Il guadagno di un’antenna si può misurare per sostituzione con un’antenna di riferimento calibrata, mantenendo campo incidente, polarizzazione e catena di ricezione. RSSI, barra del decoder e basso ROS non sono misure assolute di guadagno in dBi. Il risultato richiede correzioni e una valutazione dell’incertezza.
Definisci la grandezza da misurare
Indica frequenza, direzione, polarizzazione e piano di riferimento. Il guadagno comprende l’efficienza di radiazione; il guadagno realizzato comprende anche il disadattamento al porto. La definizione usata per il riferimento deve essere coerente con quella del risultato.
Il metodo in ricezione descritto è adatto ad antenne passive reciproche. Con un’antenna attiva occorre distinguere l’elemento radiante dall’amplificatore. dBi è un rapporto riferito all’isotropico; dBm è potenza assoluta rispetto a 1 mW. Il livello alla presa TV, spesso espresso in dBμV con condizioni definite, non è direttamente guadagno d’antenna.
1. Prepara sorgente e riferimento
Servono una sorgente stabile, un’antenna trasmittente, un riferimento con guadagno noto alla frequenza di prova, un ricevitore di misura e supporti ripetibili. Caratterizza cavi e adattatori fino al piano prescelto.
Il segnale deve essere sopra il rumore e sotto la compressione degli strumenti. S11 misurato con il VNA descrive l’adattamento; non sostituisce una misura di guadagno o efficienza.
2. Verifica distanza e ambiente
Per un’apertura elettricamente grande, un criterio frequente di campo lontano è R ≥ 2D²/λ. Verifica le dimensioni di entrambe le antenne e l’accuratezza richiesta. Questa condizione non elimina le riflessioni ambientali.
Con D = 0,60 m a 12 GHz, λ ≈ 0,025 m e il criterio dà circa 28,8 m. Tre lunghezze d’onda non bastano in questo esempio. Per distanze inferiori servono tecniche idonee, come una trasformazione di campo vicino o un compact range caratterizzato.
3. Misura il riferimento
Posiziona il riferimento e allinea la polarizzazione. Se cerchi il massimo, effettua una scansione angolare controllata. Asse meccanico e massimo elettrico non coincidono necessariamente. Registra potenza ricevuta, frequenza, distanza, configurazione e ambiente.
4. Sostituisci l’antenna e calcola
Mantenendo uguali le altre condizioni e le perdite:
Gprova(dBi) = Grif(dBi) + Pprova(dBm) − Prif(dBm).
Se cambiano le perdite di ricezione, aggiungi Lprova − Lrif, espresse come perdite positive in dB. Tratta il disadattamento secondo la definizione scelta.
Esempio: riferimento 15,0 dBi, lettura −45,0 dBm con il riferimento e −42,5 dBm con l’antenna in prova. La differenza è +2,5 dB e il risultato senza ulteriori correzioni è 17,5 dBi. Non si tratta della prova di un modello specifico.
5. Ripeti e registra l’incertezza
Rimonta il riferimento per controllare deriva e ripetibilità. Misura più frequenze se interessa una banda; effettua scansioni angolari per il diagramma. Il massimo in un punto non rivela lobi laterali o nulli.
- Incertezza di calibrazione del riferimento.
- Perdite, piegatura e riconnessione dei cavi.
- Posizionamento, distanza e polarizzazione.
- Riflessioni e stabilità del campo.
- Rumore, linearità e deriva degli strumenti.
Interpretare il miglioramento
3 dB corrispondono a circa il doppio della potenza, non al doppio della distanza. Nel modello di spazio libero, con soglia e altre condizioni fisse, aumentare di 3 dB il guadagno di un solo lato consente un fattore di distanza circa √2. Ostacoli e interferenze cambiano la situazione reale.
Il principio si basa sulla relazione di Friis. Nel confronto delle antenne Dolph Microwave, richiedi definizione del guadagno, condizioni di prova e riferimento di calibrazione.
