Laboratorní úloha z předmětu Šíření elektromagnetických vln: Útlum kabelů a PSV
ÚTLUM KABELŮ A PSV .
Měření výkonu vysílače 1. indikátor DMU zapněte přepínačem 5 do polohy PWR 2. zvolte správné kmitočtové pásmo 3. do konektoru ANT (2) připojte impedančně přizpůsobenou zátěž 4. do konektoru AP (1) připojte vhodným krátkým kabelem měřený vysílač WLA 5000 5. zapněte vysílač 6. na display 4 odečteme hodnotu výkonu v jednotkách dBm (decibel oproti miliwattu). Měření je potřeba provádět po dobu několika cyklů resetu MAXHOLD obvodu, indikovaných indikátorem 7. Vztah pro přepočtení výkonu z dBm na Watty a opačně:
Obr. 1 Zapojení indikátoru DMU pro měření výkonu
kde PdBm je výkon v decibelech oproti 1mW, PmW je výkon v miliwattech. Tabulka významných hodnot v dBm, přepočtených na Watty: P[dBm]
35
30
25
20
15
10
5
0
P[mW]
3162
1000
316
100
31,6
10
3,2
1,0
P[dBm]
-5
-10
-15
-20
-25
-30
7. propojovací kabel mezi měřeným vysílačem a indikátorem DMU má vliv na přesnost měření, jeho útlum snižuje velikost výkonu změřeného indikátorem DMU, pro správnou funkci je třeba, aby tento kabel byl co nejkratší a osazený správnými konektory
Měřeni útlumu odrazu (Impedančního přizpůsobení) antény 1. indikátor DMU zapněte přepínačem 5 do polohy RL 2. zvolte správné kmitočtové pásmo 3. do konektoru ANT (2) připojte měřenou anténu 4. do konektoru AP (1) připojte vhodným kabelem zdroj vysokofrekvenčního signálu (generátor, AP, ...) 5. zapněte zdroj signálu 1
Laboratorní úloha z předmětu Šíření elektromagnetických vln: Útlum kabelů a PSV
6. na displeji 4 odečtěte hodnotu útlumu odrazu v dB (decibelech). Měření je potřeba provádět po dobu několika cyklů resetu MAX-HOLD obvodu, indikovaných indikátorem. 7. Vztahy pro přepočet útlumu odrazu na PSV (SWR):
7. kabel mezi konektorem ANT (2) a měřenou anténou musí mít malý vložný útlum a být impedančně přizpůsobený (útlum odrazu lepší než -26dB), v opačném případě dochází k ovlivnění měření, vysoký vložný útlum kabelu snižuje směrovost (zhoršuje se přesnost měření při nejlepším přizpůsobení), impedanční nepřizpůsobení kabelu, pokud je horší než u měřené antény a anténa je naopak dobře přizpůsobená, vede k tomu, že není měřeno přizpůsobení antény, ale kabelu (viz. Bod 10) 8. Měření útlumu odrazu indikátorem DMU v rozsahu 0 až -5dB je pouze orientační, chyba měření při takto špatném impedančním přizpůsobení může být srovnatelná s měřenou hodnotou.
RF zdroj signálu (AP, generátor, ...)
Obr. 2 Zapojení DMU pro měření útlumu odrazu antény
2
Laboratorní úloha z předmětu Šíření elektromagnetických vln: Útlum kabelů a PSV
Měření vloženého útlumu koaxiálního kabelu 1. indikátor DMU zapněte přepínačem 5 do polohy PWR 2. zvolte správné kmitočtové pásmo 3. do konektoru ANT (2) připojte impedančně přizpůsobenou zátěž 4. do konektoru AP (1) připojte zdroj vysokofrekvenčního signálu (vysílač, generátor, AP, ...) 5. na display 4 odečtěte výkon zdroje vysokofrekvenčního signálu tuto hodnotu označte P1 6. zdroj vysokofrekvenčního signálu odpojte od konektoru AP (1) 7. ke konektoru AP (1) připojte jeden konec měřeného koaxiálního kabelu 8. na druhý konec měřeného koaxiálního kabelu připojte zdroj vysokofrekvenčního signálu 9. znovu odečtěte výkon, odečtenou hodnotu označte P2 10. útlum měřeného koaxiálního kabelu Akab v dB (decibelech) spočítejte jako rozdíl výkonu a . Akab= P1-P2 kvalitní krátký koaxiální kabel
Obr. 3 Zapojení DMU pro měření útlumu kabelu - krok 1
Obr. 4 Zapojení DMU pro měření útlumu kabelu-krok 2
Měření útlumu odrazu (impedančního přizpůsobení) koaxiálního kabelu 1. 2. 3. 4.
indikátor DMU zapněte přepínačem 5 do polohy RL zvolte správné kmitočtové pásmo do konektoru AP (1) připojte zdroj vysokofrekvenčního signálu (generátor, AP) do konektoru ANT (2) připojte impedančně přizpůsobenou zátěž
5.
na display 4 odečtěte hodnotu útlumu odrazu zátěže, označte ji RL1
6.
odpojte zátěž od konektoru ANT (2)
7.
do konektoru ANT (2) připojte jeden konec měřeného koaxiálního kabelu
8. na druhý konec měřeného kabelu připojte zátěž změřenou v bodě 4 9. na displeji 4 odečtěte hodnotu útlumu odrazu sestavy měřený koaxiální kabel + zátěž označte jej RL2 3
Laboratorní úloha z předmětu Šíření elektromagnetických vln: Útlum kabelů a PSV
10. pokud je útlum odrazu zátěže RL1 alespoň o 8dB lepší než útlum odrazu sestavy měřený kabel + zátěž RL2, můžete vliv zátěže na hodnotu RL2 zanedbat a hodnotu RL2 považovat za hodnotu útlumu odrazu měřeného kabelu.
Obr. 5 Zapojení DMU pro měření útlumu: odrazu zátěže
odrazu koaxiálního kabelu
Minimální výkon zdroje vysokofrekvenčního signálu pro měření útlumu odrazu (impedančního přizpůsobení) V tabulce 1 jsou uvedeny minimální hodnoty výkonu potřebné pro správné měření hodnot útlumu odrazu, těchto hodnot musí dosahovat výkon zdroje vysokofrekvenčního signálu, aby bylo měření útlumu odrazu správné (při malém výkonu zdroje signálu a dobrém impedančním přizpůsobení měřeného objektu bude zobrazovaná hodnota útlumu odrazu horší než skutečná). RL -30 -20 -10
Pmin [dBm] 10 0 -10
Tabulka 1: Minimální potřebný výkon pro měření útlumu odrazu
Výpočet vyzářeného výkonu 1.
vyzářený výkon není možné přímo měřit indikátorem DMU, jeho velikost je možné určit pouze výpočtem, a to za předpokladu, že všechny části řetězce jsou impedančně přizpůsobené potřebné údaje 2. výkon vysílače P^ [dBm] je možné změřit (viz. výše) 3. 4.
útlum koaxiálního kabelu mezi vysílačem a anténou Akab [dB] je možné změřit (viz. výše) zisk antény Gant [dBi] udává výrobce
Vztah pro výpočet vyzářeného výkonu Prad [dBm] Prad[dBm]=Ptx[dBm]-Akab[dB]+Gant[dBi]
4
Laboratorní úloha z předmětu Šíření elektromagnetických vln: Útlum kabelů a PSV
Monitor výkonu a útlumu odrazu DMU (Power and Return loss monitor DMU) Tento přenosný přístroj měří: - Výstupní výkon vysílače, - Impedanční přizpůsobení (útlum odrazu) antény, - Vložný útlum koaxiálních kabelů, - Impedanční přizpůsobení (útlum odrazu) koaxiálních kabelů. Kmitočtový rozsah: - pásmo 2,45 GHz (2,1 – 2,7 GHz) - pásmo 3,5 GHz (3,2 – 3,7 GHz) option 001 - pásmo 5,6 GHz (4,9 – 5,9 GHz) Směrovost minimálně 27 dB, typicky 30 dB Ovládací a přípojné prvky přístroje: 1. konektor AP (N female) - připojení externího zdroje vysokofrekvenčního signálu (AP, vysílač, generátor) 2 konektor ANT (N female) - připojení měřeného objektu (anténa, kabel), nebo zátěže 3. konektor pro připojení externího napájení - kladný pól (+) je na středním kontaktu konektoru 4. display 5. přepínač funkcí - PWR - RL - OFF 6. přepínač pásem - 2G4 - 3G5 (option 001) - 5G6 7. reset indikátor 8. kryt vnitřních baterií (ze zadní strany) Zapnuti přístroje se provede přepínačem funkcí 5 - přepneme z polohy OFF do jedné z poloh PWR (měření výkonu) nebo RL (měření útlumu odrazu). Reset indikace - indikátor DMU je vybaven MAX-HOLD funkcí umožňující měření s pulzním zdrojem signálu (výstup AP apod.) Na Výstupu takovéhoto zdroje signálu není vysokofrekvenční signál trvale, ale pouze během jednotlivých vysílaných paketů. MAXHOLD obvodem je zachycena maximální úroveň těchto paketů a ta je potom zobrazena na displeji 4. Obvod MAX-HOLD je pravidelně resetován, aby byla obnovena jeho počáteční funkce a umožněno další zachycení maxima. Indikace provedení resetu je krátkým probliknutím zeleného indikátoru 7. Při poklesu napájecího napětí interních baterií nebo externího zdroje pod minimální úroveň nutnou pro provoz indikátoru DMU se trvale rozsvítí indikátor resetu 7. V tuto chvíli ještě indikátor DMU pracuje, ale již může dojít k malému zkreslení měřených hodnot. Pokud pokles napětí dále pokračuje, rozsvítí se nápis LOW BAT na displeji 4, v tuto chvíli již indikátor DMU nepracuje správně a neukazuje platné hodnoty, i když display může být ještě čitelný. Volba kmitočtového rozsahu - indikátor DMU je nastavován pro jednotlivá pásma tak, aby indikovaná hodnota byla co nejbližší hodnotě skutečné, proto je nutné na počátku měření vybrat správné kmitočtové pásmo přepínačem 6. Pokud není osazen option 001 - pásmo 3,5GHz, není prostřední poloha přepínače 6 (pásmo 3,5GHz) funkční a na display se při její volbě zobrazí nulová hodnota. 5
