Corso di Misure a Microonde. Misure di antenne. Prof. Luca Perregrini

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1 Corso di Misure a Microonde Misure di antenne Prof. Luca Perregrini Dipartimento di Elettronica, Università di Pavia luca.perregrini@unipv.it, web: microwave.unipv.it Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 1

2 Sommario Perché misurarle? Cosa misurare? Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 2

3 Motivazioni e Scopo Verifica del progetto (rispetto normative) Eventuale messa a punto dei componenti assemblati Valutazione statistica del processo di produzione Verifica periodica del corretto funzionamento Caratterizzazione dell antenna sotto test (AUT) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 3

4 Parametri Significativi Caratteristiche di radiazione Diagramma di radiazione Larghezza del lobo principale Puntamento Lobi laterali Direttività Polarizzazione Rapporto assiale Angolo di polarizzazione Caratteristiche in Ingresso Coefficiente di riflessione Parametri di Sistema EIRP G/T Proprietà meccaniche Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 4

5 Parametri Significativi Diagramma di Radiazione distribuzione relativa della potenza irradiata in funzione della direzione spaziale Intensità di radiazione: K(θ,φ) = dp irr / dω [W / sterad] Direttività: D(θ,φ) = K max / K medio D(θ,φ) = Guadagno: G(θ,φ) = η D(θ,φ) G(θ,φ) = dp P irr irr dp P in / dω / 4π irr / dω / 4π Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 5

6 Parametri Significativi Diagramma di Radiazione distribuzione relativa della potenza irradiata in funzione della direzione spaziale Rappresentazione in coordinate polari Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 6

7 Parametri Significativi Diagramma di Radiazione distribuzione relativa della potenza irradiata in funzione della direzione spaziale Rappresentazione in coordinate cartesiane Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 7

8 Parametri Significativi Diagramma di Radiazione distribuzione relativa della potenza irradiata in funzione della direzione spaziale Rappresentazione tridimensionale Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 8

9 Parametri Significativi Diagramma di Radiazione distribuzione relativa della potenza irradiata in funzione della direzione spaziale Rappresentazione contour plot Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 9

10 Parametri Significativi Diagramma di Radiazione distribuzione relativa della potenza irradiata in funzione della direzione spaziale Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 10

11 Parametri Significativi Diagramma di Radiazione distribuzione relativa della potenza irradiata in funzione della direzione spaziale Limite norme ITU Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 11

12 Polarizzazione Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 12

13 Zone di Campo (sorgente grande) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 13

14 Formula di Friis P P RX TX = 4 λ π r 2 G G 1 2 τ Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 14

15 Tipologie di Misura Outdoor Campo lontano Elevated range Ground reflection range Indoor in camera anecoica Campo lontano Camera anecoica tradizionale CATR Campo vicino Scansione planare Scansione cilindrica Scansione sferica Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 15

16 Outdoor Campo Lontano Elevated range Sonda calibrata (TX) AUT (RX) Posizionatore Terreno pianeggiante Antenne montate su torri o palazzi Distanza scelta in base ai criteri di campo lontano Sonda scelta per avere campo più uniforme possibile sull AUT Se possibile montare diffrattori sul terreno Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 16

17 Outdoor Campo Lontano Elevated range Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 17

18 Outdoor Campo Lontano Ground reflection range Sonda calibrata (TX) AUT (RX) Posizionatore La riflessione dal terreno è sfruttata per ottenere fase uniforme sull AUT Necessità di terreno pianeggiante Distanza scelta in base ai criteri di campo lontano AUT posizionato sul primo lobo di interferenza tra sonda e riflessione speculare Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 18

19 Outdoor Campo Lontano Ground reflection range Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 19

20 Indoor Campo Lontano Camera anecoica Sonda calibrata (TX) AUT (RX) Posizionatore Camere completamente schermate e ricoperte da pannelli assorbenti di forma e dimensione opportuna Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 20

21 Indoor Campo Lontano Camera anecoica Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 21

22 Indoor Campo Lontano Camera anecoica piramidale Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 22

23 Indoor Campo Lontano Camera anecoica piramidale SBH feed antenna Test zone Feed section ETS-Lindgren Wireless Test Chambers (400 MHz to 6000 MHz) Sat Com Electronics Antenna Tapered Chamber (500 MHZ 40 GHz) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 23

24 Indoor Campo Lontano Compact antenna test range (CATR) Riflettore parabolico Riflettore iperbolico Sonda calibrata (TX) AUT (RX) Posizionatore L AUT è illuminato da un onda piana nonostante gli spazi ridotti grazie all uso del doppio riflettore Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 24

25 Indoor Campo Lontano Compact antenna test range (CATR) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 25

26 Indoor Campo Lontano Compact antenna test range (CATR) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 26

27 Indoor Campo Vicino Scansione planare Sonda calibrata (RX) AUT (TX) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 27

28 Indoor Campo Vicino Scansione planare Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 28

29 Indoor Campo Vicino Scansione planare Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 29

30 Indoor Campo Vicino Scansione cilindrica Sonda calibrata (RX) AUT (TX) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 30

31 Indoor Campo Vicino Scansione cilindrica Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 31

32 Indoor Campo Vicino Scansione sferica Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 32

33 Indoor Campo Vicino Scansione sferica Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 33

34 Indoor Campo Vicino Scansione sferica Sonda calibrata (RX) AUT (TX) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 34

35 Outdoor Vs Indoor Outdoor + tecniche relativamente semplici + necessitano di un limitato post-processing - ambiente esteso - attenuazione del segnale - variazioni climatiche - interferenze elettromagnetiche Indoor AUT (TX) + ambiente controllato (temperatura ed umidità costanti / riproducibili) + assenza di interferenze + accuratezza - necessità di un intenso post-processing (campo vicino) - necessità di un numero elevato di campioni (campo vicino) - sistema di misura più sofisticato (ampiezza e fase in campo vicino) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 35

36 Outdoor Vs Indoor Sonda calibrata (RX) AUT (TX) Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 36

37 Fonti di Errore Errori dovuti al sistema di misura Strumentazione Cavi di trasmissione Software utilizzati Sonda calibrata (RX) Errato posizionamento della sonda Errori dovuti al setup di misura AUT (TX) Riflessioni indesiderate all interno della regione di misura Troncamento del piano di scansione e sottocampionamento Non idealità della sonda Misure a Microonde Prof. Luca Perregrini Misure di antenne, pag. 37