Como posso testar adequadamente a antena PCB do meu dispositivo?

Estou testando um dispositivo Z-Wave que criei com uma antena PCB. Quero garantir que a antena tenha um bom alcance e a intensidade do sinal gerada seja forte o suficiente e comparável a dispositivos similares no campo.

Como posso testar o meu dispositivo corretamente?

Você pode usar um analisador de espectro para garantir que:

• A antena está emitindo na frequência correta (faixa).
• A potência de saída é a potência de saída esperada (teoricamente calculada) (ou está próxima o suficiente).

Uma versão final mais alta de um analisador de espectro (incluindo o analisador de taxa de erro de bits) pode ajudá-lo a garantir que não apenas a antena, mas também a codificação esteja correta.

Existem duas abordagens principais para caracterizar uma antena e sua eficácia no sistema, free spacee in-situ. O primeiro fornece uma linha de base da melhor das hipóteses, é menos suscetível ao ruído de medição (especialmente se você tiver acesso a uma grande câmara anecóica) e provavelmente funciona melhor para selecionar entre variações de antena candidatas. In-situas medidas são muito menos definitivas, mas permitem que você seja específico sobre um possível cenário de trabalho e descarte erros tolos (como esquecer que o dispositivo final tem uma avaliação condutiva).

Ambas as abordagens requerem um par de transmissão-recebimento. Um ou ambos podem ser dispositivos reais, a propagação é comutativa. Tome cuidado para usar fontes de alimentação representativas e operação autônoma em dispositivos de teste reais. Se você conectar cabos de alimentação ou serial, eles se tornarão parte do sistema de antena.

Uma boa alternativa para um analisador de espectro é um rádio definido por software. Certos dongles USB-DVBTV podem ser usados ​​a um custo muito baixo. Você não deve estar tão preocupado com a fidelidade do sinal neste cenário, a força do sinal simples deve ser suficiente.

Idealmente, você estará próximo o suficiente, pois a taxa de erro não corrigida não é uma métrica útil. Independentemente, você deve entender como a força do sinal, a taxa de erros não corrigida e o desempenho do sistema estão relacionados para determinar qual ponto de operação você está buscando.

Para medições de espaço livre, idealmente você estará em um campo aberto, livre de linhas de energia e estruturas refletivas por muitos 10s de metros. Coloque o DUT em um suporte de madeira e observe-o a uma distância de 5 a 10 metros (pelo menos vários comprimentos de onda). Gire-o em todas as direções e meça. Repita com um dispositivo comparativo, repita com quaisquer outras variações importantes. Uma antena direcional na frequência de interesse é normalmente usada em uma extremidade da faixa de teste, isso remove algumas variações devido à localização do teste (e sua presença perto dessa extremidade)

Para medições no local, é importante testar o maior número possível de implantações realistas. Idealmente, você executaria dispositivo a dispositivo, com a qualidade do sinal sendo registrada no dispositivo. Procure os piores cenários possíveis - os usuários finais provavelmente encontrarão os piores.

Em caso de dúvida, consulte uma instalação de teste da EMC. Eles geralmente podem consultar, por exemplo, validando sua abordagem com algumas medições pontuais. Com uma antena personalizada, você provavelmente precisará dos serviços deles mais tarde.

Para testar adequadamente a antena, no mínimo, são necessários os seguintes itens

• Uma antena de origem com o padrão conhecido e transmissor, como um gerador de sinal de RF, cria sinais conhecidos
• A antena de teste com um sistema receptor mede e monitora o sinal de RF recebido. Nesse caso, o dispositivo de onda z pode ser usado no sistema receptor.
• A antena em teste (AUT) precisa ser testada em função do ângulo. É necessário usar um sistema de posicionamento para girar o AUT em relação ao sistema de origem.

Abaixo está um diagrama simples para ilustrar o acima.

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A configuração acima ajudará a testar o AUT, tanto um transmissor quanto um receptor.

O próximo conjunto de intervalos apropriado para o aplicativo precisa ser selecionado. Os mais comuns são

Faixa Elevada (Espaço Livre)

Às vezes, os testes de espaço livre são divididos em testes externos e internos. Para testes internos, uma câmara anecóica funcionará muito bem.

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Escalas compactas

É bom considerar a realização de testes de faixa compacta. No mais simples de um refletor parabólico é usado para criar uma onda plana apropriada para fazer as medições necessárias. Abaixo está um exemplo elaborado.

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Após o equipamento e a possível configuração de teste terem sido determinados, os fundamentos da antena precisam ser avaliados. A seguir, é apresentada uma lista a considerar

• Padrões de radiação (ganho e eficiência)
• Impedância ( V oltage S tanding W av R acio)
• Largura de banda
• Polarização

Referências:

• Introdução à Medição de Antenas
• Projeto e avaliação da faixa de antenas
• Medições de antena
• Guia de Seleção de Antenas
• Procedimentos de teste para implementação da Seleção Dinâmica de Frequência (DFS) na faixa de 5 GHz