Mesure des paramètres RF d'une antenne

[MSantana]

Bonjour tout le monde,

Je suis nouveau ici, j'espère que je poste mon message dans le bon forum.

Voilà, je suis en stage de fin d'étude et je travaille sur la mesure des paramètres RF (notamment les paramètres S) d'une antenne imprimée via un Agilent 4396B qui contient 3 fonctions : Vector Network / Spectrum / Impedance Anlayzer. Toutefois, pour le faire fonctionner en mode VNA il faut un module de Transmission/Réflexion que je n'ai pas. Je me demandais si jamais vous aviez une piste à suivre pour réaliser ces mesures sans avoir à acheter ces modules qui sont extrêmement chers.

Voici un exemple des modules de transmission/réflexion :
- 87512A Transmission/Reflection Test Set, DC to 2 GHz
- 85046A S-Parameter Test Set

Merci d'avance.
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[gwgidaz]

Bonjour,

Je suppose que tu veux mesurer le paramètre s correspondant au coefficient de réflexion.
Il existe des méthodes simples , en se passant de ces modules.
il s'agit d'envoyer sur l'antenne le signal RF, et de récupérer le signal réfléchi. En général, on s'intéresse plutôt au module du signal réfléchi, plutôt qu'à sa phase, car la ligne de transmission à l'antenne fait tourner la phase autant qu'on veut. On peut même ainsi voir le coefficient de réflexion avec un analyseur scalaire, c'est à dire un analyseur de spectre classique avec son "tracking" .
Il y a deux méthodes :

- à l'aide d'un "circulateur" , on envoie le signal issu du générateur sur un port , le port de sortie de ce signal est appliqué à l'antenne. Sur le troisième port , on a donc le signal réfléchi par l'antenne. Inconvénient, il faut posséder un circulateur dans la bande de fréquence.

- avec un "Té 3db" :
c'est un Té à deux entrées symétriques E1 et E2 et une sortie S.
Le signal qui entre sur E1 se retrouve en sortie , atténué de 3 dB, mais n'est pas présent sur E2.
le signal qu'on injecte sur la sortie S se retrouve à parts égales sur E1 et E2, atténué donc de 3dB.
Donc, si tu injectes le générateur sur E1, et tu connectes l'antenne sur S . Le signal réfléchi par l'antenne se retrouvera sur E2 ( celui sur E1 est absorbé par le générateur)
tu auras donc, comme avec le circulateur, le signal réfléchi par l'antenne sur la sortie E2 ( mais il faudra corriger le niveau et ajouter 6dB)
L'avantage des Tés 3dB, c'est qu'ils sont faciles à trouver, voire à fabriquer. ( coupleur de wilkinson, par exemple)

Bien sur, si tu veux vraiment voir ton signal sur le diagramme de Smith avec sa phase, il te faut les modules prévus , mais la phase ne sert généralement à rien pour une antenne...

[lpt1com2]

Comme tu parles d’antenne imprimée, je suppose que tu travailles à des fréquences de l’ordre du GHz. Tu peux trouver des coupleurs directifs pas chers chez Mouser, Farnell, RS, etc… Après, pour les monter correctement, c’est délicat…

[MSantana]

Merci beaucoup pour vos réponses.

gwgidaz, effectivement concernant le paramètre S, je ne cherche à mesurer que le module du s11. Ta méthode a l'air géniale mais je n'ai pas vraiment une idée où est ce que je peux trouver les connecteurs dont tu m'as parlé (Le circulateur ou le Té 3dB) et leurs prix.

Je me demande toujours est-ce impossible de faire les mesures directement via les ports de l'appareil en question sans passer par un quelconque module. Parce que, l'Analyseur vectoriel, il est inclut dans l'appareil ! J'ai cherché un peu sur la piste de l'utiliser en mode analyseur de spectre pour le faire fonctionner comme un analyseur scalaire mais je ne suis pas sûr de l’existence du "Tracking Generator" (que je ne comprends pas très bien son rôle d'ailleurs).

Voici une image dudit analyseur pour voir ses Entrées/Sorties.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gwgidaz]

Bonjour,

Le tracking generator, ce n'est rien d'autre que le générateur associé à l'analyseur. Il y en a nécessairement un sur ton appareil.
Quand l'analyseur teste une bande de fréquence donnée, il la balaie et à tout moment, le générateur tracking génère la fréquence instantanée balayée. Donc ,Si tu connectes ce générateur à l'entrée de l'analyseur scalaire, tu obtiens une droite horizontale. ( A condition que ton RBW soit plus large que l'erreur possible entre le générateur et l'analyseur).

Pour trouver des coupleurs directifs, Ipt1com2 t'a donné des adresses.Tu peux utiliser un coupleur directif dit "3dB, 0 degrés" par exemple. Il n'a pas besoin d'être très puissant ( 100mW/ 20 dBm suffisent)
Tu l'utilises comme je t'ai indiqué, en procédant d'abord à trois vérifications :
1- Sur la sortie où tu mettras l'antenne, tu commences par ne mettre rien ( circuit ouvert) Le réfléchi est de 100% . Tu dois obtenir une droite horizontale qui te donne le niveau de référence.
2- Ensuite, sur cette sortie, tu mettras un court-circuit. Tu as à nouveau un réfléchi de 100%, mais avec une impédance inverse. Si ton coupleur est de très bonne qualité, tu dois obtenir à nouveau le même niveau de référence.
3- Tu charges maintenant ta sortie par une charge adaptée 50 ohms. Là, tu dois voir le niveau s'effondrer, d'au moins plusieurs dizaines de dB, par rapport à la référence précédente , ce qui doit indiquer un réfléchi nul.

Attention, ces trois tests sont très méchants, si tu obtiens des niveaux de référence qui fluctue un peu, de 1 ou 2 dB, et si le troisième test te donnes une baisse de niveau de 30 dB /reference, tu as déjà un très bon coupleur et une très bonne charge adaptée !

je te rappelle le branchement :
entrée E1 sur le générateur tracking,
entrée E2 sur l'analyseur de spectre
sortie S sur la charge à tester ( antenne...)
Les entrées peuvent s'appeler sorties, et inversement, selon les constructeurs. Ce qui compte, c'est que les deux connexions symétriques soient sur le géné et sur l'analyseur.

Si tu es pressé, tu peux aussi réaliser toi même un coupleur 3dB sur du circuit imprimé....
Sur quelle bande de fréquence veux tu travailler?

Bien sur, ton coupleur doit être adapté à la bande de fréquence utilisée !

[MSantana]

Ah ta réponse me rassure quand même, merci beaucoup. Pour le moment, je travaille que sur une antenne imprimée dans une bande 840Mhz-940Mhz.

[gwgidaz]

Bonjour,

Alors tu dois facilement trouver ces coupleurs. Ils sont beaucoup moins chers que les circulateurs, et présentent une large bande de fréquence.
Je pense que tu sais traduire ton coefficient de réflexion en taux de réfléchi , exprimé en dB . Cette méthode donne facilement le taux d'onde réfléchi , mais pas exactement le coefficient de réflexion. Par exemple, si l'impédance de ton antenne est réelle et égale à 50 ohms/2 = 25 ohms, tu auras le même taux d'onde réfléchi ( module) que si ton antenne a une impédance de 50 ohmsX 2 = 100 ohms. Le module du coefficient de réflexion sera dans ce cas 0.33 en amplitude, et de 0,11 en puissance, soit - 10 dB environ.

[MSantana]

D'accord, je vais essayer de me procurer d'abord un coupleur adéquat et je reviendrai vous écrire ici si jamais je trouve des difficultés. Merci énormément pour ton aide.