Un’antenna a polarizzazione circolare si valuta distinguendo rapporto assiale, verso, guadagno, adattamento ed efficienza di radiazione. Buona circolarità non equivale ad alta efficienza. S11 misurato con VNA non determina da solo purezza di polarizzazione o rendimento.
1. Rapporto assiale
Con semiasse maggiore del campo Emax e minore Emin, AR = Emax/Emin e ARdB = 20 log10AR. La circolare ideale ha AR = 1, cioè 0 dB. Limiti di 1,5 o 3 dB sono requisiti, non il valore ideale.
Con una sonda lineare di riferimento ruotata attorno all’asse di propagazione in una configurazione adatta, si può usare ARdB = 10 log10(Pmax/Pmin). Ampiezza di campo richiede 20, potenza 10. Valuta polarizzazione incrociata della sonda, posizione e riflessioni.
2. Verso e componente opposta
AR da solo non distingue destra e sinistra. Misura ampiezze e fase relativa di componenti ortogonali, oppure usa un riferimento circolare calibrato. La convenzione di osservazione deve essere coerente con quella della specifica.
Per un’ellisse ideale nello stesso punto e nella stessa base, il rapporto di potenza fra componente circolare dominante e opposta è [(AR+1)/(AR−1)]². Nella misura reale servono correzione della sonda, limite di rumore, frequenza e angolo corrispondenti.
3. Guadagno e diagramma
Misura il guadagno della componente circolare desiderata nella direzione pertinente. Non confonderlo con il guadagno sommato su entrambe le polarizzazioni. Un buon AR sull’asse può peggiorare ai bordi di banda e di angolo.
Con un riferimento lineare, per esempio orizzontale, considera la sua polarizzazione. Fra lineare ideale e circolare ideale c’è circa 3 dB di disadattamento di polarizzazione. Nelle misure complesse devono essere coerenti conversione di base e correzione della sonda.
4. Adattamento della porta
Calibra il VNA fino alla corretta alimentazione e misura S11 o ROS. Per |Γ|, ROS = (1+|Γ|)/(1−|Γ|), mentre 1−|Γ|² rappresenta la frazione accettata per effetto dell’adattamento.
ROS 2:1 significa |Γ| = 1/3, circa 11,1% di potenza riflessa e 0,51 dB di perdita da disadattamento. Non significa efficienza di radiazione 88,9%: parte della potenza accettata può dissiparsi nei conduttori e nel dielettrico.
5. Efficienza di radiazione e totale
L’efficienza di radiazione è potenza irradiata divisa per potenza accettata. Quella totale include, nel modello semplice a una porta, anche il fattore 1−|Γ|².
Secondo la configurazione possono essere appropriate misure radiate calibrate, metodi in camera riverberante o la relazione fra guadagno e direttività. AR, S11 o il solo guadagno massimo non forniscono un’efficienza univoca.
Banda e deriva termica
Trova frequenze e angoli dove tutti i criteri richiesti sono soddisfatti insieme. Banda di buon adattamento e banda di buon rapporto assiale non coincidono necessariamente.
Nelle prove termiche documenta stabilizzazione, montaggio e riferimenti e confronta anche dopo il ritorno alla temperatura iniziale. Distingui deriva dell’antenna da quella dei cavi e degli strumenti.
Il valore ammissibile dipende dall’uso. Non imporre universalmente 5–10 dBi, oltre 80% di efficienza o una variazione termica fissa a tutte le antenne circolari.
Registrare le condizioni
- Frequenza, angolo e convenzione di polarizzazione.
- Piani di riferimento, alimentazione e correzione dei cavi.
- Distanza, regione di campo, ambiente e sonda.
- Radome e configurazione meccanica.
- Incertezza, ripetibilità e limite di rumore.
Le definizioni di polarizzazione chiariscono le grandezze. Anche per le antenne SATCOM Dolph Microwave, confronta guadagno, AR ed efficienza con condizioni separate e documentate.
