Různé typy antén jako základní součásti bezdrátových komunikačních systémů mají výkon, který přímo ovlivňuje pokrytí signálem, komunikační kapacitu a spolehlivost sítě. S rychlým pokrokem technologií, jako je 5G, 6G, internet všeho, inteligentní propojená vozidla a letecké/satelitní sítě, se anténní systémy vyvinuly z jednoduchých, jednofunkčních zařízení do komplexních systémů zahrnujících univerzální-komunikační antény, antény základnových stanic, antény systému distribuce vnitřního signálu, chytré antény a specializované anténní aplikace-.
Testování výkonu antény je kritickým krokem k zajištění kvality komunikačního spojení, potlačení elektromagnetického rušení a splnění regulačních požadavků na rádiové frekvence; přesnost jeho testování přímo ovlivňuje provozní efektivitu systémů, jako jsou mobilní komunikace, satelitní navigace, radarová zařízení a nouzové komunikační systémy – a hraje zásadní roli při určování uživatelské zkušenosti se zařízením a bezpečnosti samotného zařízení, jakož i personálu a majetku.
Současné služby testování antén často čelí problémům, jako je pokrytí úzkým testovacím frekvenčním pásmem, roztříštěné přidělování zdrojů a nedostatek integrovaných širokopásmových testovacích schopností; Stávající platformy interního podnikového testování navíc trpí nedostatečným pokrytím frekvenčního pásma, přičemž náklady na upgrade těchto platforem zůstávají neúměrně vysoké. S využitím svého specializovaného mikrovlnného a RF technického týmu a integrací interních i externích softwarových a hardwarových zdrojů GRGTEST vytvořil dvě standardizované platformy pro testování bezodrazových komor pro antény. Tyto platformy poskytují komplexní-testovací služby třetích stran, které pokrývají měření v blízkém-polu i ve vzdáleném poli-pro antény v celém frekvenčním rozsahu 50 MHz až 110 GHz a plně splňují různé požadavky na testování pro výzkum a vývoj antén, finalizaci a ověřování sériové výroby.
Principy testování antén a testovací položky
Anténa je v podstatě zařízení pro přeměnu energie mezi řízenými vlnami a elektromagnetickými vlnami ve volném prostoru; jeho vysílací a přijímací charakteristika odpovídá teorému elektromagnetické reciprocity. Testování zahrnuje obousměrné získávání amplitudy a fáze radiačního signálu na vysílacím i přijímacím konci, po kterém následuje výpočet různých parametrů výkonu antény. V tomto odvětví se převážně používají dva typy metod testování: testování v blízkém-poli a testování ve vzdáleném-poli.
(1) Téměř{1}}testování v terénu
V oblasti blízkého-pole (která zahrnuje jak indukované blízké-pole, tak vyzařované blízké-pole; vzdálenost je obvykle<(2D²)/λ, where D denotes the maximum antenna size and λ represents the wavelength), a high-precision probe is used to scan the surface of the antenna under test (AUT-Antenna Under Test) – whether it is planar, cylindrical, or spherical – to acquire its amplitude and phase measurements; subsequently, the far-field radiation characteristics are calculated using a near–far-field transformation algorithm (based on Fourier transform or mode expansion theory, derived from the Huygens–Kirchhoff diffraction principle). The probe position must be strictly controlled (sampling interval ≤ λ/2), and the probe response must be calibrated. The schematic diagram of the antenna near-field testing procedure is shown in Figure 1 below.
Obrázek 1. Schéma měření antény v blízkosti-pole
(2) Dálkové-testování v terénu
In regions satisfying the far-field condition (typically when R>(2D²)/λ, kde D je maximální velikost antény a λ je vlnová délka), referenční anténa se známým ziskem se používá k přenosu přibližné rovinné vlny; pod-testovaná anténa (AUT) pak tuto vlnu přijímá nebo vyzařuje. Měřením koeficientu přenosu (např. S21) a otáčením AUT se získá vyzařovací diagram, zisk a další parametry. Požadavky jsou, aby elektrické a magnetické pole bylo ortogonální, vlnová impedance byla rovna impedanci volného prostoru (377 Ω) a fáze se měnila rovnoměrně se vzdáleností. Schematický diagram testu vzdáleného pole antény-je znázorněn na obrázku 2.
Obrázek 2. Schéma měření vzdáleného pole antény-
(3) Hlavní rozdíl mezi testováním blízkého-pole a vzdáleného-pole
Testování ve vzdáleném poli přímo odráží skutečné provozní podmínky, ale vyžaduje velký pracovní prostor (např. velká mikrovlnná bezodrazová komora); Testování v blízkém poli lze provádět v kompaktní bezodrazové komoře a je vhodné pro velké nebo složité antény, i když spoléhá na vysoce přesné měření fáze- a sofistikované zpracování dat. Obě metody jsou založeny na teorému anténní reciprocity a umožňují měření vysílacích i přijímacích charakteristik. Systém testování v blízkém poli se skládá ze skenovacího rámce, analyzátoru vektorové sítě (VNA), absorbující anechoické komory a specializovaného softwaru; systém pro testování vzdáleného pole vyžaduje dostatečnou vzdálenost (nebo kompaktní polní reflektor pro simulaci rovinné vlny) spolu s gramofonem. Vhodná volba závisí na faktorech, jako je frekvence, velikost antény, požadovaná přesnost a omezení místa.
Rozlišení na základě praktické aplikace:
Testování antén v blízkém okolí je vhodné pro aplikace, jako je přepínání karet NFC, systémy RFID a bezdrátové nabíjení – scénáře, které zahrnují krátké vzdálenosti se silnou vazbou, ale vyžadují vysokou bezpečnost.
Testování antény ve vzdáleném poli-se primárně používá ve scénářích, kde jsou vyžadovány vyzařované vlny pro velký-dosah, široké{2}}pokrytí-oblasti, jako jsou mobilní telefony, základnové stanice, Wi-Fi, radary a satelitní systémy.
(4) Testovací přístroje a zařízení používané pro testování antén
Testování antény vyžaduje použití profesionálního systému měřicího zařízení (včetně odpovídajícího softwarového a hardwarového systému); Mezi základní nástroje patří vektorové síťové analyzátory (VNA), anténní testovací bezodrazové komory, spektrální analyzátory a bezdrátové komplexní testovací zařízení.
GRGTEST Anténní testování technologické platformy a schopnosti služeb
(1) 650 MHz–18 GHz Wide{3}}Testovací platforma pásmové antény
Tato testovací platforma je střední-až{1}}velká-mikrovlnná bezodrazová komora; jeho systém testovacích zařízení a související přístrojové vybavení podporují testování v dalekém-polu i v blízkém-poli. Možnosti služby jsou následující:
1. Rozsah frekvenčního pásma: 650 MHz–18 GHz,
2. Rozměry AUT: 300 cm × 300 cm × 250 cm;
3. Specifikace výkonu:
⑴ zisk,
⑵směrový diagram;
(3) Šířka bočního laloku a výkonového paprsku;
⑷vstupní impedance;
⑸ koeficient odrazu;
⑹ ztráta návratnosti;
⑺ stálé napětí-poměr vln;
(8) Efektivní elektrická délka a efektivní plocha;
⑼ Polarizační režim;
⑽ šířka pásma antény;
⑾ Izolace portů;
⑿izolační odpor;
⒀……
4. Cíloví příjemci:
Výrobci a výzkumné instituce, které vyžadují outsourcing testování antén externím-testovacím agenturám; výzkumné instituce a výrobci zabývající se výzkumem a vývojem a výrobou řešení integrace systémů a zařízení; stejně jako obchodníci s anténami.
(2) 50 MHz–110 GHz Wide{3}}Testovací platforma pásmových antén
Tato testovací platforma je velkoplošná-mikrovlnná bezodrazová komora; jeho systém testovacích zařízení a související přístroje a měřiče podporují testování ve vzdáleném-polu i v blízkém-poli. Možnosti služby jsou následující:
1. Frekvenční rozsah: 50 MHz–110 GHz,
2. Rozměry AUT: 300 cm × 300 cm × 250 cm;
3. Specifikace výkonu:
⑴ zisk,
⑵směrový diagram;
(3) Šířka bočního laloku a výkonového paprsku;
⑷vstupní impedance;
⑸ koeficient odrazu;
⑹ ztráta návratnosti;
⑺ stálé napětí-poměr vln;
(8) Efektivní elektrická délka a efektivní plocha;
⑼ Polarizační režim;
⑽ šířka pásma antény;
⑾ Izolace portů;
⑿izolační odpor;
⒀……
4. Cíloví příjemci:
Výrobci a výzkumné instituce, které vyžadují outsourcing testování antén externím-testovacím agenturám; výzkumné instituce a výrobci zabývající se výzkumem a vývojem a výrobou řešení integrace systémů a zařízení; stejně jako obchodníci s anténami.
Příslušné technické normy a specifikace
Celý proces testování GRGTEST přísně vyhovuje mezinárodním, domácím, průmyslovým a vojenským standardům; zákazníkem{0}}určené testovací specifikace nebo přizpůsobené testovací osnovy mají přednost. Běžně použitelné standardy jsou následující:
- Mezinárodní normy: ITU-R SM.329, ITU-R F.1336, ETSI EN 302502, ISO 9227;
- Telekomunikační průmyslové standardy: 3GPP TS 37.145 (testování MIMO OTA), YD/T 1059, YD/T 2925;
- Národní norma: GB/T 9410 "Metody měření pro zařízení rádiových vysílačů";
- Norma JG: GJB 7869 (Specifikace úrovní závažnosti environmentálních testovacích podmínek pro antény).
- Příslušné normy nebo zkušební osnovy specifikované klientem také slouží jako preferované referenční normy, o které se naše společnost opírá.
Kritéria a specifikace hodnocení výsledků testu
GRGTEST využívá odstupňovaný hodnotící rámec (výborný, dobrý, splňuje požadavky, nesplňuje požadavky) k posouzení výkonu antény; níže je stručně vysvětlen příklad použití jednotlivých ukazatelů výkonnosti:
- U produktů prémiové{0}}třídy musí být VSWR menší nebo roven 1,5, odchylka zisku musí být menší než ±0,5 dB a směrovost -kruhovitosti musí být menší nebo rovna 2 dB.
- U kvalifikovaných produktů musí být VSWR menší nebo roven 2,0 s odchylkou zisku v rozmezí ±1,0 dB.
- Inteligentní anténa musí zajistit, aby zpoždění přepínání paprsku bylo<5 ms and the beam pointing error is ≤3°.
- Přesnost mechanického nastavení úhlu sklonu pro antény základnové stanice musí být ±0,5 stupně a odolnost proti zatížení větrem nesmí být menší než 150 km/h.
- Po zkoušce vlivu prostředí musí být všechny odchylky elektrických parametrů udržovány v rozmezí ±10 % počáteční hodnoty a izolační odpor musí zůstat větší nebo roven 100 MΩ.
- Protokol o zkoušce musí jasně specifikovat klíčové parametry, jako je křivka poměru stojatých vln a úroveň postranního laloku vyzařovacího diagramu kritického frekvenčního bodu; pro jakékoli neshody-zahrnuje doporučení k nápravným opatřením, jako je „omezené frekvenční pásmo“ nebo „strukturální posílení“.
speciální vysvětlení:
Hodnotící kritéria GRGTEST pro výsledky zkoušek budou primárně vycházet z kritérií uvedených v příslušných normách nebo zkušebních osnovách poskytnutých zákazníkem.