LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/1 ANTENNIMITTAUKSIIN TUTUSTUMINEN

Transkriptio

1 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/1 ANTENNIMITTAUKSIIN TUTUSTUMINEN

2 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/2 SISÄLTÖ 1 TYÖN KUVAUS MITTAUKSET Antennin suuntakuvion mittaus Piirianalysaattorimittauksia SELOSTUKSEN LAATIMINEN... 9

3 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/3 1 TYÖN KUVAUS Työssä tutustutaan tärkeimpiin antennitekniikassa vaikuttaviin ilmiöihin ja opetellaan käyttämään mittalaitteita. Tärkeintä on ymmärtää mitkä asiat vaikuttavat antennin kykyyn siirtää signaali tehokkaasti radiorajapinnalle. Työssä tarvittava teoria löytyy taustakansiosta. TURVALLISUUSOHJE Lähetysantenniin ei saa katsoa pääkeilan suunnassa, eikä sitä saa suunnata ihmisiä kohti, sillä antennin voimakkaan suuntaavuuden takia pääkeilassa voi esiintyä vaarallisen suuria tehotiheyksiä, jotka saattavat vauriottaa silmiä pysyvästi. RF-signaali on kytkettävä pois päältä heti mittausen jälkeen ja antennin asentoa muutettaessa. 1.1 Tarvittavat välineet - ATMS-laitteisto - Taustakansio - Piirianalysaattori ja mittakaapelit

4 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/4 2 MITTAUKSET Mittauksissa käytetään ATMS-laitteistoa ja piirianalysaattoria. Ennen jokaista mittausta kannattaa miettiä, mitä suuretta mitataan ja mitkä ovat oletetutu mittaustuloket. Mittaustapahtumista otetaan riittävästi kuvia selostukseen. Alt + Prt Scr-komennolla saa kopioitua aktiivisen ikkunan suoraan Word:iin. Mittaustulokset voi myös tallentaa ja tutkia niitä LVDAM-ANT-ohjelmistolla, joka löytyy osoitteesta <URL: Kuvien kaappaukseen voi käyttää myös SnagIt-ohjelmaa. 2.1 Antennin suuntakuvion mittaus Tässä mitataan ATMS laitteistolla antennin suuntakuvio, määritetään 3 db:n keilanleveys ja suuntaavuus D, sekä tutkitaan suuntakuviota 2D-, EH- ja 3D- ja suorakulmaisen koordinaatiston avulla (kuvio 3, 4, 5 ja 6). Mittaukset Erilaisten antennien mittausohje ja teoria löytyy Lab-Voltin mittausohjeista (Lab-Volt Student Manual). Tässä käsitellään ohjelman perustoiminnot ja suuntakuvion mittaus. Mikroaaltolaitteet ovat herkkiä staattiselle sähkölle ja niitä käsiteltäessä on käytettävä maadoitusranneketta. Käynnistetään LVDAM-ANT-ohjelmisto ja muodostetaan yhteys tiedonkeruuyksikköön. Ensin avataan ohjelmaan mitattavan antennin mallisuuntakuvio (esimerkiksi Dipol_l2.ant), joka löytyy hakemistosta C:\Program Files\Lab-Volt\LVDAM\ANT1_22 ja tutustutaan suuntakuvioon sekä ohjelman toimintoihin. Tässä vaiheessa kannattaa miettiä jo valmiiksi tallennusta varten, mikä on E- ja H-tason suuntakuvio. Lähetys- ja vastaanotinantennit kiinnitetään generaattoriin ja vastaanotinyksikköön sopivien kiinnikkeiden ja kaapeleiden avulla. Tutkittava antenni kiinnitetään pyöritysmoottoriin ja lähetysantenniksi valitaan 1 GHz:n

5 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/5 mittauksissa jagi, sekä 10 GHz:n mittauksissa iso torviantenni. Vaimennin täytyy kiinnittää vastaanottimen tuloon. Kiinnitysohjeet eri antenneille löytyy Lab-Voltin työohjeista. Antennien pääkeilat suunnataan vastakkain ja tarkistetaan, että antennit on asennettu samaan polarisaatioon. Tarvittaessa pyöritysmoottorin voi käynnistää -painikkeen avulla ja pysäyttää - painikkeella, kun vastaanotinantenni on suunnattu suoraan lähetysantennia kohti, antennin asennon näyttö nollataan -näppäimellä (kuvio 2). Käynnistetään generaattori ja säädetään vaimennusta, kunnes vastaanotetun signaalin voimakkuus on alle 0 dbm (kuvio 1). KUVIO 1. Tason säätö (Lab-Volt 1996d) KUVIO 2. Vastaanotinantennin kulma (Lab-Volt 1996d) Ennen mittauksia valitaan aktiiviseksi Data Files-ikkunasta tyhjä välilehti esimerkiksi anten2.ant, koska anten1.ant välilehdellä on yleensä mallisuuntakuvion tiedot (kuvio 3). Mittaus käynnistetään -painikkeella. Pyöritysmoottori pyöräyttää vastaanotinantennia täysympyrän verran ja pysäyttää moottorin automaattisesti. Tarkastellaan saatua suuntakuviota ja verrataan sitä mallisuuntakuvioon, jos mitatussa suuntakuviossa on selviä vääristymiä kannattaa vaihtaa mittausetäisyyttä ja tarkistaa antennien kohdistus. Tutkittavan antennin säteilijä täytyy olla pyöritysmoottorin akselin keskipisteessä ja mittakaapelin on oltava siten, että se ei väännä antennia väärään asentoon mittauksen aikana. Pyöritysmoottori ajaa 3 yli lähtökulman jokaisella mittauksella ja siitä aiheutuva virhe suuntakuvion asennossa täytyy korjata. Korjaus tehdään valitsemalla mitattu suuntakuvio aktiiviseksi ja muuttamalla suuntakuvion kulmaa Options -> Set MSL Position-valikosta. Antennin asennon voi korjata takaisin nollakulmaan seuraavaa mittausta varten pyöritysmoottorilla tai kääntämällä käsin antennia hieman takaisinpäin.

6 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/6 Mitataan E- ja H-tasojen suuntakuviot Lab-Voltin ohjeiden mukaan ja tallennetaan tulokset. KUVIO 3. Tasokuva (2D View) (Lab-Volt 1996d) KUVIO 4. EH-koordinaatisto (EH View) (Lab-Volt 1996d)

7 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/7 KUVIO 5. 3D-koordinaatisto (3D View) (Lab-Volt 1996d) KUVIO 6. Suorakulmainen koordinaatisto (Cartesian View) (Lab-Volt 1996d) Antennin 3 db:n keilanleveys määritellään kursoreiden avulla, jotka löytyvät -painikkeen alta. Keilanleveys on kursoreiden välinen kulma diff ( ) (kuvio 7).

8 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/8 KUVIO 7. 3 db:n keilanleveyden määritys (Lab-Volt 1996d) 2.2 Piirianalysaattorimittauksia Mitataan piirianalysaattorilla tutkittavan antennin heijastuskerroin ja impedanssi antennin resonanssitaajuudella ja tutkitaan antennin käyttökelpoista kaistanleveyttä, sekä määritetään seisovan aallon suhde. Mittaustapahtumat tallennetaan selostusta varten. Piirianalysaattorille valitaan mittaukseen sopiva taajuusalue ja tehdään yksiporttikalibrointi mittakaapelin päähän asti. Antenni pyritään sijoittamaan mittauksen ajaksi sellaiseen paikkaan, missä syntyy mahdollisimman vähän mittaustuloksiin vaikuttavia heijastuksia. Mittauksissa kannattaa käyttää Format-valikosta löytyvää Smithin karttaa sekä SWR- ja Log Mag-näyttöjä. Tallennustoiminto löytyy hard copy- näppäimen alta.

9 LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/9 3 SELOSTUKSEN LAATIMINEN Selostuksen teoriaosassa kerrotaan mitä tarkoittaa antennin suuntaavuus, pääkeilan vahvistus ja -3 db:n keilanleveys. Selvitetään mitä tarkoitta antennin heijastuskerroin, seisovan aallon suhde, resonanssitaajuus ja impedanssi. Sekä selitetään mitkä asiat vaikuttavat antennin kykyyn siirtää radioaalto tehokkaasti ilmakehään. Selostuksessa käsitellään myös mittaustulokset ja suoritetaan virheenarviointi sekä kirjoitetaan pohdinta, jossa kerrotaan työn onnistuminen ja annatetaan palautetta työn mielekkyydestä, ohjeistuksesta ja opettavaisuudesta.