身為一位EMC工程師,我們使用多種類型的天線——現今頻段越來越多;作為旅行中的EMC故障排除人員/顧問,我使用小型可折迭DIY天線進行故障排除。
為了表征這些可調天線與頻率變化的關系,能在擴展不同元素長度的情況下進行測量非常有用,以便了解在何處設置特定諧波的長度。使用內建追蹤發生器和電壓駐波比(VSWR)選件的頻譜分析儀,可以確定諧振頻率和VSWR,或者確定天線與50奧姆同軸電纜的匹配程度。
在本例中,我想描述我制作的DIY“精密偶極(precisiondipole)”的特色。透過如圖所示連接20dB耦合器,并執行“CalOpen”以標準化顯示,接著連接天線,然后按“VSWR”,即可在諧振點讀出VSWR。在這種特定情況下,我以大約91MHz的頻率測量大約2:1的VSWR。
圖1用于測量DIY偶極天線的VSWR的設置。
要連接20dB耦合器(在本例中為0.1~2,000MHz的Mini-CircuitsZFDC-20-5),請將追蹤發生器的輸出連接到耦合器的“OUT”,“CPL”連接器連接至分析儀輸入“IN”連接到被測天線。如果購買了分析儀的VSWR選件,只需將固定裝置連接到前面的“N”連接器即可。
首先,設置頻率上限和下限。我還在每個分區使用了垂直5dB,因此可以看到更精細的變化。然后,需要使用前面板“MeasSetup”按鈕下方的“CALOPEN”軟鍵來標準化測試設置,包括任何連接的同軸電纜。最后按“VSWR”軟鍵并連接天線。
需記住的是,隨著同軸電纜長度的增加,所連接天線的VSWR測量結果將變得不太準確。例如,如果要測試一卷100英呎長的典型同軸電纜,由于電纜損耗,在開路的情況下應該測量接近1:1的比例,況且附加天線不會告訴你任何訊息。
圖2屏幕截圖顯示了約91MHz的諧振頻率和9.31dB的計算反射損耗,以及約2.0:1的相關VSWR——與50奧姆同軸電纜的匹配還不錯。圖中綠色跡線為回波損耗,紫色跡線為標準化數據,黃色跡線為原始數據。如你所見,透過將伸縮組件向上或向下微調一個角度,可以與50奧姆同軸電纜實現最佳匹配。直截了當地講,我只得到了3:1VSWR。顯然,手持天線,以及使測量接近其他物體不會產生最準確的測量,但是對于此小實驗而言,已足夠了。
透過記錄諧振頻率與擴展部分的數量,可以表征天線與頻率的關系。但是,出于故障排除的目的,天線是否在感興趣的頻率處完美地諧振并不是很重要。只有要進行準確的排放測量時,才需要將這個“精密偶極”調整為精確的諧振尺寸,這一點很重要。
在進行故障排除時,我將組件擴展出夠多的空間以獲得可見訊號,然后將其黏貼到大約一公尺外的非金屬表面上。透過查看相關諧波的頻譜圖,可以立即告訴我在確定源和耦合路徑方面是否正在取得進展。
這是一個簡單的DIYEMC測量天線,可在大約85~200MHz范圍內進行調整(取決于所用的伸縮天線),并且尺寸夠小,可以放入EMC故障排除工具包中。它還包括一個1:1平衡-不平衡變壓器和附加的鐵氧體扼流圈,以抑制共模電流在同軸電纜屏蔽層的外部流動。
當然,在進行故障排除時,大多數舊金屬塊都將用來吸收被測產品的諧波發射。我有一個客戶在大約三英呎遠的地方安裝了Wi-Fi天線,當我們對他的產品進行故障排除時,它工作正常。當我使用它進行故障排除時,將其黏貼到不導電桌面的一端,并在另一端安裝被測產品。然后,我可以一眼看到正在監視的諧波是向上、向下,還是保持與嘗試不同修補程序時相同的諧波。
天線采用Bud型號CU-123鑄鋁盒制成。我安裝了三個BNC連接器,如圖3所示。1:1平衡-不平衡變壓器只是纏繞在鐵氧體磁芯(大多數都可以使用)上的大多數同軸電纜的包裹層(盡可能多)。我使用一些細的雙屏蔽同軸電纜進行內部布線,如圖3所示,將屏蔽層連接到天線組件的一個中心引腳,并將中心導體連接到另一個天線單元的中心引腳。我在額外的同軸電纜上夾了一個標準的鐵氧體扼流圈,以保持良好的狀態,并用一小片氣泡包裝包裹內部,以防止兩個鐵氧體繞動。
圖3天線基座顯示內部1:1平衡-不平衡變壓器和附加的鐵氧體扼流圈,以抑制共模電流。
我使用了比較昂貴的(30美元)Diamond模型的RH789伸縮式天線,主要是因為它們標有頻率刻度與組件長度的關系——這是一個附加功能——盡管價格較低的伸縮式BNC天線應該可以正常工作。它們也鉸接在底座上,因此可以將整個東西折迭得更小。透過將兩側都鉸接成輕微的“V”形,可以更好地匹配至50奧姆。作為紅利,業余無線電發燒友還可以將天線用作VHF和UHF操作的應急偶極。
圖4顯示了拆下的天線;圖5顯示已部署好并在故障排除期間準備使用的天線。
圖4將拆開的天線各部分分開擺放。
圖5天線已配置完成,并可用于故障排除。
(原文發表于ASPENCORE旗下EDN美國版,,byKennethWyatt,EDNTaiwanAntheaChuang編譯)
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