Politecnico di Torino

Transcript

1 olitecnico di Torino Laurea Specialistica in Ingegneria A.A. 2005/2006 Corso di COMATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Misura in camera anecoica del guadagno di un antenna Yagi Barbagallo Giuseppe matr Docente del corso: rof. Daniele Trinchero

2 Fase 1 reparazione della camera La camera anecoica in cui sono state effettuate le misure, è stata omologata per un range di frequenze che variano tra 2GHz e 40Ghz. La camera è completamente anecoica (o full anecoica) e non è dodata di passerelle, pertanto per posizionare l antenna trasmittente è stato rimosso il tappeto di coni sulla base per raggiungere il piatto rotante sul quale vengono fissati i DUT (device under test). ertanto è stata fissata l antenna tramite una vite di materiale dielettrico alla base e sono stati collegati i cavi nel seguente modo: il generatore a radiofrequenza è stato collegato all antenna trasmittente (cioè al DUT) e l analizzatore di spettro è stato collegato all antenna ricevente (nel caso specifico, l antenna utilizzata era di tipo Double-Ridge Guide Horn a larga banda: da 1GHz a 18GHz). Il generatore a radiofrequenza, l analizzatore di spettro e il motore del pannello rotante della camera sono collegati ad un pc, che tramite un pannello grafico di controllo (realizzato in labview) invia dei comandi alla strumentazione in modo da agevolare e rendere più veloce la misura. L antenna trasmittente è stata posizionata in modo da avere il massimo della potenza ricevuta dall antenna a tromba e quindi lo zero corrisponde alla situazione illustrata nella seguente figura: La distanza tra l elemento attivo dell antenna trasmittente e la bocca dell antenna a tromba è stata misurata ed è pari a R = 254 cm. Infine è stato riposizionato il tappeto di coni di materiale assorbente ed è stata chiusa la porta della camera anecoica. Fase 2 Impostazione dei parametri di misura Il pannello di controllo risulta estremamente semplice da utilizzare, innanzitutto si fissa la frequenza di start, che è stata fissata a 2.40 GHz, e la frequenza di stop fissata a 2.48 GHz, si settano il numero di passi che si vogliono ottenere tra le due frequenze, è stato scelto di effettuare 3 step: Step 2.400GHz Step 2.440GHz Step 2.480GHz Successivamente è stato impostato lo step di rotazione dell antenna a 2 con una velocità di rotazione pari a 2.5 /sec. Il generatore è stato impostato in modo da erogare 0dBm (1mW). Si è avviata pertanto la misura.

3 Fase 3 Esecuzione della misura Una volta dato il comando di start della misura, in modo automatico il pannello di controllo della strumentazione setta sul generatore la frequenza del primo step e la potenza in uscita, e l analizzatore di spettro viene settato per eseguire la misura che viene poi riportata al pannello di controllo e visualizzata in real-time su un grafico, successivamente lo stesso pannello invia al motore il comando per la rotazione dell antenna e viene rieseguita la misura fino ad arrivare ad un angolo pari a 180 rispetto alla situazione di partenza (vedi immagine fase1). Il pannello imposta, quindi, il secondo step e riesegue il ciclo di misure fino a quando non arriva alla frequenza finale. Infine dallo stesso pannello di controllo si sceglie di salvare il file contenente le misure effettuate. La misura non è però terminata in quanto bisogna tenere presente che il cavo che collega il generatore a radiofrequenza all antenna trasmittente (Cavo1) e quello che collega l antenna ricevente all analizzatore di spettro (Cavo2) hanno una certa attenuazione non nota che bisogna pertanto misurare. Il metodo più semplice è quello di collegare tramite l unione di Cavo1 e Cavo 2 il generatore a radiofrequenza all analizzatore di spettro ed effettuare una misura per ciascuno step di frequenze. In tal modo si ottiene un parametro di attenuazione α Cavo1 + α Cavo2. Questo significa che: = = GENERATORE LETTA + α α Cavo2 Cavo1 (3.1) Fase 4 Elaborazione dei dati ottenuti dalla misura Il parametro d interesse è G per ottenere questo parametro abbiamo utilizzato la formula di Friis: ertanto si ricava facilmente che: G G G 4πR λ = 2 = 4πR λ G 2 κ Avendo tutti i parametri in decibel la (3.2) si può scrivere come: G 1 (3.2) 4πR = ( ) + 20Log G (3.3) λ 1 κ è un fattore trascurabile in quanto vale la situazione di campo lontano.

4 In base a quanto detto in precedenza sostituiamo nell equazione 3.3 le equazioni della 3.1 ottenendo: G = 4πR 1 (3.4) λ [ LETTA GENERATORE + ( α Cavo + α Cavo2 )] + 20Log G Come si può notare tutti i parametri sono noti in quanto la somma delle attenuazioni dei cavi è stata misurata, la potenza letta è quella che ci viene fornita dall analizzatore di spettro, la potenza del generatore è quella impostata a 0dBm, R è noto in quanto misurato e il guadagno dell antenna ricevente G è fornito dai datasheet del fornitore ed è pari a 10dB. ertanto con l ausilio di MatLab si è realizzato uno script per il plottaggio dei dati ricavati ottenendo i grafici sotto riportati: otenze rilevate in funzione dell angolo di posizionamento dell antenna:

5

6 Diagramma di irradiazione dell 2.400GHz:

7 @ 2.440GHz:

8 @ 2.480GHz:

9 NOTA: er essere ulteriormente chiari riporto qui di seguito uno dei grafici di irradiazione, quello a frequenza pari a 2.480GHz con il disegno qualitativo dell antenna.