Діаграма направленості антени: як виміряти

Діаграма направленості антени: як виміряти

Діаграма направленості антени показує, у яких напрямках вона випромінює сильніше, а в яких слабше. Від неї залежить дальність зв’язку, захист від завад і правильне встановлення антени на щоглі чи дроні. Даташит часто дає «ідеальну» діаграму, змодельовану в симуляторі. Реальна антена з кронштейном, кабелем і корпусом поводиться інакше. У статті показуємо, як виміряти діаграму направленості антени звичайним аналізатором спектра і поворотним столом, а SparSIT LAB будує графік і рахує параметри автоматично.

Основні параметри діаграми направленості

ПараметрЩо означає
Ширина променя −3 дБкут, у межах якого потужність падає не більше ніж удвічі
Відношення вперед/назад (F/B)наскільки задній пелюсток слабший за головний
Рівень бічних пелюстокнаскільки сильні паразитні напрямки
Нерівномірністьдля всенаправлених антен: різниця між макс. і мін.
КСДкоефіцієнт спрямованої дії, оцінка підсилення в дБі

Про одиниці дБ, дБм і дБі ми писали окремо: dBm, dB, dBi і RSSI: як читати рівень радіосигналу.

Як виміряти діаграму направленості

Для вимірювання потрібні:

  • передавач на робочій частоті: генератор, радіомодуль або відеопередавач, з опорною антеною;
  • приймач: аналізатор спектра з досліджуваною антеною;
  • поворотний пристрій з розміткою по кутах — навіть саморобний диск з транспортиром;
  • відстань між антенами щонайменше 10 довжин хвиль і мінімум відбиваючих предметів поруч.

Антену повертають з кроком 5–15° і на кожному куті записують рівень сигналу. Вручну це 24–72 записи в таблицю на кожну площину, а потім ще побудова полярного графіка.

Діаграма направленості в SparSIT LAB

Сторінка «Діаграма направленості» автоматизує рутину:

  1. Задайте частоту сигналу і смугу пошуку піку. Аналізатор Siglent шукає максимум у вузькому вікні, тому невеликий дрейф передавача не заважає.
  2. Вкажіть поправку: втрати кабелю, підсилення підсилювача.
  3. Поверніть антену на кут і натисніть F5. Рівень записується в точку, а кут автоматично збільшується на заданий крок. Повторний вимір на тому ж куті замінює точку.
  4. Виміряйте обидві площини: E і H.

Графік будується одразу в полярній або прямокутній системі, з нормуванням до максимуму (0 дБ) і позначкою рівня −3 дБ. Програма сама рахує ширину променя, F/B, рівень бічних пелюсток, нерівномірність і грубу оцінку КСД за формулою Крауса.

Якщо аналізатора немає, рівні можна вводити вручну з будь-якого приймача, наприклад RSSI модуля. Також підтримується імпорт точок із CSV. Готову діаграму можна зберегти як PNG або CSV і додати до протоколу випробувань.

Типові помилки при вимірюванні

  • Замала відстань. У ближній зоні діаграма спотворюється. Для 2,4 ГГц мінімум 1,5–2 м, для 433 МГц — 7 м і більше.
  • Відбиття від стін і людей. Найкраще міряти на відкритому майданчику.
  • Кабель під антеною. Він стає частиною антени і перекошує діаграму. Використовуйте ферит на кабелі.
  • Нестабільний передавач. Вимірюйте опорний рівень на початку і в кінці.

SparSIT LAB — безкоштовний бета-доступ

Розробляєте чи закуповуєте антени для зв’язку або FPV? SparSIT LAB будує діаграму направленості за кілька хвилин і сам рахує ширину променя, F/B і КСД. Бета-доступ безкоштовний.

Отримати бета-доступ Усі можливості SparSIT LAB →

Часті запитання

Скільки точок потрібно на діаграму?

Для всенаправленої антени достатньо кроку 15° (24 точки). Для спрямованої (патч, хвильовий канал) — 5° (72 точки) біля головного пелюстка.

Чи можна виміряти діаграму направленості без аналізатора спектра?

Так, за RSSI приймача чи модуля. Точність нижча: RSSI зазвичай має крок 1 дБ і нелінійність. Для порівняння двох антен цього достатньо.

Чому виміряна діаграма не збігається з даташитом?

Даташит описує антену в ідеальних умовах. Корпус, кабель, кронштейн і земля змінюють діаграму. Саме тому реальне вимірювання важливе.

Корисні джерела: Radiation pattern (Wikipedia).

Related Posts

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.