En tant qu'ingénieur en communications qui passe d'innombrables jours sur le terrain à tenir un analyseur de spectre, mes sentiments à l'égard du mot “antenne” sont assez complexes. Elle nous sert de capteur tactile pour percevoir le monde sans fil, mais elle est souvent la variable la plus gênante dans la recherche d'interférences. Le choix correct de l'antenne détermine directement si vous travaillez efficacement ou si vous gaspillez une énergie précieuse. Cet article examine systématiquement la classification des antennes du point de vue de l'application technique et, en utilisant les analyseurs de spectre RF de la série TFN RMT et les analyseurs de spectre RF de la série TFN RMT, il décrit la classification des antennes. l'ensemble d'antennes directionnelles TM9265 dans des scénarios pratiques, examine les différences fondamentales entre les antennes omnidirectionnelles et directionnelles dans les tests de spectre.
I. Logique de base de la classification des antennes
Sur la base des caractéristiques de rayonnement, les antennes sont principalement divisées en deux catégories : les antennes omnidirectionnelles et les antennes directionnelles. Les antennes omnidirectionnelles rayonnent uniformément sur 360° dans le plan horizontal, ce qui convient aux études de signaux et aux mesures de couverture de champ ; les antennes directionnelles concentrent l'énergie dans une direction spécifique, offrant un gain et un rapport avant-arrière plus élevés, ce qui les rend idéales pour la localisation des sources d'interférence et l'analyse des signaux des stations de base [1].
Les antennes peuvent être classées par bande de fréquence en antennes à très basse fréquence (VLF), antennes à haute fréquence (HF), antennes à ultra-haute fréquence (UHF) et antennes à micro-ondes. Cet article se concentre sur la bande 30 MHz-8 GHz couramment utilisée dans les analyseurs de spectre portatifs, ainsi que sur la bande des micro-ondes 6 GHz-26,5 GHz.
II. Antennes omnidirectionnelles : La “norme” pour l'analyse du spectre
Pour le contrôle de routine du spectre, l'antenne omnidirectionnelle est notre premier choix. Si l'on prend l'exemple de l'analyseur de spectre portable de la série TFN RMT, l'antenne omnidirectionnelle standard couvre généralement les fréquences de 9 kHz à 6,3 GHz ou plus. Elle est principalement utilisée pour des fonctions fondamentales telles que le balayage du spectre, la mesure de l'intensité du champ et l'analyse de la largeur de bande occupée.
L'avantage d'une antenne omnidirectionnelle réside dans sa caractéristique “sans angle mort”. Lorsque nous pénétrons dans un environnement inconnu, nous devons d'abord utiliser une antenne omnidirectionnelle pour effectuer un balayage rapide de l'ensemble de la bande de fréquences afin de comprendre le bruit de fond et la distribution du signal. Dans ce scénario, nous n'avons pas besoin de savoir d'où vient le signal, mais seulement “ce qui” est présent.
Paramètres clés : Les antennes omnidirectionnelles ont généralement un faible gain, généralement compris entre 0dBi et 3dBi, avec un rapport tension-onde stationnaire (VSWR) inférieur à 2,0 pour garantir des caractéristiques d'adaptation à large bande.
III. Antennes directionnelles : Le “fusil de sniper” pour la chasse aux interférences
Lorsque nous devons nous poser la question suivante, “d'où vient le signal ?”, l'antenne directionnelle prend le devant de la scène. L'ensemble d'antennes directionnelles portables TFN TM9265 couvre les fréquences de 9 kHz à 26,5 GHz et comprend plusieurs antennes directionnelles telles que F200, F250, F580, FG626, ainsi que la poignée amplificatrice W3. C'est un outil essentiel pour la localisation des interférences et l'analyse des stations de base.
3.1 Application des antennes directionnelles à la localisation des signaux de brouillage
Dans la chasse aux interférences, nous utilisons souvent la “méthode d'approximation” : tenir l'antenne directionnelle, tourner progressivement pour trouver la direction du niveau de signal maximum, et enfin localiser avec précision la source d'interférence. La série TM9265 utilise un système de radiogoniométrie par comparaison d'amplitude à rapport tonalité/bruit élevé. Associé à un compas électronique, il fournit des informations en temps réel sur la direction d'arrivée, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la chasse.
En prenant le F580 (500MHz~8GHz) comme exemple, son gain typique peut atteindre 6dBi, avec un rapport avant-arrière supérieur à 10dB. Cela permet de supprimer efficacement les signaux d'interférence provenant de l'arrière, garantissant ainsi une évaluation précise de la direction [2].
3.2 Analyse de l'application des antennes directionnelles dans les stations de base
Pendant les tests des stations de base 5G NR, la série TFN RMT, combinée à une antenne directionnelle, permet de verrouiller l'identification des faisceaux cellulaires spécifiques, de suivre le PCI et de mesurer des indicateurs tels que le SS-RSRP. Étant donné que la 5G utilise la technologie de formation de faisceaux Massive MIMO, les signaux présentent une forte directivité. L'utilisation d'une antenne omnidirectionnelle rend difficile la capture précise des caractéristiques du signal de la cellule cible ; il est essentiel de s'appuyer sur une antenne directionnelle pour les mesures “point à point”.
Par exemple, dans les tests FDD-LTE, une antenne directionnelle permet de distinguer les signaux du lobe principal de ceux du lobe latéral, évitant ainsi la distorsion des mesures de démodulation causée par les interférences dues aux trajets multiples. La série RMT prend en charge une largeur de bande d'analyse en temps réel allant jusqu'à 100 MHz. Associée à une antenne directionnelle, elle permet d'effectuer des tests de recherche d'interférences de séparation en liaison montante et descendante pour les systèmes TDD.
IV. Antennes hyperfréquences : Les “forces spéciales” pour les essais à haute fréquence
La conception d'antennes est de plus en plus difficile à mesure que la fréquence dépasse 6 GHz, en particulier dans la bande des micro-ondes (6GHz~26,5GHz). L'antenne conique FG626 de l'ensemble TM9265 couvre la bande 6GHz~26,5GHz, avec un gain élevé de 12dBi~20dBi. Elle convient aux communications par satellite, aux tests de liaisons micro-ondes et à l'analyse des interférences des ondes millimétriques 5G.
Les antennes hyperfréquences possèdent généralement une directivité plus forte et un gain plus élevé, mais cela signifie également une largeur de faisceau plus étroite, ce qui exige une précision d'alignement extrêmement élevée. Lors des essais pratiques, nous utilisons souvent des trépieds et procédons à des réglages précis à l'aide de boussoles électroniques.
V. Soutien théorique et base académique
La relation entre la directivité (D) et le gain (G) d'une antenne peut être exprimée comme suit :
G = η* D
où η est l'efficacité de l'antenne, et D est la directivité [3]. Les antennes directionnelles augmentent la force du signal reçu dans une direction spécifique en augmentant D, concentrant ainsi l'énergie.
Dans la localisation des interférences, le rapport avant-arrière (FBR) est un indicateur clé de la performance directionnelle, défini comme suit :
FBR = 10 * journal10 * ( Pavant / Pretour )
où Pavant est la puissance dans la direction du lobe principal, et Pretour est la puissance dans la direction du lobe arrière [4]. La série TM9265 atteint un FBR supérieur à 10dB, ce qui garantit la précision de la localisation.
VI. Résumé et recommandations de sélection
Antennes omnidirectionnelles : Convient aux enquêtes sur le spectre, à la couverture des champs et à la surveillance de routine. Scénario représentatif : balayage initial avec l'analyseur de spectre portable TFN RMT.
Antennes directionnelles : Convient à la localisation des sources d'interférence, à l'analyse des stations de base et au suivi des signaux. Scénario représentatif : Le TM9265 utilisé avec le RMT pour l'analyse des faisceaux 5G NR.
Antennes micro-ondes : Convient aux essais spécialisés à haute fréquence, tels que les communications par satellite et la recherche d'interférences en ondes millimétriques.
Si vous souhaitez en savoir plus sur la différence entre les antennes et les Antenne directionnelle TFN TM9265, Vous pouvez contacter l'équipe d'assistance du TFN :
Courriel : info@tfngj.com
WhatsApp : +86-18765219251
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Références :
[1] Balanis, C. A. Antenna Theory : Analysis and Design. 4e édition, Wiley, 2016.
[2] Kraus, J. D., & Marhefka, R. J. Antennas for All Applications. 3e édition, McGraw-Hill, 2002.
[3] IEEE Standard Definitions of Terms for Antennas (Définitions des termes pour les antennes). IEEE Std 145-2013, 2013.
[4] Stutzman, W. L., & Thiele, G. A. Antenna Theory and Design. 3e édition, Wiley, 2012.