ฉันจะทดสอบเสาอากาศ PCB ของอุปกรณ์ได้อย่างไร

ฉันกำลังทดสอบอุปกรณ์Z-Wave ที่ฉันสร้างขึ้นด้วยเสาอากาศ PCB ฉันต้องการตรวจสอบให้แน่ใจว่าเสาอากาศมีช่วงที่ดีและความแรงของสัญญาณที่สร้างขึ้นนั้นแข็งแกร่งพอและเปรียบได้กับอุปกรณ์ที่คล้ายกันในสนาม

ฉันจะทดสอบอุปกรณ์ของฉันได้อย่างไร

zwave testing hardware

— Dom
แหล่งที่มา

ดูเหมือนว่าคำถามวิศวกรรมไฟฟ้า / DIY มากกว่าคำถามเฉพาะของ IoT

— ArtOfCode

@ArtOfCode หากเสาอากาศของคุณไม่ทำงานคุณไม่มีอุปกรณ์ IOT ฉันเคยเห็นสิ่งนี้เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมตลอดเวลา ใช่มีการทับซ้อนกับ EE แต่ถ้าเราต้องการพูดคุยเกี่ยวกับการสร้างอุปกรณ์เลยจะมีการทับซ้อนกัน

— Dom

โดยทั่วไป, ไซต์นี้ไม่ได้เกี่ยวกับความท้าทายทางวิศวกรรมที่ลึกเข้าไปในการออกแบบและสร้างอุปกรณ์เหล่านี้ ไซต์นี้มุ่งเน้นไปที่ผู้ใช้ปลายทางด้วยคำถามเกี่ยวกับ IoT โซลูชั่นข้อกังวลด้านความปลอดภัยและทำให้อุปกรณ์ทำงานได้ จะมีการข้ามไปเล็กน้อย (ตัวอย่างเช่นปัญหาอุตสาหกรรมการแก้ไขปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพและการซ่อมแซมเป็นต้น) แต่คำถามทางวิศวกรรมที่เพิ่งเกิดขึ้นเกี่ยวกับการออกแบบ IoT เหมาะสำหรับผู้เชี่ยวชาญในไซต์งานวิศวกรรม / ไฟฟ้าของเรา .

— Robert Cartaino

@RobertCartaino ขั้นตอนการนิยามมีคำถามมากมายที่เน้นการพัฒนาเช่น "โปรโตคอลใดที่เราสามารถใช้สำหรับการสื่อสารแบบอุปกรณ์ต่ออุปกรณ์ (D2D) ใน IOT นอกเหนือจาก MQTT" และ "ฉันกำลังสร้างระบบที่มีแอพมือถือและอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่เปิดใช้งานบลูทู ธ ฉันจะรักษาความปลอดภัยการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ได้อย่างไร" ถ้าเราต้องการเพียงแค่คำถามระดับผู้บริโภคใช่แล้วมันก็ไม่สมเหตุสมผลนี่ แต่ถ้าเรามีคำถามเกี่ยวกับการพัฒนาและกระบวนการสร้างอุปกรณ์ IOT เราจำเป็นต้องมีคำถามเช่นนี้

— Dom

Dom, ดูคำถามตัวอย่างด้านบน (กำหนดกลุ่มเป้าหมายสำหรับเว็บไซต์นี้) ฉันเชื่อว่าคุณเพียงแค่ถามในสถานที่ที่ไม่ถูกต้อง - โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าเราได้สร้างเว็บไซต์ผู้เชี่ยวชาญด้านไฟฟ้า / วิศวกรรมหลายแห่งโดยเฉพาะเพื่อตอบคำถามของคุณ

— Robert Cartaino

คำตอบ:

คุณสามารถใช้ตัววิเคราะห์สเปกตรัมเพื่อให้แน่ใจว่า:

เสาอากาศเปล่งความถี่ที่ถูกต้อง (ช่วง)
กำลังส่งออกเป็นกำลังขับที่คาดไว้ (คำนวณตามหลักวิชา) กำลังขับ (หรือใกล้พอ)

รุ่นสุดท้ายที่สูงขึ้นของตัววิเคราะห์สเปกตรัม (รวมถึงตัววิเคราะห์อัตราความผิดพลาดบิต) สามารถช่วยคุณในการตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่เพียง แต่เสาอากาศ แต่ยังเข้ารหัสถูกต้อง

— 50k4
แหล่งที่มา

ไม่ได้จริงๆ มีลักษณะของเสาอากาศมากกว่านี้มาก

— Sean Houlihane

มีสองวิธีหลักในการพัฒนาการเสาอากาศและประสิทธิผลในระบบ, และfree space in-situครั้งแรกที่จะให้พื้นฐานที่ดีที่สุดในกรณีของคุณมีความไวต่อเสียงรบกวนในการวัดน้อยลง (โดยเฉพาะถ้าคุณสามารถเข้าถึงห้อง anechoic ขนาดใหญ่) และอาจทำงานได้ดีที่สุดสำหรับการเลือกระหว่างรูปแบบเสาอากาศที่มีผู้สมัคร In-situการวัดมีความชัดเจนน้อยกว่ามาก แต่ช่วยให้คุณมีความเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับสถานการณ์การทำงานที่เป็นไปได้และแยกแยะความผิดพลาดที่โง่เขลา (เช่นลืมว่าอุปกรณ์สุดท้ายมีการนำไฟฟ้าเชิงกล)

ทั้งสองวิธีต้องการคู่ส่ง - รับ หนึ่งหรือทั้งสองอาจเป็นอุปกรณ์จริงการเผยแพร่เป็น commutative ระมัดระวังในการใช้แหล่งจ่ายไฟที่เป็นตัวแทนและการทำงานแบบอิสระบนอุปกรณ์ทดสอบจริง หากคุณเชื่อมต่อสายไฟหรือสายเคเบิลเหล่านี้จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของระบบเสาอากาศ

ทางเลือกที่ดีสำหรับเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมคือ Software Defined Radio ด็องเกิล USB-DVBTV บางตัวสามารถใช้ได้ในราคาที่ต่ำมาก คุณไม่ควรกังวลเกี่ยวกับความเที่ยงตรงของสัญญาณในสถานการณ์นี้ความเรียบง่ายของสัญญาณควรมีเพียงพอ

เป็นการดีที่คุณจะเข้าใกล้พอในอัตราความผิดพลาดที่ไม่ได้แก้ไขซึ่งไม่ใช่เมตริกที่มีประโยชน์ คุณควรเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าความแรงของสัญญาณอัตราความผิดพลาดที่ไม่ได้แก้ไขและประสิทธิภาพของระบบนั้นเกี่ยวข้องกับการทำงานของจุดปฏิบัติการที่คุณต้องการ

สำหรับการวัดพื้นที่ว่างคุณจะต้องอยู่ในทุ่งโล่งไม่มีสายไฟและโครงสร้างสะท้อนแสงเป็นเวลา 10 วินาที วาง DUT บนแท่นไม้และสังเกตจากระยะห่าง 5-10 เมตร (อย่างน้อยความยาวคลื่นหลายช่วง) หมุนไปทุกทิศทางและวัด ทำซ้ำกับอุปกรณ์เปรียบเทียบทำซ้ำกับรูปแบบอื่น ๆ ที่คุณสนใจ โดยทั่วไปแล้วเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางที่ความถี่ที่น่าสนใจจะใช้ที่ปลายด้านหนึ่งของช่วงทดสอบซึ่งจะเป็นการลบรูปแบบบางส่วนเนื่องจากตำแหน่งการทดสอบ (และการมีอยู่ของคุณใกล้กับปลายนี้)

สำหรับการวัดแบบ in-situ สิ่งสำคัญคือต้องทดลองใช้งานจริงให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ เป็นการดีที่คุณจะเรียกใช้อุปกรณ์ต่ออุปกรณ์โดยมีคุณภาพสัญญาณถูกบันทึกไว้ในอุปกรณ์ ค้นหาสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดที่คุณสามารถพบได้ - ผู้ใช้ปลายทางมีแนวโน้มที่จะพบสถานการณ์ที่เลวร้ายยิ่งกว่าเดิม

หากมีข้อสงสัยให้ปรึกษาศูนย์ทดสอบ EMC พวกเขามักจะสามารถให้คำปรึกษาในเช่นการตรวจสอบวิธีการของคุณด้วยการวัดเฉพาะจุด ด้วยเสาอากาศที่กำหนดเองคุณอาจต้องใช้บริการในภายหลัง

— ฌอน Houlihane
แหล่งที่มา

เพื่อที่จะทดสอบเสาอากาศอย่างถูกต้องอย่างน้อยรายการต่อไปนี้จะต้อง

เสาอากาศต้นทางที่มีรูปแบบและเครื่องส่งสัญญาณที่รู้จักเช่นเครื่องกำเนิดสัญญาณ RF สร้างสัญญาณที่รู้จัก
เสาอากาศทดสอบที่มีระบบตัวรับสัญญาณทำการวัดและตรวจสอบสัญญาณ RF ที่รับ ในกรณีนี้อุปกรณ์ z-wave สามารถใช้ระบบรับสัญญาณได้
เสาอากาศภายใต้การทดสอบ (AUT) จะต้องมีการทดสอบเป็นฟังก์ชั่นของมุม ระบบกำหนดตำแหน่งจะต้องใช้ในการหมุน AUT ตามระบบต้นทาง

ด้านล่างเป็นแผนภาพง่าย ๆ เพื่อแสดงให้เห็นถึงข้างต้น

_{คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่}

การตั้งค่าด้านบนจะช่วยทดสอบ AUT ทั้งตัวส่งและตัวรับ

ต้องเลือกชุดช่วงถัดไปที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชัน คนที่พบมากที่สุดคือ

พื้นที่ยกระดับ (พื้นที่ว่าง)

การทดสอบพื้นที่ว่างบางครั้งแบ่งออกเป็นการทดสอบกลางแจ้งและในร่ม สำหรับการทดสอบในอาคารห้อง anechoic จะทำงานได้ดีมาก

_{คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่}

ช่วงกะทัดรัด

มันเป็นการดีที่จะพิจารณา preforming ทดสอบช่วงกะทัดรัด ในการที่ง่ายที่สุดจากการสะท้อนแสงแบบพาราโบลาจะใช้ในการสร้างคลื่นระนาบที่เหมาะสมทำให้การวัดที่จำเป็น ด้านล่างเป็นตัวอย่างที่ซับซ้อน

_{คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่}

หลังจากอุปกรณ์และการตั้งค่าการทดสอบที่เป็นไปได้ได้รับการพิจารณาพื้นฐานของเสาอากาศที่ต้องมีการประเมิน ต่อไปนี้เป็นรายการที่ต้องพิจารณา

รูปแบบการฉายรังสี (กำไรและประสิทธิภาพ)
ต้านทานต่อไฟฟ้ากระแสสลับ ( V oltage S tanding W AVE R atio)
แบนด์วิดธ์
โพลาไรซ์

อ้างอิง:

— Mahendra Gunawardena
แหล่งที่มา