Hallo alle, Ein Problemchen hab ich noch ;-) Ich habe zwei Stub Antennen (W1910, https://productfinder.pulseeng.com/doc_type/WEB301/doc_num/W1910-W1911-W1910-M/doc_part/W1910-W1911-W1910-M.pdf). Nun moechte ich die Freiraumdaempfung (bei 915 und 1830 MHz) messen/nachvollziehen. Ich habe S11 der Antennen gemessen und der stimmt einigermassen mit dem PDF von oben ueberein; S11 ist < -4dB bei meinen Frequenzen. Im Anhang ist ein Foto meines Setups: Ich verbinde beide Antennen mit einem VNA (Kabel hat 0.7 bzw. 1.1dB Daempfung), montiere sie auf ein Tripod auf gleicher Hoehe (und etwa gleichem Winkel). Um Interference so gut wie moeglich zu vermeiden waehle ich +15dBm. Ich positioniere die Antennen einigermassen von anderen Objekten wie Waende/Tische weg. Nachdem ich die Antennen positioniert habe, verlasse ich dem Raum und greife auf den VNA per VNC zu, um jeglichen Einfluss auf mich zu vermeiden (bzw. ein statisches Setup zu haben). Bevor ich die Messpunkte nehme, mittle ich 100x. Dann messe ich S21/S12 fuer die Frequenzen in den Abstaenden 0.17, 0.22, 0.27, 0.30, 0.33, 0.35, 0.43, 0.58 Meter. Das Ergebnis ist ebenfalls im Anhang, zusammen mit einem beispielhaftem Screenshot. Die Messpunkte sind extrem weit von der Erwartung (gestrichelte Linie: Friis' Gesetz) entfernt und machen ueberhaupt keinen Sinn. Mir ist klar dass: - Bei kleinem "d" die Messung nicht akkurat ist (Nahfeld) - Jegliche Objekte im Nahfeld (Kabel/Tripod) die Antennencharakteristik aendern und Objekte im Umfeld die Freiraumvermutung abweichen lassen (Reflexionen, Multipath) - Andere Stoerungen Einfluss haben koennen, da ich die Messung nicht isoliert durchfuehre - Der 1/r^2 Abfall einfacher sichtbar waere, wenn ich d logarithmisch waehle (was ich nicht kann) - ... Dennoch wuerde ich -- mit meinem Level an Sorgfalt -- zumindest einigermassen Uebereinstimmung erwarten. An was kann die Diskrepanz liegen? Das einzige was mir einfiele ist ev. eine fehlende Groundplane? Was mich dabei aber verblueffen wuerde ist, dass diese Antennen auf kleine, voll bestueckte PCBs montiert werden ... oder alte Handys ... die also auch keine wirklich guten Groundplanes unter sich haben.
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Der Aufbau verhält sich eher wie ein Bandfilter in sehr großem Gehäuse (Zimmer). Das ist auch logisch, da Du nicht im Fernfeld misst, sonderen im Nahfeld. Der Abstand der Antennen ist um Größenordungen (hunderte bzw. tausende Meter) zu gering. Bei 15 dBm sind auch die Reflexionen an Gegenständen und Wänden um den Betrag größer. Das nützt also nichts. Du brauchst eine freie, riesengroße Wiese und extremen Abstand der Antennen. Selbst dann muss nocht der Einfluss des Erdbodens "weggerechnet" werden. Die Freiraumdämpfung nach Theorie ist in der Praxismessung so kaum exakt nachstellbar. Vielleicht bei einen Weltraumspaziergang der ISS Mannschaft...
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Stefan M. schrieb: > Vielleicht bei einen Weltraumspaziergang der ISS Mannschaft... ...und selbst dort müsstest du weit genug von der ISS weg sein
Das Ergebniss ist nicht ungewöhnlich. Die Frage ist eher wie kommt man drauf Freiraum mit vollgestopften Keller zu verwechseln. Es gibt wohl Gründe dafür warum Antennen in Messkammern gemessen werden und die Leute die es tun dazu noch viel Erfahrung brauchen. Ich hoffe das bei der Messung klar wurde das die Umgebung einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Messungen hat. Rechne doch erst mal aus wann du sicher im Fernfeld bist und überlege bevor du einen Vergleich anstellst ob deine Formel Anwendung findet für deinen gemessen Fall. Du hast ja schon einige Gründe für die Diskrepanzen selbst aufgezählt sie aber einfach in deiner Betrachtung weg gelassen. Warum? Dein Level an sogfalt zeig leider das du noch nicht qualifiziert bist sollche Messungen in adequater Firm durchzuführen. Hast du eine solide Theoretische Ausbildung oder eher Internet halb wissen?
Peter M schrieb: > Mir ist klar dass: > - Bei kleinem "d" die Messung nicht akkurat ist (Nahfeld) > - Jegliche Objekte im Nahfeld (Kabel/Tripod) die Antennencharakteristik > aendern und Objekte im Umfeld die Freiraumvermutung abweichen lassen > (Reflexionen, Multipath) Ja, in der Tat. Du solltest mal schauen, wie sich die Werte ändern wenn du kleine Änderungen der Entfernung hast. Also ob das Verhalten monoton ist oder mit Auf und Ab durch Mehrwegeausbreitung. Grundsätzlich habe ich solche improvisierten Pfad-Dämpfungmessungen mit eigenen Entwicklungen bei Bluetooth auch schon gemacht. Das hatte recht gut gepasst, allerdings mit mehr Abstand zu allen Seiten. Nicht vor so einer Meßgeräte-Metallwand und Mauer, sondern freier. > Das einzige was mir einfiele ist ev. eine fehlende Groundplane? Ja, die fehlende Masse ist sicherlich ein großer Effekt. Auch ein PCB hat als HF-Gegengewicht eine gewisse Wirkung. So ganz ohne Masse nur mit Coax ist das nix. Viel Erfolg! Volker PS: Die Anmerkungen, daß die Berechnung nur im Fernfeld gilt solltest du auch beachten!
In einer kleinen Kammer, neben einer Wand und mit Alustativen... Mahlzeit
Volker M. schrieb: > PS: Die Anmerkungen, daß die Berechnung nur im Fernfeld gilt solltest du > auch beachten! Um das in Zahlen zu fassen: 2 * Lambda wäre 65cm Abstand bei 915 MHz. Daß der Abstand "um Größenordnungen" zu niedrig ist stimmt also nicht.
bei solchen undefinierbaren Stummelantennen dürfte die Koaxzuleitung den grössyen Teil der Antenne ausmachen... ohne jegliche Mantelwellenunterdrückung wird das Strahlungsdiagramm der Antennen viel zu stark von der Lage und Ausrichtung der beiden Koaxkabel abhängen (neben allen anderen angesprochenen Problemen). Viel dankbarer wäre ein entsprechender Versuch z.B mit Hornantennen
Peter M schrieb: > zumindest > einigermassen Uebereinstimmung erwarten. Nicht mit dem Versuchsaufbau! Schaue Dir mal die Antennenmessstände gängiger Hersteller an, R&S hat so etwas im Katalog und beschreibt auch in mehreren PDFs wie die Messungen aufgebaut sind und aussehen sollen.
Volker M. schrieb: > Um das in Zahlen zu fassen: 2 * Lambda wäre 65cm Abstand bei 915 MHz. > Daß der Abstand "um Größenordnungen" zu niedrig ist stimmt also nicht. Stimmt, da beginnt(!) rechnerisch das Fernfeld. Es ist aber ein fliessender Übergang, der für dieses Vorhaben immernoch bei weitem zu dicht ist. Und wie gesagt, es müsste mindestens eine reflexionsfreie Messkammer benutzt werden. Eine rechnerische Freiraumdämpfung in der Praxis zu bestätigen geht z.B. mit eine EME (Erde-Mond-Erde) Reflexion. Bekannt sein muss für die benutzte Frequenz die Dämpfung der Mondoberfläche und die Dämpfung der Erdatmosphäre. Daraus wurde schon mit Messungen die theoretische Freiraumdämpfung bestätigt.
Stefan M. schrieb: > Und wie gesagt, es müsste mindestens eine reflexionsfreie Messkammer > benutzt werden. Oder halt wirklich "Freiraum". Ist nur nicht so toll die Jahreszeit dafür.
Daher benutzt man bei professionellen Antennendiagrammvermessungen auch gerne eine "Compact Range" mit Hohlspiegel, der wirklich plane Wellenfronten erzeugt. Auch wenn man im GHz-Bereich unterwegs ist.
Peter M schrieb: > Nun moechte ich die Freiraumdaempfung (bei 915 und 1830 MHz) > messen/nachvollziehen. Was betreibst du denn da auf diesen Frequenzen bzw. wo willst das machen?
Hallo all die angesprochenen Einflüsse sind real und wie geschrieben braucht es einiges Wissen und Erfahrung um Antennen richtig zu vermessen. Jetzt frage ich mich: Gerade solche Antennen werden ja oft innerhalb von "großen Gehäusen" und oder in der Nähe von "störenden" Objekten wie den Nutzer genutzt. Wofür dann der ganze Aufwand? - Die erzielten, hoffentlich korrekten, Messwerte haben dann in der Praxis doch nur begrenzten Wert, selbst bei viel Platz gibt es wohl viele zufällige und unbekannte Störgrößen die den Sinn der gewonnen Messwerte zumindest relativieren. Was soll eine Antenne denn in der Praxis können: -Möglichst viel Energie bei gegebener mechanische Größe als Nutz HF abstrahlen. -Von der Bandbreite möglichst genau zur Anwendung passen. -Nicht von äußeren Gegebenheiten beeinflusst werden. Und nicht zuletzt mechanisch stabil und dabei preiswert sein. Viele der gewünschten Eigenschaften sind als Gesamtpaket nicht realisierbar, vor allem wegen der äußeren Einflüsse und bei solchen "Gummiwürsten" verschärft dadurch das solche Antennen sehr selten wirklich frei abstrahlen können. daher die Frage: Warum der Aufwand - hat die so mühsam ermittelte Freiraumdämpfung insbesondere bei diesen "Gummiwürsten" und den typischen Einsatzbedingungen irgendeinen praktischen Nutzen? Es geht ja nicht um den 20kW Rundfunksender mit großen Antennenarray, oder auch "nur" das Amateurfunkrelais was gezielt einen bestimmten Bereich abdecken soll und möglichst jedes mW als gewünschtes HF Signal unter allen Bedingungen abstrahlen soll. Hennes
Stefan M. schrieb: > Volker M. schrieb: >> Um das in Zahlen zu fassen: 2 * Lambda wäre 65cm Abstand bei 915 MHz. >> Daß der Abstand "um Größenordnungen" zu niedrig ist stimmt also nicht. > > Stimmt, da beginnt(!) rechnerisch das Fernfeld. Ja, und für solche ungerichteten Antennen ist das auch praktisch relevant. Man sieht oben im Diagramm, wie die Kurven bei zu kleinen Abständen abweichen. Man sollte jetzt auch mal die Kirche im Dorf lassen - hier ist eine improvisierte Messung als Abschätzung gefragt. Ich hatte oben bereits berichtet, daß ich sowas bei Bluetooth auch mal (notgedrungen) genutzt hatte, als kein reflektionsfreier Raum zur Verfügung stand. Das passte ziemlich gut zu den gerechneten Werten, so etwa 2dB Unterschied. Aber ich hatte wie oben geschrieben auch mehr Abstand ringsrum, nicht so extrem dicht an Wänden und Metallteilen. Und die fehlende Masse wird hier auch deutlichen Einfluss haben, bei mir war das im Test korrekt aufgebaut > Und wie gesagt, es müsste mindestens eine reflexionsfreie Messkammer > benutzt werden. Das wäre die beste Lösung, aber auch mit improvisierter Messung geht es besser als oben gezeigt. Reflektierte Grüße Volker
Die Messung ist ein Abbild der Realität. Mobilfunk und Funk im allgemeinen findet nicht im Freiraum, sondern im Lebensumfeld in Straßen, Gebäuden usw. statt. Insofern zeigt die Messung realistische Ergebnisse.
Du solltest eben bei der Messung grad neben dem Setup stehen. Durch Bewegung kannst du dann den Einfluss der Umgebung abschaetzen. Und 0dBm genuegen. Wenn du nicht grad dein Handy laufen laesst...
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