اختبار الهوائي الدائري: 5 مؤشرات للاستقطاب والكسب والكفاءة

يقيم الهوائي المستقطب دائرياً عبر النسبة المحورية واتجاه الدوران والمركبة المعاكسة والكسب والمطابقة والكفاءة. انخفاض النسبة المحورية لا يعني كفاءة عالية، وS11 وحده لا يصف نقاء الاستقطاب أو كامل القدرة المشعة.

1. النسبة المحورية

لسعتي المجال الكهربائي على المحورين الكبير والصغير، AR = E_max/E_min، وAR_dB = 20 log10 AR. للدائرة المثالية AR = 1 أي 0 dB.

قد تكون 1.5 dB أو 3 dB حدود تطبيق معين، وليست تعريف المثالية. حدد التردد واتجاه النظر. يتطلب نطاق 6–12 GHz فحص الحواف ونقاط داخلية، لا نتيجة واحدة جيدة.

بتدوير مسبار خطي معلوم حول محور الانتشار، تتيح الطريقة المناسبة حساب AR_dB = 10 log10(P_max/P_min). قيم إزاحة المسبار واستقطابه المتقاطع وانعكاسات موقع القياس.

2. اتجاه الدوران والمركبة المعاكسة

AR وحدها لا تميز RHCP عن LHCP. قس سعات المركبتين المتعامدتين وفرق الطور أو استخدم مرجعاً دائرياً معايراً. وحّد اصطلاح اتجاه المشاهدة.

لقطع ناقص مثالي مستقطب بالكامل عند نقطة واحدة، نسبة قدرة المركبة الدائرية الرئيسية إلى المعاكسة هي [(AR+1)/(AR−1)]². يجب إدخال AR الخطية، وليس قيمتها بالديسيبل.

عند AR = 1 تنعدم المركبة المعاكسة رياضياً. القياس الحقيقي محدود بالنويز والمعايرة والمدى الديناميكي ولا يثبت عزلاً لا نهائياً.

القيمتان العظمى والصغرى أثناء تدوير مسبار خطي لا تحددان وحدهما اتجاه دوران المجال.

3. الكسب ومخطط الإشعاع

قس كسب المركبة الدائرية المطلوبة في اتجاه العمل. لا تقارن كسب مجموع الاستقطابين بكسب مركبة واحدة دون التحويل المناسب.

افحص حواف الحزمة؛ النسبة الجيدة على المحور لا تصف القطاع كله. الاستقطاب الدائري لا يحدد لجميع الهوائيات كسباً مشتركاً 5–10 dBi.

بين استقطاب خطي مثالي ودائري مثالي، اقتران القدرة يساوي النصف، أي خسارة نحو 3.01 dB. تجاهل استقطاب المرجع قد ينسب هذه الخسارة خطأ إلى تبديد الهوائي.

4. مطابقة المنفذ

عاير VNA عند مستوى التغذية وقس S11 أو VSWR. العلاقة هي VSWR = (1+|Γ|)/(1−|Γ|).

عند VSWR = 2:1 يكون |Γ| = 1/3 والقدرة المنعكسة نحو 11.1% وخسارة عدم المطابقة نحو 0.51 dB. لا يلزم أن تشع القدرة المقبولة الباقية كلها.

5. الكفاءة الإشعاعية والكلية

الكفاءة الإشعاعية هي نسبة القدرة المشعة إلى المقبولة. الكفاءة الكلية تشمل عدم المطابقة. في نموذج منفذ واحد بسيط η_total = η_rad(1−|Γ|²).

يمكن التقييم بقياسات إشعاعية معايرة أو حجرة ارتدادية مناسبة أو علاقة الكسب بالتوجيهية بشروط ملائمة. لا تكفي AR أو قمة الكسب أو S11 منفردة.

قد تكون 80% هدف تصميم، وليست خاصية إلزامية لكل هوائي دائري. افصل متطلبات الوظيفة عن عدم يقين الطريقة.

شروط التقرير

• الترددات والاتجاهات واصطلاح الاستقطاب.
• الكابل والمحولات ومستوى المرجع.
• المسافة ومنطقة المجال والانعكاسات.
• المسبار واتساق طور القنوات والنويز.
• الرادوم والتركيب النهائي.
• التكرارية وعدم اليقين.

إذا لزمت اختبارات الحرارة أو الاهتزاز، حدد الملف وقارن RF قبل التعرض أو أثناءه أو بعده وفق البرنامج. اسم منصة الاهتزاز لا يحدد كفاءة الهوائي ولا يغني عن القياس الإشعاعي.

تساعد تعريفات الاستقطاب والكفاءة في الفصل بين المؤشرات. يتعلق القبول بشروط معلومة، لا بعتبة واحدة لكل التطبيقات.