قياس كسب الهوائي: خمس خطوات بمرجع معاير

يمكن قياس كسب الهوائي بطريقة الاستبدال باستخدام هوائي مرجعي معاير، مع تثبيت المجال الساقط والاستقطاب وسلسلة الاستقبال. مؤشر RSSI وأشرطة الإشارة وانخفاض نسبة الموجة الواقفة لا تقيس الكسب المطلق بوحدة dBi مباشرة. يلزم تصحيح الفواقد وتقدير عدم اليقين.

تحديد الكمية المطلوبة

حدد التردد والاتجاه والاستقطاب ومستوى الإسناد. يتضمن الكسب كفاءة الإشعاع، بينما يتضمن الكسب المحقق أيضًا عدم التطابق عند المنفذ. يجب استخدام التعريف نفسه للمرجع والنتيجة.

تعبر dBi عن نسبة إلى مشع متناحٍ، أما dBm فهي قدرة مرجعها 1 mW. الطريقة التالية مناسبة للهوائيات السلبية المتبادلة. إذا كان الهوائي نشطًا، فافصل أثر المشع عن تضخيم الدائرة.

1. تجهيز المصدر والمرجع

تحتاج إلى مصدر مستقر وهوائي إرسال ومرجع ذي معايرة عند التردد المطلوب ومستقبل قياس وحوامل تسمح بإعادة الوضع نفسه. حدد فواقد الكابلات والمحولات حتى مستوى الإسناد.

اجعل القراءة أعلى من أرضية الضوضاء وأقل من مستوى الضغط أو التشبع. قياس S11 بمحلل الشبكات يصف التطابق، لكنه لا يغني عن قياس الكسب الإشعاعي.

2. التحقق من المسافة والانعكاسات

للفتحة الكبيرة كهربائيًا، يعد R ≥ 2D²/λ معيارًا شائعًا للحقل البعيد، مع مراعاة أبعاد الهوائيين ودقة الاختبار وبقية شروط المجال. لا يزيل هذا الشرط انعكاسات الأرض والجدران.

إذا كان D = 0.60 m والتردد 12 GHz، فإن هذا الحد يساوي نحو 28.8 m. قاعدة ثلاثة أطوال موجية ليست مناسبة لكل فتحة. قياسات الحقل القريب والمدى المدمج تحتاج إلى طرق تقييم خاصة بها.

3. قياس الهوائي المرجعي

اضبط الموقع والاستقطاب والاتجاه. قد لا يتطابق المحور الميكانيكي تمامًا مع اتجاه الكسب الأقصى، لذلك امسح الزاوية عندما يتطلب الاختبار ذلك. سجل التردد والهندسة والقدرة المستقبلة.

احفظ وضع الكابل وتجنب تحريك الأشياء القريبة أثناء المقارنة. العودة إلى المرجع لاحقًا تساعد على كشف انجراف المصدر أو تغير المكان.

4. الاستبدال بالهوائي قيد الاختبار

عند تساوي بقية الشروط والفواقد، تكون العلاقة Gtest(dBi) = Gref(dBi) + Ptest(dBm) − Pref(dBm).

إذا تغيرت فواقد مسار الاستقبال، فأضف التصحيح Ltest − Lref مع التعبير عن الفواقد بأرقام موجبة بوحدة dB. عالج عدم التطابق وفق تعريف الكسب المختار.

مثال توضيحي: مرجع كسبه 15.0 dBi يعطي −45.0 dBm، والهوائي المختبر يعطي −42.5 dBm. النتيجة قبل التصحيحات الإضافية هي 17.5 dBi، وليست نتيجة اختبار منتج بعينه.

5. التكرار وتقدير عدم اليقين

أعد المرجع للتحقق من الاستقرار، ثم كرر على الترددات والزوايا المطلوبة. قيمة واحدة في اتجاه الذروة لا تصف كامل الفصوص ومناطق الانعدام.

• معايرة الهوائي المرجعي.
• فواقد الكابل وحركته وإعادة توصيله.
• الموقع والمسافة وخطأ الاستقطاب.
• الانعكاسات واستقرار المصدر.
• الضوضاء وخطية جهاز الاستقبال.

ما الذي يمكن أن يبينه الملتيميتر

يمكن للملتيميتر المعتاد المساعدة في فحص الاستمرارية على كابل مفصول، أو التغذية المستمرة بإجراء مناسب. لكنه لا يقيس مباشرة كسب الهوائي أو قدرة قناة RF أو جودة فك التضمين.

استخدم جهازًا متوافقًا مع الخدمة لقياس المستوى والأخطاء. إيقاف تغذية هوائي نشط قد يجعل المضخم غير العامل يضيف فقدًا؛ وهذا لا يحوله بالضرورة إلى هوائي سلبي صالح للمقارنة.

الكسب ليس ضمانًا للمسافة

في الفضاء الحر ومع ثبات بقية الميزانية وعتبة الاستقبال، زيادة كسب أحد الطرفين بمقدار 3 dB تعطي نحو √2 في المسافة، لا ضعفي المسافة. في الداخل أو مع التداخل قد لا يصح هذا الاستقراء.

توضح علاقة فريس الافتراضات، وتشرح مبادئ كسب الهوائي الفرق بين التوجيه والكفاءة. لا يستبدل سعر الهوائي أو رقم الإعلان معايرة القياس.