Bagaimana saya bisa menguji antena PCB perangkat saya dengan benar?

23

Saya sedang menguji perangkat Z-Wave yang saya buat dengan antena PCB. Saya ingin memastikan bahwa antena memiliki jangkauan yang baik dan kekuatan sinyal yang dihasilkan cukup kuat dan dapat dibandingkan dengan perangkat serupa di lapangan.

Bagaimana saya bisa mengukur perangkat saya dengan benar?

zwave  testing  hardware 
— Dom
sumber
4
Ini sepertinya lebih dari pertanyaan teknik listrik / DIY daripada pertanyaan khusus untuk IoT.
— ArtOfCode
3
@ArtOfCode jika antena Anda tidak berfungsi, Anda tidak memiliki perangkat IOT. Saya telah melihat ini muncul di industri sepanjang waktu. Ya, ada tumpang tindih dengan EE, tetapi jika kita ingin berbicara tentang membuat perangkat sama sekali, akan ada tumpang tindih.
— Dom
2
Dom, situs ini tidak banyak tentang tantangan rekayasa yang lebih dalam yang merancang dan membangun perangkat ini. Situs ini lebih berorientasi kepada pengguna akhir dengan pertanyaan tentang IoT, solusi, masalah keamanan, dan membuat perangkat mereka berfungsi. Akan selalu ada sedikit persilangan (masalah industri, pemecahan masalah, optimisasi, dan perbaikan, misalnya), tetapi pertanyaan teknis yang kebetulan tentang desain IoT lebih sesuai untuk para ahli di situs teknik / listrik kami .
— Robert Cartaino
1
@RobertCartaino fase definisi memiliki beberapa pertanyaan yang pengembangannya difokuskan seperti "Protokol mana yang dapat kita gunakan untuk komunikasi perangkat ke perangkat (D2D) di IOT, selain dari MQTT?" dan "Saya sedang membangun sistem yang mencakup aplikasi seluler dan perangkat perangkat keras berkemampuan bluetooth. Bagaimana cara mengamankan komunikasi antar perangkat?". Jika kita hanya ingin pertanyaan tingkat konsumen maka ya ini tidak masuk akal di sini, tetapi jika kita memiliki pertanyaan tentang pengembangan dan proses pembuatan perangkat IOT maka kita perlu pertanyaan seperti ini.
— Dom
2
Dom, Melihat contoh pertanyaan teratas (menentukan audiens target untuk situs ini), saya yakin Anda hanya bertanya di arena yang salah - terutama mengingat bahwa kami telah membuat beberapa situs ahli teknik / elektro yang ditargetkan khusus untuk menjawab pertanyaan Anda secara otoritatif.
— Robert Cartaino

Jawaban:

15

Anda dapat menggunakan penganalisis spektrum untuk memastikan bahwa:

  • Antena memancarkan pada frekuensi (kisaran) yang benar.
  • Daya output adalah daya output yang diharapkan (dihitung secara teoritis) (atau cukup dekat).

Versi akhir yang lebih tinggi dari penganalisis spektrum (termasuk penganalisis tingkat kesalahan bit) dapat membantu Anda lebih lanjut untuk memastikan bahwa tidak hanya antena tetapi juga pengkodeannya benar.

— 50k4
sumber
5
Tidak juga. Ada lebih banyak karakterisasi antena dari ini.
— Sean Houlihane
11

Ada dua pendekatan utama untuk mengkarakterisasi antena dan efektivitasnya dalam sistem, free spacedan in-situ. Yang pertama akan memberikan Anda baseline kasus terbaik, kurang rentan terhadap kebisingan pengukuran (terutama jika Anda memiliki akses ke ruang anechoic besar), dan mungkin bekerja paling baik untuk memilih di antara variasi antena kandidat. In-situpengukuran jauh lebih tidak pasti, tetapi memungkinkan Anda untuk lebih spesifik tentang skenario kerja yang mungkin, dan mengesampingkan kesalahan konyol (seperti lupa bahwa perangkat akhir memiliki kasus kerja yang konduktif).

Kedua pendekatan membutuhkan pasangan pengiriman-terima. Salah satu atau keduanya dapat berupa perangkat nyata, propagasi bersifat komutatif. Berhati-hatilah untuk menggunakan catu daya yang representatif dan operasi otonom pada perangkat uji sungguhan. Jika Anda menyambungkan kabel daya atau seri, ini menjadi bagian dari sistem antena.

Alternatif yang baik untuk penganalisis spektrum adalah Radio yang Ditentukan Perangkat Lunak. Dongle USB-DVBTV tertentu dapat digunakan dengan biaya sangat rendah. Anda tidak boleh terlalu khawatir tentang kesetiaan sinyal dalam skenario ini, kekuatan sinyal sederhana harus cukup.

Idealnya Anda akan cukup dekat karena tingkat kesalahan yang tidak dikoreksi bukan metrik yang berguna. Secara independen, Anda harus memahami bagaimana kekuatan sinyal, tingkat kesalahan yang tidak dikoreksi, dan kinerja sistem terkait untuk mengetahui titik operasi yang Anda tuju.

Untuk pengukuran ruang bebas, idealnya Anda akan berada di lapangan terbuka, bebas dari saluran listrik dan struktur reflektif selama 10 meter. Tempatkan DUT pada dudukan kayu, dan amati dari jarak 5-10 meter (setidaknya beberapa panjang gelombang). Putar ke segala arah, dan ukur. Ulangi dengan perangkat komparatif, ulangi dengan variasi lain yang Anda pedulikan. Antena arah pada frekuensi yang diinginkan biasanya digunakan di salah satu ujung rentang pengujian, ini menghilangkan beberapa variasi karena lokasi pengujian (dan keberadaan Anda di dekat ujung ini)

Untuk pengukuran in-situ, penting untuk menguji coba sebanyak mungkin penyebaran yang realistis. Idealnya Anda akan menjalankan perangkat-ke-perangkat, dengan kualitas sinyal yang dicatat pada perangkat. Cari skenario terburuk yang dapat Anda temukan - pengguna akhir cenderung menemukan yang lebih buruk.

Jika ragu, konsultasikan dengan fasilitas tes EMC. Mereka sering dapat berkonsultasi, misalnya, memvalidasi pendekatan Anda dengan beberapa pengukuran spot. Dengan antena khusus, Anda mungkin akan membutuhkan layanannya nanti.

— Sean Houlihane
sumber
8

Untuk menguji antena dengan benar, minimum, item-item berikut diperlukan

  • Antena sumber dengan pola dan pemancar yang dikenal seperti generator sinyal RF membuat sinyal yang dikenal
  • Antena uji dengan sistem penerima mengukur dan memantau sinyal RF yang diterima. Dalam hal ini perangkat z-wave dapat digunakan sistem penerima.
  • Antena yang sedang diuji (AUT) perlu diuji sebagai fungsi sudut. Sistem penentuan posisi perlu digunakan untuk memutar AUT sehubungan dengan sistem sumber.

Di bawah ini adalah diagram sederhana untuk menggambarkan hal di atas.

Pengaturan Antena Tes
Klik pada gambar untuk versi gambar yang lebih besar.

Pengaturan di atas akan membantu menguji AUT baik pengirim dan penerima.

Rangkaian rentang berikutnya yang sesuai untuk aplikasi harus dipilih. Yang paling umum adalah

Rentang yang Ditinggikan (Ruang Kosong)

Pengujian ruang bebas terkadang dibagi lagi menjadi pengujian luar dan dalam. Untuk pengujian dalam ruangan, ruang anechoic akan bekerja dengan sangat baik.

Rentang yang Ditinggikan
Klik pada gambar untuk versi gambar yang lebih besar.

Rentang Ringkas

Adalah baik untuk mempertimbangkan melakukan preforming range testing. Secara sederhana dari reflektor parabola digunakan untuk membuat gelombang bidang yang sesuai dengan membuat pengukuran yang diperlukan. Di bawah ini adalah contoh yang rumit.

Rentang kompak
Klik pada gambar untuk versi gambar yang lebih besar.

Setelah peralatan dan kemungkinan pengaturan pengujian telah ditentukan, dasar-dasar Antena perlu dievaluasi. Berikut ini adalah daftar untuk dipertimbangkan

  • Pola radiasi (penguatan dan efisiensi)
  • Impedansi ( V oltage S tanding W ave R atio)
  • Bandwidth
  • Polarisasi

Referensi:

— Mahendra Gunawardena
sumber
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.