Режим CAT: перевірка кабелів і антен — КСХ, зворотні втрати, DTF

Режим CAT (Cable and Antenna Test) призначений для перевірки антено-фідерних трактів: антен, коаксіальних кабелів, роз’ємів, грозорозрядників. У Siglent SHA850A він входить у стандартну комплектацію і працює в діапазоні від 100 кГц до 7,5 ГГц.

Принцип вимірювання

Прилад подає в кабель сигнал і вимірює, яка його частина повертається назад. Якщо опір навантаження (антени) дорівнює хвильовому опору тракту (зазвичай 50 Ом), уся енергія поглинається і відбиття немає. Будь-яка неузгодженість — погана антена, пошкоджений кабель, окислений роз’єм — дає відбиття.

Відбиття описує коефіцієнт відбиття Γ = (Z − Z₀) / (Z + Z₀), де Z — опір навантаження, Z₀ — хвильовий опір. З нього обчислюють усі інші величини.

Зворотні втрати (Return Loss)

RL = −20·log10|Γ|, дБ. Показує, наскільки відбитий сигнал слабший за падаючий. Чим більше число, тим краще узгодження: 20 дБ — відбивається лише 1% потужності.

КСХ (VSWR)

КСХН = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|). Ідеальне значення 1,0. Для більшості антен прийнятним вважається КСХ до 1,5, для багатьох застосувань допустимо до 2,0.

З графіка КСХ від частоти видно резонансну частоту антени (мінімум КСХ) і її робочу смугу (діапазон, де КСХ нижчий за заданий поріг).

Відстань до несправності (DTF)

Режим DTF (Distance to Fault) показує не частоту, а відстань до місця відбиття. Прилад вимірює відбиття в широкій смузі частот і за допомогою оберненого перетворення Фур’є переводить результат у часову, а отже й просторову область. На графіку видно піки на роз’ємах, перегинах і пошкодженнях кабелю з відстанню до кожного.

• коефіцієнт укорочення (Velocity Factor) кабелю має бути вказаний правильно, інакше відстань буде хибною (для кабелів із суцільним поліетиленом ≈ 0,66, зі спіненим — 0,78–0,88);
• роздільна здатність за відстанню ≈ c · VF / (2 · смуга). Чим ширша смуга, тим точніше: за смуги 1 ГГц і VF 0,66 — приблизно 10 см;
• максимальна відстань зростає з кількістю точок вимірювання;
• вкажіть втрати кабелю на метр, щоб амплітуда далеких відбиттів відображалася коректно.

Втрати в кабелі

Однопортовий метод: на дальній кінець кабелю ставлять коротке замикання або залишають його відкритим. Сигнал проходить кабель двічі, тому втрати кабелю = виміряні зворотні втрати / 2. Так перевіряють кабелі, які вже змонтовані на щоглі, без доступу до другого кінця з приладом.

Калібрування OSL

Перед вимірюванням прилад калібрують на кінці вимірювального кабелю трьома мірами: Open (холостий хід), Short (коротке замикання) і Load (узгоджене навантаження 50 Ом). Калібрування переносить площину вимірювання на кінець кабелю й виключає його вплив. Калібрування треба повторити, якщо змінили діапазон частот, кількість точок або вимірювальний кабель.

Типові результати

• рівний високий КСХ у всьому діапазоні — обрив або коротке замикання, DTF покаже місце;
• резонанс антени зсунутий — антена неправильно налаштована (довжина вібратора, згин, сусідні металеві предмети);
• кілька малих піків на DTF — роз’єми й перехідники, великий пік посередині кабелю — пошкодження або потрапляння води.

Серія статей про аналізатор Siglent SHA850A: аналізатор спектра (SA) · кабелі та антени (CAT) · векторний аналізатор кіл (VNA) · розширені вимірювання · аналіз модуляції