega diagrama Smernost (D = directivity) antene je definirana kot

razmerje med gostoto sevane moči v želeni smeri in celotno sevano močjo v vseh smereh. Da je rezultat neimenovano število (čisto razmerje), ga je treba pomnožiti še s polnim prostorskim kotom (4*PI steradianov), kot je to prikazano na sliki 1.

Celotno sevano moč dobimo z integracijo kvadrata absolutne vrednosti amplitudnega smernega diagrama F(theta,fi) v vseh smereh: za vse theta in za vse fi. Kvadrat absolutne vrednosti amplitude smernega diagrama je sorazmeren z gostoto moči na enoto prostorskega kota, sorazmernostni faktor pa se pri računanju smernosti v razmerju krajša.

Pri resničnih meritvah si seveda ne moremo privoščiti, da bi izmerili smerni diagram prav v vseh možnih smereh, ker bi taka meritev trajala neskončno dolgo. Smerni diagram v resnici izmerimo v določenem dovolj velikem številu točk (smeri).

Pri merjenju smernega diagrama anteno običajno vrtimo po eni osi in tako dobimo en sam prerez smernega diagrama.

Če je smerni diagram antene rotacijsko simetričen, lahko iz podatkov enega samega prereza zadosti dobro izračunamo celotno sevano moč.

Če smerni diagram antene ni rotacijsko simetričen, je treba izmeriti več prerezov smernega diagrama. Integral sevane moči je v tem primeru seštevek moči, ki jih dobimo iz posameznih prerezov. Če iz vsakega prereza najprej izračunamo smernost, potem lahko končni rezultat dobimo tudi kot povprečje obratnih vrednosti smernosti za posamezne prereze, ker nastopa celotna moč v imenovalcu razmerja za smernost (glej sliko 2).

Pri večini anten običajno zadošča meritev dveh prerezov smernega diagrama. Ravnini prerezov postavimo pod pravim kotom ter ju zasučemo tako, da prereza ustrezata značilnim prerezom, ki jih poznamo iz načina delovanja (geometrije) antene. Iz načina delovanja antene potem lahko

sklepamo, kakšen je smerni diagram še v ostalih smereh.

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 10GHz, z izhodno

močjo do 10dBm (10mW) in možnostjo amplitudne modulacije z 1kHz (27kHz) pravokotnim signalom.

(2) Dve anteni za 10GHz (korugirana lijaka).

(7)

(3) Merilno diodo za 10GHz.

(4) Merilni sprejemnik (1kHz ali 27kHz) z risalnikom.

(5) Vrtiljak za eno anteno in nepremični podstavek za drugo.

ČL

meritve in na omejitve merilnih inštrumentov. Pri meritvi smernega diagrama zahtevamo, da anteni nahajata na dovolj veliki razdalji, v področju daljnega polja. Zahtevo moramo upoštevati za obe anteni, ki ju uporabljamo pri meritvi!

Ker meritve ne moremo opraviti v povsem praznem prostoru, bojo rezultat meritve smernega diagrama v glavnem motili odbiti valovi od predmetov v bližnji okolici. Zato je treba ustrezno namestiti plošče iz snovi, ki vpija radijske valove dane frekvence.

Glavna omejtev merilnih inštrumetnov je občutljivost sprejemnika (diode). Zato moramo ustrezno nastaviti izhodno moč oddajnika, da bomo diodo uporabljali v pravilnem režimu delovanja.

Pri merjeni anteni moramo najprej določiti ali poiskati smer, v katero največ seva. Pri uporablenih lijakih bo to smer naravnost naprej, pravokotno na odprtino lijaka.

Koordinatni sistem si obrnemo tako, da tej smeri ustreza os Z.

Določiti moramo tudi prereze, v katerih bomo merili smerni diagram. Za lijake dane oblike in dimenzij zadoščata dva prereza pod pravim kotom. Izberemo ju tako, da eden ustreza ravnini električnega polja, drugi pa je nanjo pravokoten.

Prereza ustrezata dvem ravninam s konstantnim fi-jem v našem koordinatnem sistemu, anteno pa vrtimo po kotu theta.

Anteno običajno zavrtimo v enem prerezu za polni kot (360 stopinj). Na ta način preverimo, če smo res zadeli maksimum smernega diagrama, če so stranski snopi simetrični in koliko motijo meritev odboji.

Meritev ponovimo v drugem prerezu, oba izmerjena diagrama pa še jasno označimo, za katero orientacijo antene sta bila izmerjena. Pri merjenju drugega prereza ne smemo pozabiti na

polarizacijo oddajne antene na drugi strani radijske zveze!

Integracijo smernega diagrama je najlažje opraviti z računalnikom, ki hkrati zajema podatke pri meritvi. V slučaju ročne integracije je treba paziti na vrsto uprabljenih skal na narisanem smernem diagramu. Amplitudna skala je ponavadi logaritemska (v dB), koti pa so podani v stopinjah.

Pri integraciji ne smemo pozabiti na člen sin(theta)! Grafično bi problem lahko rešili tako, da bi smerni diagram narisali z amplitudno skalo v linearnih enotah za moč, smer pa bi podali kot kosinus kota theta. Vrednost integrala je v tem slučaju sorazmerna ploščini lika pod krivuljo.

(8)

Primer izmerjenega smernega diagrama je prikazan na sliki 4. Amplitudna skala je logaritemska in je izražena v dB.

Na sliki 4 vidimo tudi motilne pojave: mejo občutljivosti (šum) merilnega sprejemnika in (majhen) vpliv odbitih valov.

Za ročno integracijo smernega diagrama je priporočljivo razširjeno izrisati vsaj osrednji del diagrama. Smernost za prikazani smerni diagram, izračunana z računalnikom, znaša 93 oziroma 19.7dB.

ČL

ČšlČH

VAJA 4. - PORAZDELITEV ELEKTRIČNEGA TOKA NA MONOPOLU

1. Porazdelitev električnega toka na tankožičnih antenah Porazdelitev električnega toka, njegove amplitude in faze,

po kovinski strukturi antene, je eden osnovnih problemov, ki jih moramo rešiti pri obravnavi anten.

Iz porazdelitve toka na anteni lahko izračunamo vse zanimive parametre antene: smerni diagram antene, impedanco antene in izgube zaradi končne upornosti vodnikov, ki sestavljajo anteno.

Porazdelitev toka na anteni lahko izračunamo. Za vse praktične primere je potreben numerični račun, saj se z analitskimi metodami da rešiti le najenostavnejše primere.

Porazdelitev toka po površini antene lahko tudi izmerimo, vendar so takšne meritve zelo zahtevne in praktično zelo težko izvedljive z zahtevano mero natančnosti.

(9)

Od različnih vrst anten je najlažje določiti porazdelitev toka na tankožičnih antenah, sestavljenih iz ene ali več žic zelo majhnega prereza glede na valovno dolžino. Pri takšnih antenah upravičeno smatramo, da tečejo tokovi izključno v vzdolžni smeri žic. Kakršenkoli prečni tok po žicah bi v vsakem slučaju imel zelo majhen vpliv na lastnosti antene.

Pri tankožičnih antenah je zaradi majhnega prereza žice v bližini same žice izredno močno bližnje polje, sevano polje je tu v primerjavi z bližnjim skoraj zanemarljivo. Zato bo na porazdelitev toka po tanki žici vplivalo v glavnem bližnje polje. Ker je bližnje polje po obliki enako statičnemu polju, na tankožičnih antenah upravičeno pričakujemo podobne valovne pojave kot na prenosnih vodih.

Pri žičnih antenah, ki imajo odprte, nezaključene konce žic, potemtakem pričakujemo pojav stojnega vala, saj se napredujoči val na žici na odprtem koncu popolnoma odbije.

Na koncu antene si zato pričakujemo vozel toka, po žici sami se potem vrstijo hrbti in vozli toka.

Ker se žica obnaša kot TEM vod, razdalje med vozli oziroma hrbti ustrezajo polovici valovne dolžine v praznem prostoru.

Ker pa nimamo brezizgubnega TEM voda, pač pa anteno, ki nekaj dovedene elektirčne moči tudi izseva, vozli toka niso točno enaki nič, pač pa tu absolutna vrednost toka doseže minumum, faza pa je za 90 stopinj premaknjena glede na fazo toka v hrbtu (glej sliko 1). Minimumi toka so seveda tembolj globoki, čim tanjša je žica, saj je tanjša žica bolj podobna prenosnemu vodu.

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju od 50MHz do 500MHz, z izhodno močjo do 20dBm (100mW) na 50ohmskem bremenu.

(2) Merjeno anteno – monopol – to je palico dolžine okoli 1.5m z ustreznim visokofrekvenčnim priključkom.

(3) Tokovni merilni transformator za visokofrekvenčni tok na

anteni, z jedrom iz feritnih obročkov in priključnim kablom, oklopljenim s feritnimi perlami, da ne motimo

ČL

električnega polja merjene antene.

(4) Visokofrekvenčni merilnik moči – bolometer – z območjem od -30dBm (1uW) do 10dBm (10mW).

(5) Vektorski voltmeter za dano frekvenčno območje.

Zaradi enostavnosti izvedbe vaje si izberemo

najenostavnejšo možno anteno, to je monopol. Monopol napajamo na enem koncu z generatorjem tako, da eno sponko generatorja priključimo na monopol. Drugo sponko generatorja je treba tudi

(10)

nekam priključiti, da monopol sploh lahko napajamo. Praktično izkoristimo ohišje generatorja in napajalni priključni vod kot protiutež monopolu tako, da srednji kontakt koaksialne vtičnice priključimo na monopol, oklop koaksialne vtičnice pa pustimo nepovezan. V tem slučaju seveda sestavljajo celotno anteno monopol, ohišje generatorja in vse ostale žice, priključene na generator.

Če so vse ostale žice zadosti oddaljene od monopola, sklepamo, da ne bojo preveč vplivale na porazdelitev toka na samem monopolu.

Izhodna impedanca generatorja je običajno 50ohm, vhodna impedanca opisane antene, se pravi monopola in protiuteži iz ohišja generatorja, pa je zelo spremenljiva. Zato se vsiljeni tok na priključku monopola zelo spreminja s frekvenco, kljub konstantni izhodni moči generatorja na standardnem 50ohmskem bremenu.

Uporabljena sonda za tok – tokovni merilni transformator – ima seveda celo vrsto

pomanjkljivosti. Vsak merilnik toka odžira del moči iz vezja in ga tako moti. Uporabljena sonda vstavlja dodatno impedanco vezano zaporedno z žico merjenega monopola. Pri meritvah na antenah pa se pojavi še problem dovodnih žic do merilnika, saj te motijo električno polje antene. Zato je koaksialni kabel do merilnega transformatorja „oblečen“ s feritnimi perlami (z visoko relativno permeabilnostjo), ki bistveno povečajo impedanco žice in tako zmanjšajo motenje polja merjene antene.

Če imamo na razpolago tudi vektorski voltmeter, ga priključimo in uporabimo za meritev faze.

Vajo v vsakem slučaju izpeljemo za vsaj tri različne frekvence. Rezultat porazdelitve toka na anteni narišemo v relativnem merilu tako, da za vsako frekvenco diagram normiramo na maksimalno vrednost toka pri dani frekvenci. Absolutna vrednost maksimumov toka se sicer s frekvenco

spreminja, ker se spreminja dovedena moč v monopol zaradi sprememb impedance, pa tudi tokovni merilni transformator ni idealen. Ker lahko absolutno vrenost toka izračunamo iz impedance antene in moči generatorja, ta meritev tu ni zanimiva, zanima nas le relativna porazdelitev toka.

Vajo izvedemo na treh različnih frekvencah. Najnižjo

frekvenco izberemo tako, da je dolžina monopola približno enaka četrt valovne dolžine (slika 3).

Srednjo frekvenco izberemo tako, da je dolžina monopola približno tričetrt valovne dolžine (slika 4). Končno, najvišjo frekvenco izberemo tako, da je monopol dolg več valovnih dolžin (slika 5).

Posebno pazimo na položaj in globino minimumov! ČL

ČšlČ]- LVSR 4.6 -

(11)

ČL

ČšlČH

VAJA 5. - MERJENJE ODBOJNOSTI ANTENE Z MERILNIM VODOM

1. Odbojnost in valovitost

Z višanjem frekvence v področje radijskih valov postaja

meritev impedance vse bolj nerodna, saj je treba upoštevati vsaj parazitne kapacitivnosti in induktivnosti priključkov merilnika. Pri še višjih frekvencah, v mikrovalovnem področju, imamo med merilnikom in merjencem vedno kos visokofrekvenčnega voda, ki predstavlja porazdeljeno induktivnost in

kapacitivnost. Ne glede na način delovanja merilnika sledi sami meritvi zamudno preračunavanje izmerjene vrednosti v točno impedanco merjenca. Končno, v milimetrskem mikrovalovnem področju in naprej v optiki uporabljamo kot prenosne vode izključno valovode, na katerih ne moremo meriti tokov in napetosti niti definirati impedance.

V radijskem frekvenčnem področju, v mikrovalovih in v optiki zato uporabljamo drugačne veličine za opisovanje lastnosti bremena. Najbolj uporabna veličina je odbojnost bremena.

Odbojnost definiramo glede na uporabljeni prenosni vod: žični dvovod, koaksialni kabel, kovinski valovod ali optično vlakno. Na vseh vrstah vodov, kjer lahko enoveljavno določimo tok in napetost, obstaja tudi obojestranska enoveljavna povezava med odbojnostjo in impedanco bremena.

Odbojnost lahko merimo na več različnih načinov, najpreprostejša tehnična izvedba pa je merilni vod z utorom in sondo. Na sliki 1 je prikazan takšen merilni vod v koaksialni izvedbi z električno (kapacitivno) sondo. Merilni vod lahko seveda izdelamo tudi kot kovinski valovod ali kakšno drugo vrsto prenosnega voda. Kot sondo lahko uporabimo tudi magnetno sondo (majhno zankico). Utor za dostop sonde do polja v prenosnem vodu je v vsakem slučaju izrezan tako, da čimmanj moti polje v vodu. Iz istega razloga pri meritvi nastavimo takšno globino sonde, da komaj dobimo zadosten signal za meritev a istočasno čimmanj motimo polje v merilnem vodu s prisotnostjo sonde.

S premikanjem sonde vzdolž merilnega voda izmerimo velikost in položaj minimumov in maksimumov. Razmerje med minimumi in maksimumi ustreza razmerju stojnega vala oziroma valovitosti (neubranosti), iz katere lahko izračunamo velikost odbojnosti. Fazo odbojnosti lahko dobimo iz položaja minimumov ali maksimumov. Ker je določanje minimumov natančnejše, ponavadi merimo le položaj minimumov. Pri tem moramo seveda poznati hitrost razširjanja valovanja v uporabljenem merilnem vodu, da iz izmerjene razdalje izračunamo fazo odbojnosti.

(12)

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 1.7-4.2GHz, z

izhodno močjo 20dBm (100mW) in amplitudno modulacijo 1kHz.

(2) Anteno (merjenec) za „S“ frekvenčno področje.

(3) Koaksialni merilni vod za „S“ področje z detektorjem.

ČL

(4) Prilagojeno koaksialno breme in koaksialni kratek stik.

(5) Ploščo mikrovalovnega absorberja za „S“ področje.

Ker dobimo iz sonde zelo šibek signal, uporabimo za

meritev izvor z refleksnim klistronom, ki lahko da na izhodu več kot 100mW VF moči. Izvor amplitudno moduliramo z 1kHz, da uporabimo detektor z diodo v kvadratičnem režimu. Dioda sama je vgrajena v rezonator, da z njim uglasimo sondo na največjo možno občutljivost. To hkrati pomeni, da je treba pri vsakršnem spreminjanju frekvence izvora sondo ponovno uglasiti na največjo možno občutljivost.

Pri merjenju odbojnosti moramo upoštevati dejstvo, da merjenec (antena) ni naravnost priključen na merilni vod.

Med anteno in merilnim vodom imamo nujno še kos koaksialnega kabla in več konektorskih spojev, ki vsi vnašajo izgube in nekoliko odstopajo od normirane impedance prenosnega voda.

Meritev dolžine kabla in priključkov ne zadošča za določanje fazega zasuka, ker ne poznamo vseh različnih dielektrikov v kablu in raznih konektorjih.

Merilni sistem zato najprej preizkusimo tako, da ga priključimo na prilagojeno breme (točen merilni upor).

Valovitost, ki jo tedaj izmerimo s koaksialnim merilnim vodom, je potem ocena za točnost vseh nadaljnih meritev. Prilagojeno breme priključimo v merilnem sistemu čim bližje mestu, kjer se nahaja antena, da na ta način zajamemo čimveč ostalih sestavnih delov (kablov, konektorjev), ki jih ne želimo meriti, a vseeno motijo meritev.

Nato sistem umerimo še s kratkostičnikom. Iz izmerjene valovitosti za kratkostičnik lahko določimo izgube v priključnem kablu. S kratkostičnikom določimo tudi referenčno mesto za fazo odbojnosti, saj je odbojnost kratkostičnika natančno -1. Na ta način nam ni treba meriti fizične dolžine priključnega kabla, saj smo električno dolžino že izmerili s kratkostičnikom.

Končno priključimo namesto kratkostičnika neznano breme, to je merjeno anteno. Med meritvijo anteno usmerimo v prazen prostor oziroma pred njo namestimo mikrovalovni absorber.

Velikost odbojnosti antene izračunamo iz izmerjene valovitosti.

Fazo odbojnosti antene dobimo iz razdalje med položajem minimuma za kratkostičnik in minimuma za merjeno anteno. Pri tem moramo poznati le hitrost razširjanja valovanja v merilnem vodu (TEM v praznem prostoru) in upoštevati, da je odbojnost kratkostičnika natančno enaka -1.

(13)

Vse tri meritve ponovimo v celotnem frekvenčnem področju

1.7-4.2GHz, ki ga dopušča uporabljeni VF izvor. Glede na vrsto uporabljene antene (valovodni lijak) bo izmerjena odbojnost zelo visoka na nizkih frekvencah, pod mejno frekvenco valovoda.

Antena se tam obnaša kot povsem reaktivno kapacitivno breme.

Na gornjem koncu frekvenčnega področja bo odbojnost razmeroma nizka, saj je antena izdelana za to frekvenčno področje.

ČL

ČšlČH

VAJA 6. - FREKVENČNI POTEK IMPEDANCE MONOPOLA

1. Vpilv porazdelitve toka na impedanco tankožične antene Pri tankožičnih antenah je zaradi majhnega prereza žice

v bližini same žice izredno močno bližnje polje, sevano polje je tu v primerjavi z bližnjim skoraj zanemarljivo. Ker je bližnje polje po obliki enako statičnemu polju, se na tankožičnih antenah vzpostavijo stojni valovi podobno kot na nezaključenih prenosnih vodih.

Impedanca tankožične antene je zato sestavljena iz povsem reaktivne impedance stojnega vala na žici antene in iz delovne upornosti zaradi sevanja. Reaktivni del impedance tankožične antene se z dolžino antene oziroma s frekvenco hitro spreminja. Hkrati se antena obnaša tudi kot vod -

• transformator impedance za sevalno upornost.

V grobem je velikost impedance seveda obratno sorazmerna jakosti toka na žici antene. Če napajamo anteno v hrbtu toka stojnega vala, bo impedanca razmeroma nizka. Če pa napajamo anteno v vozlu toka stojnega vala, bo impedanca precej visoka.

Na vrhu hrbta toka doseže impedanza nizko in precej stabilno vrednost, ki dosti ne zavisi o premeru žice, pač pa le o vrsti in obliki celotne antene. V maksimumu toka se namreč reaktivni del impedance natančno uniči, ostane le realni del – sevalna impedanca – ki zavisi le o vrsti in obliki antene.

(14)

Pravega vozla toka na anteni ne moremo doseči, ker ima imedanca v vsakem slučaju vedno vsaj majhen, od nič različen realni del. Zato je smiselno govoriti o minimumu toka na žici antene. Tudi v bližini minimuma toka se da poiskati takšno napajalno točko, da je impedanca čisto realna.

Vrednost impedance v minimumu toka je seveda zelo visoka in zelo odvisna tudi od premera žice antene, čeprav je imepdanca tu lahko povsem realna.

Razlaga za ta pojav je naslednja: k sevanju antene največ prispevajo hrbti toka, zato je tu impedanca določena le z vrsto in obliko antene. Ta impedanca se preslika v dosti višjo vrednost v minimumih toka preko četrtvalovnega transformatorja, ki ga predstavlja antenska žica. Impedanca tega četrtvalovnega transormatorja in s tem restavno razmerje so seveda močno odvisni od premera žice.

Na sliki 1 je narisan potek impedance za najenostavnejši primer: monopol, napajan na enem koncu. Zelo kratki monopoli (l<<lambda/4) predstavljajo le kapacitivno breme z majhno izgubno (sevalno) upornostjo. Pri dolžini približno lambda/4 se reaktivna impedanca prvič izniči in tu ima monopol povsem realno, nizko in stabilno impedanco. Okoli dolžine lambda/2 napajamo monopol v minimumu toka in dobimo visoko realno impedanco, pri dolžini ¾ lambda pa spet nizko realno impedanco.

ČL

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju od 5MHz do 500MHz,

z izhodno močjo do 20dBm (100mW) na 50ohmskem bremenu, z možnostjo 1kHz amplitudne modulacije.

(2) Merjeno anteno – monopol – to je palico dolžine okoli 1.5m z ustreznim visokofrekvenčnim priključkom.

(3) Visokofrekvenčni merilni mostiček za merjenje imedance.

(4) Ustrezen detektor za merilni mostiček.

Zaradi enostavnosti izvedbe vaje si izberemo

najenostavnejšo možno anteno, to je monopol. Monopol napajamo na enem koncu z izvorom, priključenim preko merilnega mostička za merjenje impedance tako, da eno sponko priključimo na monopol. Drugo sponko je treba tudi nekam priključiti, da monopol sploh lahko napajamo.

Praktično izkoristimo ohišje mostička in priključne vode kot protiutež monopolu tako, da srednji kontakt koaksialne vtičnice priključimo na monopol, oklop koaksialne vtičnice pa pustimo nepovezan.

V tem slučaju seveda sestavljajo celotno anteno monopol, ohišje mostička in vse ostale žice, priključene na mostiček.

(15)

Izmerjena imepdanca bo zato vsota impedance monopola in impedance protiuteži, kar vnaša v meritev znatno napako.

Če je ohišje mostička veliko ter je nanj priključenih dosti drugih žic, sklepamo, da je impedanca protiuteži majhna in izvira izmerjena impedanca v glavnem iz monopola.

Ker je dolžino monopola težje spreminjati, rajši izmerimo impedanco monopola v čim širšem frekvenčnem pasu. Glede na razpoložljivi monopol si izberemo frekvenčno področje tako, da začnemo meriti pri frekvenci, ko dolžina monopola ustreza komaj desetini valovne dolžine, in končamo meriti pri frekvenci, ko je monopol dolg eno celo valovno dolžino.

Pri tej vaji skušamo narisati podoben diagram, kot je

prikazan na sliki 1. Pri tem privzamemo, da je impedanca protiuteži zadosti majhna, da jo lahko zanemarimo. Diagram narišemo iz večjega števila izmerjenih točk, ki morajo biti dovolj goste, da sploh opazimo značilne „zanke“ poteka impedance.

V prvem poskusu je treba najprej v grobem izmeriti potek impedance v celotnem frekvenčnem področju, da si lahko izberemo ustrezen frekvenčni korak in primerno merilo na narisanem diagramu. Grobi začetni meritvi potem sledi točna meritev. Pri vseh narisanih točkah obvezno označimo frekvenco, pri kateri so bile izmerjene.

Posebno pazimo na položaj (frekvenco oziroma dolžino monopola izraženo v valovnih dolžinah) točk v diagramu, ko postane impedanca čisto realna.

ČL

ČšlČH

VAJA 7. - MERJENJE DOBITKA ANTENE PREKO ZRCALJENJA ISTE ANTENE

1. Merjenje dobitka antene

(16)

Dobitek antene lahko merimo na več načinov.

Najpreprostejši način je neposredni izračun dobitka antene iz izmerjenega slabljenja v znani radijski zvezi v praznem prostoru. Dobitek antene lahko izračunamo iz izmerjenega slabljenja radijske zveze, če poznamo eno od anten oziroma imamo na obeh koncih zveze enaki anteni.

Takšno neposredno merjenje dobitka ima več slabih strani:

(1) za meritev potrebujemo dve enaki anteni oziroma še eno znano, natančno izmerjeno anteno in

(2) točnost meritve kazijo odbiti valovi.

Če razpolagamo z eno samo (merjeno) anteno za dano frekvenčno področje, si lahko pomagamo z zrcaljenjem v dovolj velikem kovinskem zaslonu. Isto merjeno anteno potem hkrati uporabljamo za oddajo in za sprejem, kot je to prikazano na sliki 1.

Pri merjenju dobitka antene preko zrcaljenja iste antene merimo jakost napredujočega in jakost odbitega vala na napajalnem vodu antene. Iz razmerja med napredujočim in odbitim valom izračunamo dobitek antene. Napredujoči in odbiti val ločimo s pomočjo smernih sklopnikov oziroma merimo impedanco, odbojnost ali razmerje stojnega vala antene.

Pri meritvi moramo zagotoviti, da se zrcalo, kovinski zaslon, nahaja na dovolj veliki razdalji od merjenca, se pravi v Fraunhofer-jevem področju antene. Po drugi strani mora biti kovinski zaslon dovolj velik in postavljen točno pod pravim kotom glede na smer proti anteni. Zaslon mora pokriti vsaj nekaj Fresnel-ovih con oziroma povedano drugače, če gledamo zaslon kot anteno, se mora merjenec nahajati v bližnjem sevanem polju zaslona, na razdalji, ki je dosti manjša od pogoja za Fraunhofer-jevo področje zaslona.

Pomanjkljivost merjenja dobitka z zrcaljenjem je predvsem v velikih dimenzijah zrcala, ki ga potrebujemo za večino praktičnih anten. Točnost meritve močno omejuje točnost merjenja

impedance. Nujno je upoštevati neprilagojenost merjene antene na uporabljeni prenosni vod, ki na prenosnem vodu dodaja svoj odbiti val.

Končno je zrcaljenje na kovinski plošči uporabno samo za linearno polarizirane antene. Krožno polariziranih anten na ta način ne moremo meriti, ker ob odboju krožna polarizacija menja smer vrtenja. Valovanja z obratno krožno polarizacijo ne moremo več sprejemati z isto anteno.

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 10GHz, z izhodno močjo do 10dBm (10mW), z amplitudno modulacijo 1kHz.

(2) Več anten za 10GHz z valovodnim priključkom.

(3) Valovodni merilni vod za 10GHz področje z detektorjem.

(4) Aluminijsko ploščo velikosti vsaj kvadratni meter.

(5) Ploščo mikrovalovnega absorberja za 10 GHz.

ČL

(6) Podstavek za anteno in priključne kable za vse povezave.

(17)

meritve in na omejitve merilnih inštrumentov. Pri meritvi dobitka preko zrcaljenja zahtevamo, da se nahaja zrcalo v Fraunhofer-jevem področju merjenca in da je zrcalo samo zadosti veliko. Kovinska plošča mora biti tudi zadosti ravna, saj bi ukrivljeno zrcalo lahko zbiralo oziroma razprševalo radijske valove in na ta način vnašalo velike pogreške pri meritvah dobitka. Če si postavimo enako zahtevo za odstopanje faze kot za Fraunhofer-jeno področje, potem sme kovinska plošča pri frekvenci 10GHz odstopati za največ +/-1mm od idealne ravnine.

Valovodni lijaki so običajno dobro prilagojene antene.

Vendar pri meritvi preko zrcaljenja sprejemamo zelo šibek odboj od zrcala in nas vsak drug odboj valovanja, na primer na priključku antene na prenosni vod, zelo moti in ga moramo zato nujno upoštevati. Meritev zato začnemo z merjenjem impedance (prilagojenosti) antene na prenosni vod.

Namesto zrcala namestimo mikrovalovni absorber, da nas odboji od drugih predmetov ne motijo. S premikanjem detektorja vzdolž merilnega voda najdemo minimume in maksimume ter iz njihovega razmerja določimo razmerje stojnega vala.

Detektor nato zapeljemo natančno v sredino med položaj minimuma in položaj maksimuma. Ta pložaj detektorja je dober približek za merjenje jakosti napredujočega vala vsaj pri smiselno dobro prilgojenih antenah. Nato odstranimo mikrovalovni absorber in ga zamenjamo s kovinskim

zaslonom.

Pri premikanju kovinskega zaslona jakost detektiranega signala hitro niha. Razmerje stojnega vala med napredujočim valom in odbojem od zrcala najlažje poiščemo tako, da zaslon malenkostno premikamo proti merjeni anteni oziroma proč od nje. Na ta način enostavno ločimo odboj od zrcala, ki se mu faza spreminja, od odboja zaradi neprilagojenosti antene, ki se mu tedaj faza ne spreminja.

S premikanjem zaslona poiščemo in izmerimo maksimum in minimum, ki sta pri frekvenci 10GHz komaj 1.5cm narazen. V nadaljnem računu upoštevamo srednjo vrednost razdalje zaslona od merjene antene, saj je ta v vsakem slučaju dosti večja v primerjavi z razdaljo med sosednjima minimumom in maksimumom.

Iz razmerja med minimumom in maksimumom izračunamo razmerje moči med napredujočim valom in odbojem od zrcala, iz tega in iz srednje vrednosti razdalje do zaslona pa dobimo dobitek merjene antene.

Opisani način izvedbe meritve upošteva neprilagojenost antene na prenosni vod kot ustrezno izgubo dobitka, kar je popolnoma v skladu z definicijo dobitka antene glede na dan prenosni vod.

Odboj zaradi neprilagoditve v resnici upoštevamo (zanemarimo) dvakrat: prvič na poti

napredujočega vala iz prenosnega voda v anteno in drugič na poti odboja od zrcala iz antene nazaj v prenosni vod.

Za vajo izmerimo še dobitek dveh drugih lijakov za dano ČL

frekvenčno področje, ponovimo celoten postopek meritve ter rezultat primerjamo z rezultati drugih

(18)

merilnih metod.

(19)

ČL

ČšlČH

VAJA 8. - PORAZDELITEV POLJA NA ODPRTINI PIRAMIDNEGA LIJAKA

1. Porazdelitev polja na odprtinah

Porazdelitev polja na odprtini je eden osnovnih podatkov

o odprtini, iz katerega lahko izračunamo vse zanimive lastnosti antene. Podatek o porazdelitvi polja mora seveda zajemati amplitudo, fazo in polarizacijo polja v vsaki točki odprtine. Porazdelitev polja na odprtini lahko izračunamo, če poznamo način vzbujanja odprtine.

Porazdelitev polja na odprtini lahko tudi izmerimo s primerno sondo. Če je odprtina velika več valovnih dolžin, lahko uporabimo kot sondo kar manjšo anteno. Sondo potem premikamo po celotni površini odprtine ter merimo fazo in amplitudo sprejetega signala. Sondo po potrebi zavrtimo, če merimo tudi polarizacijo polja.

Med najenostavnejše odprtine spadajo lijaki. Lijaki so razširjeni konci valovodov stožčaste (okrogli valovod) ali piramidne oblike (pravokotni valovod). Če je prehod iz valovoda v lijak dovolj položen, se v lijaku ne vzbudijo višji valovodni rodovi in je slika polja na odprtini lijaka kar

povečana slika polja v valovodu.

Piramidni lijak je prikazan na sliki 1. Piramidni lijak vzbujamo s pravokotnim valovodom primernih dimenzij, da se pri dani frekvenci po njem širi samo najnižji rod TE10.

Na odprtini lijaka potem pričakujemo povečano sliko polja v valovodu, z nekaj izjemami:

(1) Piramidni lijak se lahko različno hitro širi v obeh

smereh, se pravi stranici odprtine „a“ in „b“ nista nujno v istem razmerju kot stranici pravokotnega valovoda.

Slika polja v valovodu se širi po vsaki koordinatni osi neodvisno od širjenja po drugi osi.

(20)

(2) Na odprtini lijaka dobimo fazno napako, ker je pot do srednje točke odprtine krajša kot pot do roba lijaka.

V prvem približku je fazna napaka sorazmerna kvadratu oddaljenosti od središča odprtine.

(3) Gostota ploskovnih tokov v stenah lijaka sicer upada, ko se lijak širi, vendar preostali tokovi potem

nadaljujejo pot po zunanji steni lijaka in motijo delovanje odprtine.

Obravnava napake zaradi preostalih ploskovnih tokov v stenah lijaka je težavna in postane pri velikih lijakih nepomembna, zato se za vajo omejimo na merjenje povečane slike polja v valovodu in na merjenje napake kvadratne faze na odprtini.

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 15GHz, z izhodno močjo do 10dBm (10mW).

(2) Smerni sklopnik -20dB.

(3) Piramidni lijak za 15GHz, na podstavku.

(4) Sondo – odprti valovod s prehodom na koaksialni priključek.

ČL

(5) Vektorski merilni sprejemnik s harmonskim konverterjem in polarnim prikazovalnikom.

Pri vaji želimo meriti amplitudo in fazo polja na

odprtini. Amplitudo in fazo najlažje merimo s kvocientnim merilnikom iz kompleta analizatorja vezij. Kvocientni merilnik meri razmerje amplitud in razliko v fazi med dvema vhodoma.

Na referenčni vhod merilnika pripeljemo del signala izvora po kablu, na merilni vhod pa signal s sonde za polje.

Merilni sistem najprej preizkusimo sredi odprtine, kjer je polje najmočnejše. Pred tem preverimo jakost signala v referenčnem kanalu, da je v predpisanih mejah za kvocientni merilnik, ter

frekvenčno območje fazno-sklenjene zanke harmonskega konverterja. Ojačenje merilnega kanala nastavimo tako, da je točka na robu zaslona, fazo pa nastavimo na želeni začetek. Fokusiranje katodne cevi nalašč malo pokvarimo, da dobimo svetlo točko večjih dimenzij in tako ne poškodujemo zaslona katodne cevi.

Ker je meritev faze zelo odvisna od majhnih premikov, moramo zelo natančno premikati merilno

(21)

sondo: odprti konec valovoda. V ta namen vgradimo v piramidni lijak kos stiropora in na odprtini lijaka nanj zalepimo milimetrski papir. Sondo potem premikamo tako, da se ravno dotika

milimetrskega papirja, iz katerega odčitamo prečni koordinati „x“ in „y“.

Pri meritvi se moramo tudi potruditi, da čimmanj motimo polje na odprtini. Tam naj bo zato le odprtina sonde, roke in kovinske predmete pa držimo čimdlje od odprtine. Sondo seveda držimo z roko na drugem koncu.

Za vajo zadošča, da izmerimo porazdelitev polja po obeh koordinatnih oseh „x“ in „y“. Polje v ostalih točkah odprtine le preverimo. Prav tako preverimo polarizacijo, z obračanjem sonde. Na koncu preizkusimo še upadanje polja na robovih odprtine, kar nam da velikostni razred vpliva preostalih ploskovnih tokov.

Na slikah 3 in 4 je prikazana idealna porazdelitev

polja na piramidnem lijaku kvadratnega prereza s stranico 10cm. Da se izognemo dvoumnim oznakam koordinat, označimo koordinatne osi in ustrezne ravnine glede na komponente polja.

Porazdelitev v E ravnini je prikazana na sliki 3.

ter porazdelitev v H ravnini na sliki 4.

Pri resnični meritvi bo prišlo do odstopanj predvsem pri meritvi v E ravnini. Tu naj bi polje na robu odprtine skokovito upadlo na nič, zaradi končnih dimenzij odprtine sonde in preostalih ploskovnih tokov pa bo izmerjeni rezultat malo drugačen ob robovih. V H ravnini obeh omenjenih težav ni, saj polje samo po sebi upada na nič in tudi vzdolžnih ploskovnih tokov ni v odgovarjajočih stenah valovoda.

ČL

(22)

ČšlČH

VAJA 9. - MERJENJE ODBOJNOSTI ANTENE S SMERNIM SKLOPNIKOM

1. Protismerni sklopnik

Odbojnost lahko sicer enostavno izmerimo z merilnim vodom,

vendar je merilni vod nerodna mehanska naprava: sondo je treba med meritvijo mehansko

premikati, merilni vod postane za nižje frekvence nepraktično dolg in končni rezultat je treba šele preračunati iz izmerjene valovitosti in faze minimuma.

Za meritev odbojnosti bi zato želeli napravo, ki na svojem izhodu proizvaja signale, ki so naravnost sorazmerni odbitemu oziroma napredujočemu valu na VF prenosnem vodu.

Takšno napravo imenujemo smerni sklopnik. Smerni sklopnik se da izdelati na več različnih načinov za različna frekvenčna področja od enosmerne pa vse do svetlobnih frekvenc. Za frekvence nad 100MHz je opisano napravo najlažje izdelati kot dva sklopljena prenosna voda (glej sliko 1), od koder tudi prihaja ime sklopnik.

Med dvema prenosnima vodoma imamo sosmerni sklop ali protismerni sklop ali obe vrsti sklopa hkrati. Izraz sosmerni sklop pomeni, da dobimo v sklopljenem vodu potujoči val, ki potuje v isti smeri kot izvorni val. Sklopljena voda lahko obravnavamo kot en sam vod, v katerem se lahko širita dva različna valova: sofazni val in protifazni val. Pogoj za sosmerni sklop je razlika v hitrosti razširjanja sofaznega in protifaznega vala, kar lahko dosežemo v kovinskih valovodih oziroma v vodih z nehomogenim dielektrikom: mikrotrakasti vod na tiskanem vezju ali optično vlakno.

V sklopniku na sliki 1 je dielektrik homogen, oba sofazni val in protifazni val sta vrste TEM in potujeta z isto hitrostjo. Med obema žilama kabla imamo hkrati induktivni in kapacitivni sklop, ki dasta kot vsoto protismerni sklop.

Ker se v protismernem sklopniku izvorni in sklopljeni val razširjata v obratnih smereh, se njuna medsebojna faza hitro spreminja. Protismerni sklopnik mora biti zato kratek v primerjavi z valovno dolžino. Največji sklop dosežemo pri dolžini četrt valovne dolžine, pri polovici valovne dolžine pa sklop upade na nič. Z nadaljnim daljšanjem sklopnika jakost sklopa periodično niha med tema vrednostima.

Dodatna razlaga delovanja protismernega sklopnika je prikazana na sliki 2. Protismerni sklopnik je naprava, ki meri napetost na vodu preko kapacitivnega delilnika: medsebojna kapacitivnost C*, in tok na vodu preko tokovnega merilnega transformatorja: medsebojna induktivnost M*. Ker se napredujoči in odbiti val na prenosnem vodu razlikujeta v medsebojni fazi toka in napetosti, vzorce toka in napetosti seštejemo v fazi ali v protifazi, da dobimo signale, ki so sorazmerni le

napredujočemu oziroma le odbitemu valu na prenosnem vodu.

Praktična izvedba merilnega smernega sklopnika je prikazana na sliki 3. V merilnem smernem sklopniku želimo čimvečjo smernost, to je čimboljše razlikovanje med napredujočim in odbitim valom. TEM sklopljena voda sama po sebi sicer zagotavljata odsotnost sosmernega sklopa. V praktični ČL

(23)

uporabi moramo še zagotoviti, da ne pride do odbojev na konceh sklopljenega voda, ki bi iz protismernega sklopa napravili sosmerni sklop.

Ker je vhodna odbojnost VF merilnikov običajno precej veliko število, zagotovimo smernost sklopnika tako, da drugi konec sklopljenega voda zaključimo na točnem merilnem uporu.

Zaključitveni upor je običajno že vgrajen v ohišje sklopnika.

Merilni sklopnik za napredujoči in odbiti val zato vsebuje v notranjosti dva ločena protismerna sklopnika, posebej za napredujoči in posebej za odbiti val, ki imata vsak svoj zaključitveni upor v notranjosti naprave, kot je to

prikazano na sliki 3.

Smerni sklopnik natančno opišemo z dvema veličinama: jakostjo sklopa in smernostjo sklopnika.

Jakost sklopa pove, kolikšen del moči valovanja v enem vodu se sklopi v drugi vod v sklopniku.

Sklopnik se da izdelati za poljubno jakost sklopa, običajne številke za merilne smerne sklopnike pa so med -10dB in -20dB. Smernost opisuje sposobnost sklopnika, da razlikuje med napredujočim in odbitim valom.

Smernost protismernih koaksialnih merilnih sklopnikov omejuje točnost zaključitvenih uporov na okoli 30dB. Valovodni sosmerni sklopniki iz kovinskih valovodov dosežejo 40dB, iz optičnih vlaken pa tudi 70dB smernosti.

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 1.7-4.2GHz, z izhodno močjo 15dBm (30mW).

(2) Anteno (merjenec) za „S“ frekvenčno področje.

(3) Koaksialni smerni sklopnik za „S“ področje.

(4) Visokofrekvenčni merilnik moči z ustrezno glavo.

(5) Prilagojeno koaksialno breme in koaksialni kratek stik.

(6) Ploščo mikrovalovnega absorberja za „S“ področje.

Smerni sklopnik omogoča ugoden, ločen "dostop" posebej do napredujočega in posebej do odbitega vala v prenosnem vodu.

Merjena veličina, odbojnost, je preprosto kvocient obeh signalov, ki jih dobimo na izhodu merilnega smernega sklopnika.

Če razpolagamo z vektorskim merilnikom, ki zna meriti kvocient amplitud in razliko v fazi obeh signalov, lahko s sklopnikom izmerimo amplitudo in fazo odbojnosti. Podobno kot pri meritvi z merilnim vodom s premično sondo je treba tudi pri sklopniku preračunati (zavrteti) fazo glede na električno dolžino kabla do merjenca. Merilni komplet, ki vsebuje VF izvor, smerni sklopnik in vektorski merilnik, običajno imenujemo vektorski analizator vezij.

V vaji bomo kot VF merilnik uporabili kar merilnik moči, ki zna meriti samo amplitudo visokofrekvenčnih signalov.

(24)

S takšnim merilnikom in smernim sklopnikom lahko merimo le velikost odbojnosti. Zaradi slabe občutljivosti uporabljenega merilnika moči uporabimo nemoduliran VF izvor moči vsaj 30mW (+15dBm). Od teh +15dBm je treba odšteti še jakost sklopa (okoli -20dB, glej oznake na sklopniku).

ČL

Merilni sistem najprej preizkusimo tako, da ga priključimo na prilagojeno breme (točen merilni upor). Izmerjena odbojnost (razmerje med jakostjo napredujočega in odbitega vala) je merilo za smernost našega merilnega sistema, ki razen smernega sklopnika vključuje tudi kabel in konektorje do merjenca.

Prilagojeno breme zato priključimo v merilnem sistemu čim bližje mestu, kjer se nahaja antena, da na ta način zajamemo čimveč ostalih sestavnih delov (kablov, konektorjev), ki jih ne želimo meriti, a vseeno motijo meritev.

Nato sistem umerimo še s kratkostičnikom. Iz izmerjene odbojnosti za kratkostičnik lahko določimo izgube v priklučnem kablu oziroma razliko v odzivu obeh sklopnikov za napredujoči in odbiti val. Z VF merilnikom moči žal ne moremo meriti faze signala in s tem faze odbojnosti.

Končno priključimo namesto kratkostičnika neznano breme, to je merjeno anteno. Med meritvijo anteno usmerimo v prazen prostor oziroma pred njo namestimo mikrovalovni absorber.

Odbojnost antene izračunamo iz razmerja moči napredujočega in odbitega vala. Če so v priključnem kablu izgube, jih je treba pri izračunu velikosti odbojnosti upoštevati dvakrat!

Vse tri meritve ponovimo v celotnem frekvenčnem področju

1.7-4.2GHz, ki ga dopušča uporabljeni VF izvor. Glede na vrsto uporabljene antene (valovodni lijak) bo izmerjena odbojnost zelo visoka na nizkih frekvencah, pod mejno frekvenco valovoda.

Antena se tam obnaša kot povsem reaktivno kapacitivno breme.

Na gornjem koncu frekvenčnega področja bo odbojnost razmeroma nizka, saj je antena izdelana za to frekvenčno področje.

(25)

ČL

ČšlČH

VAJA 10. - IZBIRA DOLŽINE RADIALOV GROUND-PLANE ANTENE

1. Izvedba pokončno polarizirane antene

V mobilnih komunikacijah najpogosteje uporabljamo

pokončno (vertikalno) linearno polarizacijo preprosto zato, ker je ustrezno anteno najenostavneje izdelati in vgraditi na vozilo oziroma na prenosno (ročno) radijsko postajo.

V večini slučajev pa mobilna radijska zveza ne poteka neposredno med dvema mobilnima

postajama, pač pa med mobilno in bazno postajo. Domet radijske zveze lahko znatno povečamo z ugodno izbiro lege in antene bazne postaje, ki je lahko končna postaja ali pa samo posrednik (repetitor) med dvema mobilnima postajama.

Za anteno bazne postaje nimamo tako hudih omejitev kar se tiče velikosti in teže, kot veljajo za anteno mobilne postaje, zato skušamo izboljšati radijsko zvezo z uporabo boljše antene v boljši legi vsaj na enem koncu radijske zveze.

Anteno bazne postaje zato vgradimo čim višje, več valovnih dolžin nad tlemi. Pri praktični vgradnji pokončno polarizirane antene bazne postaje nas motijo predvsem mehanska nosilna konstrukcija in napajalni vod, ki so električni prevodniki in motijo sevano polje antene.

(26)

Če uporabimo za nosilec antene kar koaksialni kabel, ki služi kot napajalni vod iste antene, dobimo na zunanji strani plašča kabla dodaten električni tok, kot je to prikazano na sliki 1. Če s koaksialnim kablom neposredno napajamo pokončno paličasto anteno (A), steče po zunanji strani plašča kabla tok In, ki je po velikosti povsem enak toku v anteni I.

Plašč kabla je torej sestavni del antene. Ker je plašč kabla običajno zelo dolg (več deset valovnih dolžin), bo imela takšna antena sevalni diagram z velikim številom snopov in ničel, česar v mobilni radijski zvezi prav gotovo ne želimo.

Velikost toka v plašču kabla In lahko znižamo z uporabo dodatnih vodnikov, ki prevzamejo del toka Ir (slika 1 (B)).

Če je preostali tok po plašču kabla In zadosti majhen, bo sevalni diagram takšne antene podoben diagramu polvalovnega dipola z enim samim glavnim snopom. Takšno priljubljeno konstrukcijo antene imenujemo ground-plane (GP) antena, dodatne vodnike pa imenujemo radiali.

Neželjene tokove v nosilni konstrukciji oziroma napajalnem vodu antene lahko sicer zadušimo na več različnih načinov, kot je to prikazano na sliki 2. Najenostavnejša rešitev je četrtvalovna dušilka, ki jo postavimo na napajalni vod (A). Četrtvalovno dušilko izvedemo z dodatno cevjo, ki jo nataknemo preko koaksialnega kabla in na gornjem koncu spojimo z oklopom kabla.

Pomanjkljivost takšne četrtvalovne dušilke je razmeroma ozek frekvenčni pas učinkovitosti, ker je karakteristična impedanca voda med cevjo in oklopom kabla razmeroma nizka.

Bolj učinkovita je dušilka stožčaste oblike (B), ker je ustrezna karakteristična impedanca voda višja. Kovinski stožec lahko nadomestimo z večjim številom žic, ki potekajo v smeri tokov na plašču stožca (C), in dobimo priljubljeno ČL

konstrukcijo ground-plane (GP) antene. Čeprav je osnova delovanja stožca oziroma radialov GP antene četrtvalovna dušilka, iz različnih razlogov stranica stožca oziroma dolžine radialov GP antene niso več enake četrtini

valovne dolžine, kar pride še posebej do izraza pri GP antenah z maloštevilnimi radiali (samo 3 ali 4).

Delovanje antene v širokem frekvenčnem pasu zato lahko zagotovimo le s polnim plaščem stožca ali velikim številom radialov, prilagoditev impedance pa izboljšamo tako, da tudi antensko palico nadomestimo s stožcem (D) ali diskom.

Končno lahko neželjene tokove v nosilnem drogu ali napajalnem vodu učinkoviteje zadušimo tudi z zaporedno vezavo več četrtvalovnih dušilk (E).

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 500-1200MHz, z

izhodno močjo do 15dBm (30mW) in možnostjo amplitudne modulacije z 1kHz (27kHz) pravokotnim signalom.

(2) Širokopasovno log-periodično oddajno anteno.

(3) Merjenec: ground-plane anteno za približno 800MHz na dolgem nosilcu.

(27)

(4) Merilno diodo za 1GHz.

(5) Merilni sprejemnik (1kHz ali 27kHz).

(6) Analogni XY risalnik.

(7) Vrtiljak za eno anteno in nepremični podstavek za drugo.

V vaji merimo smerni diagram ground-plane antene, ki

je vgrajena na dovolj dolg nosilec, da lahko opazujemo učinek neželjenih tokov na nosilcu. Ker je smerni diagram GP antene rotacijsko simetričen okoli osi antene (v H ravnini), seveda merimo le smerni diagram v pokončni (E) ravnini.

Ker je os vrtiljaka pokončna, moramo seveda za samo meritev vgraditi anteno vodoravno, to je povsem drugače od običajne uporabe GP antene. Da lahko opazujemo neželjeni učinek tokov na nosilcu, moramo anteno vgraditi na vsaj eno valovno dolžino dolg nosilec, ki med meritvijo leži vodoravno v isti smeri, to je v osi antene. Šele na dovolj veliki razdalji lahko nosilec zasučemo v obliki kljuke, da anteno in nosilno konstrukcijo pritrdimo na vrtiljak.

Pri meritvi pazimo na odbite valove. Mikrovalovni absorberji so pri valovni dolžini opisane meritve običajno že premajhni in je njihov učinek minimalen, zato se izogibljemo vsem kovinskim delom, tudi konstrukciji samega vrtiljaka.

Os merjene GP antene naj se zato nahaja vsaj eno valovno dolžino nad kovinskimi deli vrtiljaka.

Pri vaji uporabimo model GP antene z nespremenljivo dolžino srednje palice in radialov.

Delovanje takšne antene zato preverimo na različnih frekvencah in poiščemo tisto frekvenco, ko je smerni diagram povsem čist z enim samim snopom. Pri drugih frekvencah dobimo večje ali manjše tokove v nosilcu, ki kazijo obliko glavnega snopa in ga lahko celo ČL

razbijejo v več snopov. Končno iz izmerjene optimalne frekvence in dimenzij modela GP antene preračunamo izmere antene na resnični delovni frekvenci.

Slika 4 prikazuje običajni rezultat meritve smernega

diagrama ground-plane antene. Pri optimalni frekvenci, ko je tok v nosilcu zelo majhen, dobimo smerni diagram z enim samim snopom (polna črta). Maksimum sevanja leži pri 90/270 stopinj, kar pri običajni vgradnji antene pomeni v ravnini obzorja oziroma tam, kjer se nahajajo uporabniki z mobilnimi postajami.

Pri drugačnih frekvencah dobimo smerni diagram, ki ima sicer še vedno le dve globoki ničli v smeri osi antene, vendar je teme snopov valovito (pikasta črta na sliki 4). Globina valovitosti je sorazmerna preostalemu neželjenemu toku na nosilcu. Pri tem se pogosto zgodi, da dobimo lokalni minimum ravno v smeri 90/270 stopinj oziroma v ravnini obzorja. V tem slučaju neželjeni tok na nosilcu znižuje dobitek antene ravno v smeri, v kateri se nahajajo mobilni uporabniki. Takšna

(28)

antena sveti po nepotrebnem v nebo ali v zemljo, kjer uporabnikov prav gotovo ni!

Končni rezultat vaje je meritev dolžine radialov, pri kateri dobimo najčistejši smerni diagram, ko tok v nosilcu povsem izgine. Potrebna dolžina radialov je nekoliko daljša od četrtine valovne dolžine, običajno znaša 0.28 do 0.32 lambda.

ČL

(29)

ČšlČH

VAJA 11. - SEVALNI IZKORISTEK MAJHNE KROŽNE ZANKE

1. Sevalni izkoristek (električno) majhnih anten

Kot električno majhne antene razumemo antene, katerih

dimenzije so dosti manjše od delovne valovne dolžine v praznem prostoru. Pri (električno) majhnih antenah je razmeroma enostavno določiti porazdelitev toka na anteni, saj rezonančni pojavi nanjo še nimajo velikega vpliva. Ker pa sevalna upornost zelo hitro upada s frekvenco, je pri majhnih antenah to zelo majhna številka in se večina dovedene moči troši v ohmski upornosti vodnikov antene in drugih izgubnih mehanizmih.

Pri električno majhnih antenah je sevalna upornost dosti manjša od karakterističnih impedanc vodov, oddajnikov in sprejemnikov, ki jih običajno uporabljamo v visokofrekvenčni tehniki. Razen realne sevalne upornosti imajo električno majhne antene še razmeroma visoko reaktivno

komponento, ki jo je treba za optimalen prenos moči ustrezno kompenzirati. Kompenzacija reaktivnega dela impedance seveda prinaša nove izgube moči.

V primeru majhne krožne zanke je impedanca sestavljena iz realnega dela in induktivne komponente. Realni del impedance je vsota sevalne impedance zanke (glej sliko 1) in ohmske upornosti vodnika, iz katerega je izdelana zanka. Sevalna impedanca majhne krožne zanke zavisi izključno od površine zanke in števila ovojev (če je to tuljava z več ovoji).

Površino in s tem sevalno upornost lahko navidezno povečamo tudi z dodatkom feritnega jedra (feritna antena).

Vsaka žična zanka ima seveda tudi induktivno komponento impedance. Ta ne zavisi samo od površine zanke, pač pa tudi od njene oblike in od preseka vodnika. Pri zankah z več kot enim ovojem se razmerje med sevalno upornostjo in induktivnostjo zanke v grobem ohranja, zato na takšen način ne moremo bistveno spremeniti (izboljšati) izkoristka antene.

Ko postanejo dimenzije zanke že znaten del valovne dolžine, ne moremo več zanemariti niti kapacitivnosti med priključki zanke. Nadomestno vezje zanke zato vsebuje zaporedno vezavo induktivnosti zanke, sevalne upornosti in izgubne upornosti vodnika, katerim je vzporedno vezana še parazitna kapacitivnost med priključki (glej sliko 2).

Izgubna upornost zanke je posledica končne prevodnosti vodnika in je glavni vzrok slabega izkoristka majhne antene.

V radijskem frekvenčnem področju znaša vdorna globina valovanja v kovine nekaj deset

mikrometrov, zato izgubno upornost povečuje kožni pojav. Izgubna upornost zanke zato narašča s kvadratnim korenom delovne frekvence.

Ko postanejo dimenzije zanke primerljive z valovno dolžino, rezonančni pojavi v sami zanki povzročijo neenakomerno porazdelitev toka v zanki. Izraz za sevalno upornost s slike 1 in nadomestno vezje s slike 2 tedaj seveda ne veljata več.

Praktično pa postane tedaj sevalna upornost zadosti visoka, da je izkoristek takšne antene zelo blizu enoti in so ohmske izgube zanemarljive. Zaradi drugačne porazdelitve toka ima seveda takšna antena precej drugačne lastnosti od električno majhne zanke!

(30)

ČL

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju od 50MHz do 150MHz,

z izhodno močjo do 20dBm (100mW) na 50ohmskem bremenu, z možnostjo 1kHz amplitudne modulacije.

(2) Merjeno anteno – krožno zanko – premera okoli 20-30cm z ustreznim visokofrekvenčnim priključkom.

(3) Visokofrekvenčni merilni mostiček za merjenje impedance.

(4) Ustrezen detektor za merilni mostiček.

Zaradi enostavnosti izvedbe vaje merimo izkoristek majhne

krožne zanke, to je magnetne antene. Na podoben način bi lahko merili tudi izkoristek tokovnega elementa (električna antena), vendar so v tem slučaju motilni pojavi dosti večji zaradi močnega bližnjega električnega polja. Krožno zanko enostavno priključmo na primeren mostiček za merjenje impedance.

Impedančni mostiček seveda potrebuje še moduliran izvor visokofrekvenčnega signala in občutljiv detektor (sprejemnik).

Izvor amplitudno moduliramo s frekvenco 1kHz, kar potem slišimo kot pisk v zvočniku

sprejemnika. Ko se približujemo ravnotežju mostička, začne pisk v zvočniku slabeti, v popolnem ravnotežju pa v zvočniku pisk zamenja šum.

Impedanco zanke izmerimo v smiselnem frekvenčnem področju, ki je navzdol omejeno z možnostni merilne opreme, predvsem mostička, navzgor pa smiselno mejo določajo rezonančni pojavi v zanki ozrioma dimenzije zanke. Ker je v večini slučajev impedanca zanke povsem reaktivna, to je skoraj povsem induktivna na nižjih frekvencah in povsem kapacitivna na višjih frekvencah, je treba posebno natančno poiskati fazo izmerjene impedance, sicer pride pri poznejšem računanju do velikih pogreškov.

Pri merjenju impedance bomo dobili nekaj podobnega, kot je narisano na sliki 4, kjer je prikazana le velikost

impedance v primerjavi s samo sevalno upornostjo zanke.

Rezonančno frekvenco zanke poiščemo natančneje z opazovanjem faze. Rezonanci ustreza

maksimalna velikost impedance, ki je tedaj čisto realna. Pri meritvi se kapacitivnosti med koncema zanke dodaja še kapacitivnost priključka mostička, kar seveda znižuje rezonančno frekvenco glede na samo zanko.

(31)

Nato izmerimo impedanco pri najnižji frekvenci, ki jo dopušča mostiček. Iz teh dveh podatkov, rezonančne frekvence in (skoraj povsem induktivne) impedance pri najnižji frekvenci določimo reaktivne komponente vezja s slike 2: tuljavo L in kondenzator C. Nato izmerimo impedanco v celotnem smiselnem frekvenčnem področju in iz izmerjenih vrednosti izračunamo vsoto izgubnih upornosti ter v končnem rezultatu (izračunu izkoristka) to primerjamo s teoretskim izrazom za sevalno upornost s slike 1.

Kot končni rezultat narišemo diagram izmerjene impedance in izračunanega sevalnega izkoristka kot funkciji frekvence.

ČL

ČšlČH

VAJA 12. - DOLOČANJE FAZNEGA SREDIŠČA ANTENE

1. Amplitudni in fazni smerni diagram antene

Smerni diagram antene je v splošnem kompleksna funkcija,

ki jo lahko zapišemo kot produkt amplitudnega smernega diagrama in faznega smernega diagrama (glej sliko 1) V večini slučajev nas pri antenah zanima edino amplituda smernega diagrama. Ko se nahaja sprejemna antena daleč proč od oddajne antene, v Fraunhoferjevem področju, se anteni

„vidita“ pod zelo majhnim zornim kotom. Fazni smerni diagram anten zato takrat ne povzroča interference, ki bi vplivala na jakost sprejetega signala. Razen tega se faza sprejetega signala izredno hitro spreminja z razdaljo med antenama in te spremembe so dosti večje od faznega smernega diagrama anten.

Fazni smerni diagram antene postane zanimiv, ko izkoriščamo sevanje antene v velikem prostorskem kotu, naprimer za osvetlitev zrcala. Da deluje zrcalo kot odprtina z želenim smernim diagramom, morajo biti vse točke zrcala osvetljene ne samo s pravilno amplitudo pač pa tudi s pravilno fazo signala.

Primarni izvor oziroma žarilec, ki ga vgradimo v gorišče zrcala, mora imeti zato predpisana oba,

(32)

amplitudni smerni diagram in fazni smerni diagram.

Fazni smerni diagram antene je seveda odvisen od tega, kako si izberemo koordinatni sistem in kam postavimo anteno.

Če naprimer anteno premaknemo po osi „Z“, kot je to prikazano na sliki 2, se fazni smerni diagram spremeni za dodatni člen, ki vsebuje odmik antene od središča koordinatnega sistema.

Najenostavnejši slučaj bi bil povsem realen smerni diagram antene, ki se mu faza v različnih smereh ne spreminja. Če s premikanjem antene v koordinatnem sistemu lahko najdemo takšno točko, jo imenujemo fazno središče antene.

Vse antene nimajo faznega središča. Naprimer, krogelno zrcalo ne zbere vpadnih žarkov v eni sami točki, pač pa v daljici. Če takšno zrcalo uporabljano kot anteno za satelitske komunikacije ali v radioastronomiji, potem potrebujemo primarni izvor, ki se mu navidezna točka sevanja pomika po daljici gorišča zrcala. Pri takšnem primarnem izvoru seveda ne moremo definirati faznega središča.

Najbolj razširjeno zrcalo je parabolično zrcalo, ki ima točkasto gorišče in zato zahteva žarilec, ki ima fazno središče. Pri sestavljanju antene moramo namestiti žarilec natančno tako, da fazno

središče žarilca sovpade z goriščem paraboličnega zrcala. Točka faznega središča je zato pomemben podatek žarilca, ki ga moramo izračunati ali izmeriti.

(1) Izvor (oddajnik) v frekvenčnem področju 10GHz z izhodno izhodno močjo 15dBm (30mW).

(2) -20dB koaksialni smerni sklopnik.

(3) Oddajno anteno na svojem podstavku.

(4) Antene (merjence) za 10GHz frekvenčno področje.

ČL

(5) Vrtiljak s podstavkom z nastavljivo ekscentričnostjo.

(6) Harmonski konverter, merilni sprejemnik in polarni prikazovalnik iz merilnega kompleta analizatorja vezij.

Določanje točke faznega središča antene pomeni določanje

treh koordinat točke, okoli katere lahko vrtimo anteno in se pri tem faza sprejemanega (ali oddanega) polja ne spreminja.

Pri večini anten je dve koordinati faznega središča razmeroma enostavno uganiti: pri rotacijsko simetrični anteni bo naprimer fazno središče prav gotovo ležalo na osi antene. Anteno bomo zato