Progettazione antenne: misure in camera anecoica

07/01/2019

Realizzare misure di caratterizzazione in camera anecoica a regola d'arte.

 

NOTA: puoi liberamente scaricare, stampare e conservare la versione in formato PDF di questo articolo cliccando qui.

 

Quando, come nel tuo caso, si utilizzano antenne professionali per il proprio lavoro, capita spesso di dover effettuare misure di verifica, in modo da evitare di impiegare antenne che, per un qualunque motivo, non sono in grado di garantire le prestazioni indicate nella loro scheda tecnica.

Inoltre può nascere l’esigenza di un’antenna custom, la cui progettazione richiede sia misure di verifica durante tutta la fase di progettazione, sia misure di caratterizzazione finale che identificano le reali caratteristiche tecniche dell’antenna.

Quando devi affrontare attività di questo tipo, è importante che per la misura della tua antenna sia disponibile una camera anecoica adeguata, che garantisca la giusta affidabilità.

A questo punto diventa fondamentale rispondere a due domande:

Come si configura correttamente la camera anecoica per la misura della tua antenna?

E’ possibile effettuare verifiche pratiche in merito all’attendibilità di una misura?

Rispondiamo.

 

Come si configura correttamente la camera anecoica?

Lo scopo della configurazione della camera anecoica è quello di creare all’interno di essa una certa regione di spazio nella quale l’energia riflessa da qualsiasi raggio elettromagnetico incidente su pavimento, pareti e soffitto risulti molto più attenuata rispetto al raggio diretto.

Si identifica pertanto, ad una certa frequenza od intervallo di frequenze, una cosiddetta zona di quiete della camera stessa, utile a definire la posizione delle antenne durante la fase di misura.

Oltre alle caratteristiche di riflettività del materiale assorbente e alle caratteristiche della struttura della camera, è necessario tener conto anche delle caratteristiche di radiazione dell’antenna di riferimento al fine di discriminare i raggi riflessi da quello diretto.

Altra importante dato da calcolare è la giusta distanza da tenere tra l’antenna di riferimento e quella da caratterizzare. Questa distanza dipenderà dalla dimensione massima dell'antenna che vuoi caratterizzare e dalla sua frequenza operativa.

Nell’articolo tecnico redatto dall’Ing. Francesco Zaccarini, scaricabile liberamente in formato PDF cliccando qui, trovi sia la formula per definire questa distanza, sia quelle necessarie ad effettuare una corretta misura di guadagno.

 

E’ possibile effettuare verifiche pratiche in merito all’attendibilità di una misura?

Per riuscire a mantenere i costi ad un livello accettabile, la verifica sulle prestazioni delle antenne e la loro caratterizzazione al termine di un’attività di progettazione non viene di norma effettuata in laboratori di misura accreditati.

E’ quindi necessario che il tecnico che utilizza queste attrezzature acquisisca una certa sensibilità su ciò che sta facendo, sviluppando alcune regole pratiche utili a valutare l’affidabilità e l’accuratezza di una misura.

Ecco 3 metodi operativi che ti permettono di valutare empiricamente l’efficacia della zona di quiete, all’interno della quale devi effettuare la misura.

 

1. Confronto delle curve di guadagno misurate sui piani E ed H 

Supponendo di operare con antenne in polarizzazione lineare, all’interno di una camera anecoica non ideale agiscono riflessioni con meccanismi diversi nei due piani principali.

E’ quindi possibile misurare le curve di guadagno nei due piani ortogonali E ed H e metterle a confronto.

Una differenza massima di 0.5 dB può essere ritenuto un valore accettabile.

Nell’articolo redatto dall’Ing. Zaccarini puoi trovare due esempi pratici con i due grafici a confronto.

 

2. Confronto delle curve di guadagno misurate a distanze diverse

Tenendo sempre presente la condizione di campo lontano, è possibile determinare una certa zona di quiete al cui interno posizionare le antenne, in modo da effettuare due misure di guadagno a diverse distanze e poi confrontare questi valori.

Anche in questo caso una differenza del valore di guadagno inferiore agli 0.5 dB può essere ritenuto un valore accettabile.

Nei casi peggiori è possibile addirittura notare dei veri e propri minimi in corrispondenza di determinati valori di frequenza, che stanno ad indicare la presenza di un’interferenza distruttiva tra raggio diretto e raggio riflesso.

Possiamo inoltre definire tre motivi per cui la distanza minima, in relazione alla condizione di campo lontano, è di norma la migliore per la misura del guadagno:

- La perdita di inserzione diminuisce

- Il diagramma di radiazione dell’antenna di riferimento riesce a discriminare meglio i segnali riflessi

- I raggi che vengono riflessi in corrispondenza del punto medio del radiocollegamento hanno un angolo di incidenza maggiore, quindi l’attenuazione degli assorbitori è migliore

 

3. Simmetria dei diagrammi di radiazione

Nel caso in cui tu abbia l’esigenza di misurare elementi radianti di tipo simmetrico, sia dal punto di vista geometrico che elettrico, è logico aspettarsi un andamento simmetrico anche per quanto riguarda i diagrammi di radiazione effettivamente misurati.

Con questa tipologia di antenne è quindi possibile ottenere indirettamente una verifica delle prestazioni della camera anecoica. Se questa affermazione ti risulta eccessiva, puoi vedere l’esempio di una misura effettuata nella nostra camera anecoica su antenne omnidirezionali UWB in banda 3.5÷4.5 GHz, riportato nell’articolo dell’Ing. Francesco Zaccarini (per scaricare gratuitamente l’articolo clicca qui).

 

 

Se ti interessa e vuoi approfondire l'argomento, abbiamo preparato per te un documento tecnico di 10 pagine redatto dall'Ing. Francesco Zaccarini in formato PDF da scaricare, stampare e conservare. All'interno troverai anche due pratici esempi su come effettuare correttamente misure su antenne molto granda oppure molto piccole.

Scarica gratuitamente il PDF cliccando qui.

 

 

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Flaminio Bollini

ElettroMagnetic Services Srl

Email: [email protected]

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