天线波束宽度在射频测试中的重要性

天线波束宽度决定了给定天线方向和辐射距离的预期信号强度。波束宽度将根据天线类型、设计、方向和无线电频率等许多不同因素而变化。了解波束宽度及其如何影响测试环境对于准确和可重复的测试至关重要。

如何测量波束宽度

要计算天线波束宽度，首先要了解定向天线和天线增益。bob足球客户端下载增益不仅仅是信号强度的增加。它与天线方向性直接相关:在一个方向上增加的信号强度是通过降低另一个方向上的信号强度来获得的。天线增益是参照一个理论，纯全向天线辐射功率在所有方向，在一个完美的球体的形状。增益以分贝(dB)为单位测量，这是一个对数刻度，因为射频(RF)功率随距离的对数下降。在产品测试过程中，所有这些增益的组成部分都是重要的考虑因素，以确保测试的正确性、准确性和可重复性。

图1所示。半功率值，也称为-3 dB点，由图1中的红线表示，决定并定义了主射频瓣及其宽度或波束宽度。

图1

天线的辐射模式用圆形图表示，表示传播的波瓣。bob足球客户端下载这些2D图表代表了3D信号，并显示了天线增益的预期增强和减弱。对于纯全向天线来说，这看起来就像2D图表中的圆形或3D图表中的球体，但大多数天线都有一定的方向性。bob足球客户端下载在图表上，方向性显示为从原点向外延伸的多个辐射叶，较长的叶表示更高的增益。

由于定向天线以扩展模式辐射，测量和评bob足球客户端下载估天线在特定方向上的输出或接收增益可能具有挑战性。打个比方，假设一个充满气的(完全圆的)气球代表一个全向天线。挤压气球的侧面会产生一个类似定向天线的形状。

将图表减少到模式宽度上的一个数字，会使覆盖区域看起来比实际要大。为此，半功率值(也称为-3 dB点，用图1中的红线表示)决定并定义了主射频瓣及其宽度或波束宽度。作为波束宽度的一个数字，半功率宽度可以更准确地表示信号主要辐射的位置。

EMC产品测试在测试中需要研究的其他因素是E和H场。射频辐射由磁场(H)和电场(E)组成，这两个场平面始终相互垂直。当天线被设计成以特定偏振辐射时，这是很重要的。天线的极化对应于E面，尽管它也有垂直的H面。天线极化对信号强度有显著影响。

考虑不同的天线和频率bob足球客户端下载

每个天线都有特定的波束宽度模式，但这种模式在所有频率上都不是恒定的。正因为如此，在测试时考虑波束宽度差异时，考虑操作频率是很重要的。频率越高，波长越小;所以一般来说，更高频率的波束宽度更窄，方向性更强。光束的散度由一个公式与频率有关，因此很容易解释这些影响。

每个天线都有特定的波束宽度模式，但这种模式在所有频率上都不是恒定的。正因为如此，在测试时考虑波束宽度差异时，考虑操作频率是很重要的。频率越高，波长越小;因此，一般来说，频率越高，波束宽度越窄，方向性越强。光束的散度由一个公式与频率有关，因此很容易解释这些影响。

图2

图2。一个典型的测试设置在暗室与对数周期天线，其波束宽度在1米覆盖0.536米²测试区域。这说明了计算相对于波束宽度和天线所需的测试距离的必要性。

每个天线都有不同的特性和方向。为特定的测试选择具有相应波束宽度的适当天线是很重要的。除了波束宽度外，其谐振频率、带宽、极化和增益等因素也会起作用。没有单一的天线设计可以涵盖所有方面，因此为每个测试选择最佳的天线是必要的。

对数周期天线具有宽频率带宽bob足球客户端下载，同时也可以设计为具有相当大的方向性。通常，对数周期的波束宽度与臂长、单元间距、锥度和单元数有关。波束宽度通常用于测试半功率。这可以根据天线特性计算出来，通常从制造商那里得到。天线的半功率波束宽度以及与被测设备的距离(DUT)提供了建立测试环境所需的信息。一个在线波束宽度覆盖计算器是可用的。

喇叭天线具bob足球客户端下载有合理的方向性，在微波频率下使用，并由波导馈电。它们具有比其他微波天线解决方案更宽的带宽，这使它们成为测试的良好天线选择。在不同种类的喇叭天线中，有金字塔喇叭、锥形喇叭和波纹喇叭。bob足球客户端下载不同的类型影响辐射模式和波束宽度。喇叭天线就是这样一个例子，它通过将两侧展开而具有极性，这样它就可以与E或H平面对齐。

测试过程

测试产品的RF符合性、输出、灵敏度或其他标准是满足FCC要求并确保质量和设计的必要条件。测试是在一个消声室中进行的，该消声室旨在吸收射频能量，以便只有预期的信号存在。天线或天线系统被放置在设备周围的不同位置，以确定其特性。必须考虑许多细节，如测试频率、天线类型、位置、方向、波束宽度及其与DUT的距离，所有这些都是实现可重复和可靠结果的重要标准。

虚假排放测试的目的是确定非有意或非主要传输从DUT。此测试通常是为了符合FCC第15部分的要求，但也可能是为了了解设备如何运行或它如何影响周围的设备。测试设置包括将DUT放置在距离已知波束宽度的接收天线的指定距离处，并观察不同频率的接收信号以及天线位置。这些数据的组合创建了DUT的所有RF排放的图片，并确定它是否符合规定。

射频敏感性测试确定外部射频信号将如何影响设备的正常功能。像杂散发射一样，测试是在一个无回声的房间里完成的，在那里辐射天线被放置在距离DUT特定的距离上。天线发射指定强度和频率的信号，尽管经常测试多个频率。可以使用接收探头来确保DUT附近的场强是正确的。然后对设备进行操作，以确定外部射频何时或是否干扰正常操作以及干扰程度。无线电接收器等设备往往会受到最大的影响，因为接收器过载，但计算机设备等设备在一定程度上也会受到时钟频率和其他电路的干扰。
这是一个场强计算器帮助确定场强。

重复性对任何测试都很重要，这适用于射频测试。使用相同的设备和设施进行测试应该是可重复的，而且在多个地方和使用不同的设备进行测试也应该是可重复的，只要测试程序设置正确并且设备经过校准。射频测试结果不同的一些原因是由于测试天线，因此在设置和测试设备选择过程中必须小心。bob足球客户端下载

测试设置是考虑波束宽度的另一个重要因素。为了建立该系统，使用与设备和频率相对应的已知波束宽度的天线来计算覆盖整个DUT的必要距离。根据DUT的大小和天线的波束宽度，可能需要在多个位置设置天线。一旦计算了波束宽度，就可以确定它没有完全覆盖DUT。在这种情况下，有必要用第二次或第三次放置天线来重复测试，以覆盖整个设备。