Descrizione del metodo Accorgimenti per rendere più precisa la misura Castelfeder 2018 Misura del guadagno di una parabola con il metodo del confronto Descrizione del metodo Accorgimenti per rendere più precisa la misura By IN3HOG

Tutto nasce da una mia esigenza: Dovevo verificare l’efficienza di due illuminatori per i 10 e 6 GHz.

Guadagno teorico previsto Il guadagno lo potevo calcolare ma per pigrizia ho utilizzato questo nomogramma che lega il guadagno isotropico al diametro specchio/frequenza Diametro La tavola si riferisce ad una efficienza di illuminazione del 50%

Guadagno atteso 5.760 MHz = 30,5 dBi 10.360 MHz = 36 dBi 10.360 MHz Parabola diametro 75 cm Guadagno atteso 5.760 MHz = 30,5 dBi 10.360 MHz = 36 dBi

Metodi che conosco per misurare il guadagno Guadagno derivato dalla misurazione del segnale ricevuto da una sorgente RF posizionata a una distanza nota. 1 Guadagno derivato dalla misurazione del segnale riflesso da una superfice metallica vicina. 2 Guadagno derivato dalla misurazione dell’ampiezza angolare del lobo trasmissivo irradiato. 3 Guadagno derivato dal confronto dell’antenna sotto test con antenna campione calibrata. 4 Considerati pro e contro e mie disponibilità hardware e logistiche, ho optato per il n°4.

La procedura n°4 è apparentemente semplice Beacon lontano 1° fase Beacon lontano 2° fase

Distanza minima di posizionamento dei beacon D minima (m)= 2xDxD (m)/lambda (m) D minima 5.760 MHz = 2x0,75x0,75/0,06 = 19m D minima 10.368 MHz = 2x0,75x0,75/0,03 = 37m

Circolatore Isolatore Circolatore Isolatore Questi sono i Beacon Tx usati per le prove. Antenne a tromba da 18 dBi connesse a OL a DRO da +10dBm 5.760 MHz OL a DRO 10 mW ERP 0,7 W Circolatore Isolatore 10.368 MHz Circolatore Isolatore ERP 0,7 W OL a DRO 10 mW

Cavalletto estensibile Antenna calibrata campione usata nelle misure EMCO Reference, Modello «3115» Antenna campione Cavalletto estensibile

Rappresentazione della tratta di misura= 70m Antenna campione Finestra della casa dove ho installato i due Beacon Attenuatore fisso Convertitore 10.368 -> 28 MHz

Convertitore 10.368 -> 28 MHz Strumenti usati per rilevare il livello ricevuto. Transverter/Convertitore - Attenuatore – Misura-campo Convertitore 10.368 -> 28 MHz Misura_campo Attenuatore a scatti

Altezza dal suolo dell’antenna Purtroppo la tensione ricevuta non era stabile su Muovendo l’antenna ricevente il segnale sul misuracampo variava Altezza dal suolo dell’antenna giù Tensione RF ricevuta

Il livello del segnale che arrivava non era uniforme ma mostrava una disuniformità spaziale assai marcata! Rappresentazione spaziale dell’intensità del segnale ricevuto (ipotesi di fantasia) Rosso segnale forte Verde segnale medio Blu segnale debole Nero segnale assente Se si potessero vedere le onde radio probabilmente lo spettacolo sarebbe così.

Perché succede questo? Il fenomeno è dovuto ai segnali riflessi dal terreno e ostacoli riflettenti laterali. I raggi diretti e riflessi si incontrano nella antenna ricevente. Se sono in fase si sommano mentre se sono in opposizione di fase si annullano. I raggi riflessi fanno un percorso più lungo dei raggi diretti e la fase reciproca cambia (anche per effetto della riflessione). Raggio diretto Raggio riflesso Terreno riflettente

Rappresentazione semplificata del fenomeno della stratificazione dei segnali provocata da specchio perfetto (specchio d’acqua, lago alpino, mare) Nella realtà i raggi che arrivano in ogni punto spaziale alla antenna sono sempre molteplici e variegati ed è la somma dell’insieme che determina l’insorgenza del fenomeno. In fase Raggio riflesso Parzialmente sfasati Fasi opposte Parzialmente sfasati In fase Lago riflettente

La media delle tensioni è il valore vero Elongazione del palo dove è issata l’antenna ricevente Raggio diretto – Raggio riflesso Raggio diretto + raggio riflesso +6 dB <-20 dB ATTENZIONE Nel caso di riflessioni perfette (su specchi d’acqua o superfici metalliche estese) il segnale può variare da +6 dB a <-20 dB rispetto al valore vero!

Il sistema usato per ricavare il valore vero si basa sulla individuazione del valore medio delle tensioni estrapolandolo dall’interpretazione dei massimi e dei minimi ricevuti durante il sondaggio verticale. Elongazione Questo è livello attendibile del vero segnale Rotazione Palo estensibile da 10 metri Valore ricavato eseguendo la media matematica delle tensioni ricevute in mV Automezzo attrezzato per sondaggio verticale

Le riflessioni multiple non permettono di misurare in maniera affidabile e precisa l’intensità del segnale. In presenza di ambienti molto riflettenti l’incertezza del rilievo è sempre elevata e anche interpretando con cura i livelli ricavati dal sondaggio verticale, gli errori di valutazione di qualche dB sono usuali (!).

Metodi per ridurre i raggi riflessi. Lo scopo e quello di migliorare la precisione della misura. 1 Cambiare il sito preferendo terreni discontinui e privi di ostacoli laterali. Es. bordi di vallate profonde e alte cime montagnose. 2 Installare il Beacon su alte torri o grattaceli. In questo modo l’antenna ricevente guarda il cielo e riceve pochi raggi riflessi. Collegare al Beacon antenne trasmittenti con una direttività più elevata possibile. 3 4 Usare come Beacon le emissioni dei satelliti geo-stazionari. Ovviamente se essi emettono frequenze a noi utili per le prove. Porre il Beacon a terra radente al suolo. Purtroppo non sempre funziona. 5 Mettere un paraocchi al Beacon. E’ il sistema che ho adottato io. Il metodo è illustrato nelle prossime due slide. 6

Primo posizionamento dei Beacon. (era errato) Affacciati alla finestra producevano forti riflessioni nell’ambiente

Arretramento dei Beacon in fondo soffitta. Il segnale ricevuto è diventato molto più stabile. (ottima cosa)

Con un campo RF uniforme potevo finalmente eseguire miei test ma prima di incominciare ho cercato il punto focale ottimale puntando il sole.

Prime prove con illuminatori di varia natura

Dopo molti tentativi falliti ecco che qualche prototipo riesce a farmi raggiungere finalmente il guadagno teorico atteso. Rispetto ai feed corrugati questi trombini mi danno un dB in più! La vite che si vede sul fianco di quello più piccolo migliora il RL. (La posizione ottimale della vite l’ho individuata con una sfera di acciaio fatta scorrere internamente con un magnete esterno).

Due illuminatori affiancati funzionano? (SI)

I due illuminatori affiancati presentavano un offset di puntamento di 5 °che non potevo trascurare. L’offset è ora automaticamente corretto dal sistema di puntamento del rotore che viene informato dal cambio banda operativa (elettronica fatta con Arduino).

Prove finali per il posizionamento ottimale.

I due trombini con la meccanica definitiva 5.760 MHz 10.360 MHz

Ecco il sistema assiemato e operativo

Grazie per l’attenzione IN3HOG Giovanni Holzer in3hog@gmail.com A chi desidera approfondire l’argomento delle misure di campo in ambienti riflettenti consiglio di leggere la seguente relazione: EBU Review –technical n°97 june 1966 G.Gentile Field streng measurements at frequency in excess of 30 MHz. Se mi scrivete vi mando il file pdf.