Kas yra S11?
S11 yra grandinės įėjimo atspindžio koeficientas, paprastai matuojamas prie 50 Ω RD prievado. Paprastai tariant, jis atsako į vieną klausimą: kiek į anteną siunčiamo RD signalo grįžta atgal šaltinio link?
Kai antena tobulai suderinta su 50 Ω sistema, įėjime atspindžio nėra. Realios anteros niekada nėra tobulai suderintos visuose dažniuose, todėl dalis energijos atsispindi. Vektorinis tinklo analizatorius (VNA) matuoja šį elgesį ir rodo S11 kaip dažnio funkciją.
S11 paprastai nurodomas neigiamais dB. Neigiamesnė reikšmė reiškia mažesnį atspindį. Todėl −20 dB yra geresnis suderinimas nei −10 dB.
Nuo atspindžio koeficiento iki S11
Pagrindinis dydis yra kompleksinis atspindžio koeficientas, dažniausiai žymimas Γ (gama). Tai atspindėtos įtampos bangos ir krintančios įtampos bangos santykis.
Kadangi galia proporcinga įtampos kvadratui (esant tai pačiai etaloninei varžai), atspindėta galios dalis yra:
Ši antroji lygtis yra raktas suprasti, ką S11 skaičius iš tikrųjų reiškia realioje RD sistemoje.
Kiek galios atsispindi?
Štai naudingi atskaitos taškai. Šie skaičiai apibūdina tik nesuderinimo atspindį; jie neapima kabelio, dielektriko ar laidininko nuostolių bei spinduliuotės efektyvumo.
| S11 | Atspindėta galia | Neatspindėta galia | Atspindžio koeficientas |Γ| |
|---|---|---|---|
| −3 dB | 50.1% | 49.9% | 0.708 |
| −6 dB | 25.1% | 74.9% | 0.501 |
| −10 dB | 10.0% | 90.0% | 0.316 |
| −15 dB | 3.16% | 96.84% | 0.178 |
| −20 dB | 1.00% | 99.00% | 0.100 |
| −30 dB | 0.10% | 99.90% | 0.0316 |
−10 dB nereiškia 10 dB nuostolio. Tai reiškia, kad atspindėta galia sudaro 10% krintančios galios. Likę 90% neatsispindi — nors tai automatiškai nereiškia, kad visa ji išspinduliuojama.
S11, grįžtamieji nuostoliai ir VSWR
Dažnai S11, grįžtamieji nuostoliai ir VSWR pateikiami greta. Jie skirtingomis formomis apibūdina tą patį varžos nesuderinimo elgesį.
| Parametras | Ką jis išreiškia | Geresnė reikšmė |
|---|---|---|
| S11 | Atspindžio koeficientas dB | Neigiamesnė |
| Grįžtamieji nuostoliai | Teigiama nesuderinimo dB išraiška | Didesnė |
| VSWR | Stovinčios bangos santykis | Arčiau 1:1 |
Kaip skaityti S11 grafiką
S11 grafike horizontalioje ašyje paprastai vaizduojamas dažnis, o vertikalioje — S11 dB. Gilus provėžis reiškia, kad antena tame dažnyje geriau suderinta.
- Raskite savo darbinį dažnį. 5,8 GHz FPV sistemai patikrinkite S11 reikšmę ties 5,8 GHz — o ne tiesiog giliausią tašką bet kurioje grafiko vietoje.
- Įvertinkite numatytą dažnių juostą. Antena gali turėti puikų −30 dB provėžį viename dažnyje, bet prastai veikti kitur.
- Naudokite −10 dB kaip praktinę atskaitą. Tai įprastas slenkstis, apibrėžiantis suderintos varžos darbinę sritį, tačiau tinkama specifikacija priklauso nuo taikymo.
- Nepainiokite suderinimo su efektyvumu. Antena gali turėti puikų S11 ir vis tiek prarasti energiją viduje. Vien S11 nepasakys jums stiprinimo, spinduliuotės efektyvumo ar poliarizacijos kokybės.
Kaip S11 atrodo realioje 5,8 GHz antenoje?
Kreita EGLE-16C-1R specifikuota 5,0–6,2 GHz diapazonui ir turi išmatuotą S11 = −23,45 dB ties 5,8 GHz, atitinkantį apie 0,45% atspindėtos galios tame dažnyje. Jos nurodytas VSWR ties 5,8 GHz yra 1,141.
Didesnė EGLE-64C-R taip pat specifikuota 5,0–6,2 GHz diapazonui. Jos išmatuotas S11 ties 5,8 GHz yra −17,58 dB, atitinkantis apie 1,75% atspindėtos galios, o nurodytas VSWR — 1,306.
Šie pavyzdžiai atskleidžia svarbų dalyką: didesnė, didesnio stiprinimo antena nebūtinai turi turėti skaitine prasme žemesnį S11 centriniame dažnyje. S11 yra įėjimo suderinimo parametras, o ne tiesioginis antenos stiprinimo matas.
EGLE serijai skelbiamos S11 reikšmės yra išmatuoti RD duomenys. Tiksliam vienetui ir matavimo sąlygoms visada naudokite aktualų produkto puslapį / techninį lapą, o ne remkitės tuo, kad iliustracinis grafikas atspindi anteną.
Geras S11 nereiškia geros antenos
Tai viena svarbiausių RD matavimo sąvokų. Labai žemas S11 tik parodo, kad nuo antenos įėjimo atsispindi mažai galios. Tai neįrodo, kad antena tą galią efektyviai išspinduliuoja jums reikiama kryptimi.
- Stiprinimas parodo, kaip stipriai antena spinduliuoja tam tikra kryptimi.
- Spinduliuotės efektyvumas parodo, kiek priimtos galios paverčiama spinduliuote, o ne prarandama kaip šiluma ar dielektriko/laidininko nuostoliai.
- Spinduliuotės diagrama parodo, kur nukreipiama energija.
- Poliarizacija parodo, kaip orientuotas ar sukasi elektrinis laukas.
- Kryžminės poliarizacijos slopinimas parodo, kaip stipriai antena slopina priešingą poliarizaciją.
Naudinga šią grandinę įsivaizduoti taip:
Kaip matuojamas S11?
VNA matuoja S11 generuodamas žinomą RD signalą testavimo prievade ir matuodamas iš tiriamo įrenginio grįžtantį signalą. Prieš matuojant anteną, matavimo trasa paprastai kalibruojama taip, kad etaloninė plokštuma būtų perkelta kuo arčiau antenos jungties.
Koaksialiai maitinamos antenos atveju jungties kokybė, kabelio judėjimas, kalibravimo kokybė ir fizinė testavimo aplinka gali paveikti išmatuotą rezultatą. Todėl skelbiama S11 kreivė turėtų būti vertinama kartu su jos matavimo sąlygomis.
Jei lyginate dvi antenas, matuokite jas naudodami tą patį VNA, kalibravimo metodą, etaloninę plokštumą ir dažnių sklaidos diapazoną. Kitaip matavimo sąrankos skirtumai gali atrodyti kaip antenų skirtumai.
- S11 yra įėjimo atspindys, matuojamas RD prievade.
- Neigiamesnis S11 reiškia geresnį suderinimą.
- −10 dB = 10% atspindėtos galios.
- −20 dB = 1% atspindėtos galios.
- S11, grįžtamieji nuostoliai ir VSWR yra skirtingos to paties nesuderinimo elgesio išraiškos.
- Geras S11 neįrodo didelio stiprinimo, efektyvumo ar geros spinduliuotės diagramos.
- Renkantis anteną, vertinkite S11 kartu su stiprinimo, dažnių juostos, poliarizacijos, spindulio pločio ir spinduliuotės diagramos duomenimis.