Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ย่านทดสอบสายอากาศชนิดสนามใกล้เชิงระนาบ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Planar near-field antenna test range

Year (A.D.)

1997

Document Type

Thesis

First Advisor

ฉัตรชัย ไวยาพัฒนกร

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมไฟฟ้า

DOI

10.58837/CHULA.THE.1997.938

Abstract

การทดสอบสายอากาศในย่านทดสอบชนิดสนามใกล้เชิงระนาบเป็นวิธีการที่นิยมใช้กันวิธีหนึ่ง เนื่องจากจุดเด่นประการสำคัญคือสามารถทำการวัดและทดสอบสายอากาศที่มีขนาดทางไฟฟ้าใหญ่ ซึ่งไม่สะดวกหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดในย่านสนามไกลเนื่องจากระยะสนามไกลมีค่ามากเช่น สายอากาศอาร์เรย์ซึ่งมีจำนวนอิลิเมนต์มาก และสายอากาศแบบจานสะท้อนคลื่น ในย่านทดสอบชนิดสนามใกล้เชิงระนาบนั้นมีปัจจัยหลายประการที่ต้องคำนึงถึง ได้แก่ระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างระนาบช่องเปิดและระนาบการกวาดวัดเพื่อที่จะสามารถละเลยผลกระทบจากคลื่นที่จางหายไป แบบรูปการแผ่พลังงานย่านสนามไกลของหัววัดที่ใช้ในการกวาดวัดเพื่อนำไปใช้ในการชดเชยผลจากหัววัด และผลกระทบจากความคลาดเคลื่อนทางตำแหน่งของหัววัด เพื่อให้สามารถคำนวณแบบรูปการแผ่พลังงานย่านสนามไกลได้อย่างถูกต้อง งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของคลื่นที่จางหายไปซึ่งมีต่อสมรรถนะของย่านทดสอบสายอากาศชนิดสนามใกล้เชิงระนาบ รวมทั้งระยะห่างที่เหมาะสมของระนาบการกวาดวัดจากระนาบช่องเปิดของสายอากาศทดสอบ ศึกษาผลกระทบเนื่องจากความไม่เป็นอุดมคติของหัววัดและการชดเชย และศึกษาผลกระทบของความคลาดเคลื่อนเชิงตำแหน่งของหัววัดในการกวาดวัดค่าจากผลการวิจัยโดยการคำนวณจำลองสถานการณ์พบว่าในกรณีที่ใช้ระยะการชักตัวอย่างบนระนาบการกวาดวัดเป็นครึ่งความยาวคลื่นหรือน้อยกว่านั้น ผลกระทบจากคลื่นที่จางหายไปต่อแบบรูปการแผ่พลังงานย่านสนามไกลมีไม่มากนักเมื่อระยะห่างของระนาบการกวาดวัดจากระนาบช่องเปิดเป็นหนึ่งความยาวคลื่น ส่วนผลกระทบของความไม่เป็นอุดมคติของหัววัดต่อแบบรูปการแผ่พลังงานย่านสนามไกลนั้น มีน้อยสำหรับช่วงค่า θ ไม่ใหญ่สาเหตุหนึ่งเนื่องจากในกรณีนี้หัววัดที่ใช้เป็นท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมปลายเปิดซึ่งมีแบบรูปการแผ่พลังงานย่านสนามไกลใกล้เคียงไอโซโทรปิกในช่วงที่ θ มีค่าไม่มาก ส่วนผลกระทบจากความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งหัววัดในแนวที่อยู่บนระนาบการกวาดวัดจะมีต่อพูข้างที่อยู่ห่างออกไป แต่ผลกระทบจากคลาดเคลื่อนในแนวแกนจะมีมากกว่าเมื่อใช้ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของระยะผิดพลาดเท่ากัน สำหรับผลการทดลองนั้นแบบรูปการแผ่พลังงานย่านสนามไกลในระนาบสนามไฟฟ้าและระนาบสนามแม่เหล็กที่คำนวณได้จากข้อมูลค่าสนามไฟฟ้าที่กวาดวัดได้บนระนาบการกวาดวัด เหมือนกับแบบรูปการแผ่พลังงานย่านสนามไกล ที่คำนวณได้จากทฤษฎีเลี้ยวเบนเชิงเรขาคณิตเฉพาะบริเวณพูคลื่นหลักเท่านั้นเนื่องมาจากผลกระทบของสภาพแวดล้อมรวมทั้งโครงของตัวกวาดวัดซึ่งเป็นโลหะ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The planar near-field antenna measurements is a useful method because it’s main advantage that measurement of large electrical antenna, such as large array antenna and reflector antenna, which not convenient or impossible to measure in far field because it requires very long distance. In planar near-field antenna test range, it has many important factors that must consider. These factors are appropriate distance between scan plane and aperture plane of antenna under test which can neglect the effect of evanescent wave, the far field pattern of the scanning probe which use to compensate the effect of non-ideal probe and the effect of probe positioning error. By consideration of these factor, the calculated farfield pattern has more accuracy. The objective of this research is to study the effect of evanescent wave to determine the appropriate distance between scan plane and aperture plane, the effect of non-ideal probe and the effect of probe positioning error. By simulation, it finds that for sampling distance of half wavelength or less than, the effect of evanescent wave on far field pattern is negligible if the distance between scan plane and aperture plane is one wavelength. The effect of non-ideal probe is also negligible for small θ angle because probe has far field pattern that is not differ so much from isotropic for small θ angle. And the effect of probe positioning error for off-axis error case is only to the far sidelobes but the effect is greater for an on-axis error case by use the same standard deviation of error distance. Finally, the measurement have done for parabolic reflector antenna. The calculated far field pattern in e-plane and h-plane from measurement data is corresponding to that calculate from geometrical theory of diffraction only for main lobe because of the coupling from environment and the metal structure of scanner.

Link to Full Text

Share

COinS