Come posso testare correttamente l'antenna PCB del mio dispositivo?

Sono nel mezzo del test di un dispositivo Z-Wave che ho creato con un'antenna PCB. Voglio assicurarmi che l'antenna abbia una buona portata e che la potenza del segnale generata sia abbastanza forte e paragonabile a dispositivi simili sul campo.

Come posso testare correttamente il mio dispositivo?

zwave testing hardware

— Dom
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Sembra più una domanda di ingegneria elettrica / fai-da-te che una domanda specifica dell'IoT.

— ArtOfCode

@ArtOfCode se l'antenna non funziona, non hai un dispositivo IOT. L'ho visto venire nel settore tutto il tempo. Sì, c'è sovrapposizione con EE, ma se vogliamo parlare della creazione di dispositivi, ci saranno sovrapposizioni.

— Dom

Dom, questo sito non riguarda le sfide ingegneristiche più profonde che riguardano la progettazione e la costruzione di questi dispositivi. Questo sito è più orientato verso gli utenti finali con domande su IoT, soluzioni, problemi di sicurezza e funzionamento dei loro dispositivi. Ci sarà sempre un po 'di più di croce (problematiche del settore, la risoluzione dei problemi, l'ottimizzazione e la riparazione, per esempio), ma le domande di ingegneria che appena capita di essere sulla struttura degli oggetti sono una migliore vestibilità per gli esperti presso i nostri / Siti Elettronica .

— Robert Cartaino

@RobertCartaino la fase di definizione aveva diverse domande su cui era incentrato lo sviluppo come "Quali protocolli possiamo usare per la comunicazione da dispositivo a dispositivo (D2D) in IOT, a parte MQTT?" e "Sto costruendo un sistema che include un'app mobile e un dispositivo hardware abilitato Bluetooth. Come posso proteggere la comunicazione tra i dispositivi?". Se vogliamo solo domande a livello di consumatore, sì, non ha senso qui, ma se abbiamo domande sullo sviluppo e sul processo di creazione di un dispositivo IOT, allora abbiamo bisogno di domande come questa.

— Dom

Dom, esaminando le domande di esempio più importanti (che definiscono il pubblico di destinazione per questo sito), credo che tu stia semplicemente chiedendo nell'arena sbagliata, soprattutto considerando che abbiamo creato diversi siti elettrici / di ingegneria esperti mirati specificamente per rispondere alla tua domanda in modo autorevole.

— Robert Cartaino

Risposte:

È possibile utilizzare un analizzatore di spettro per assicurarsi che:

L'antenna emette alla frequenza corretta (gamma).
La potenza di uscita è la potenza di uscita prevista (calcolata teoricamente) (o è abbastanza vicina).

Una versione di fascia più alta di un analizzatore di spettro (incluso un analizzatore del tasso di errore in bit) potrebbe aiutarti ulteriormente a verificare che non solo l'antenna ma anche la codifica siano corretti.

— 50k4
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Non proprio. C'è molto di più nella caratterizzazione dell'antenna di questa.

— Sean Houlihane,

Ci sono due approcci principali per la caratterizzazione di un'antenna e la sua efficacia nel sistema, free spacee in-situ. Il primo ti fornirà una baseline nel migliore dei casi, è meno suscettibile al rumore di misurazione (specialmente se hai accesso a una grande camera anecoica) e probabilmente funziona meglio per selezionare tra le varianti di antenna candidate. In-situle misurazioni sono molto meno definitive, ma consentono di essere specifici su un possibile scenario di lavoro ed escludere errori sciocchi (come dimenticare che il dispositivo finale ha una cassa conduttiva).

Entrambi gli approcci richiedono una coppia trasmissione-ricezione. Uno o entrambi possono essere dispositivi reali, la propagazione è commutativa. Fare attenzione a utilizzare alimentatori rappresentativi e funzionamento autonomo su un dispositivo di test reale. Se si collegano cavi di alimentazione o seriali, questi diventano parte del sistema di antenne.

Una buona alternativa all'analizzatore di spettro è una radio definita dal software. Alcuni dongle USB-DVBTV possono essere utilizzati a costi molto bassi. Non dovresti essere così preoccupato per la fedeltà del segnale in questo scenario, la potenza del segnale semplice dovrebbe essere sufficiente.

Idealmente sarai abbastanza vicino in quanto il tasso di errore non corretto non è una metrica utile. Indipendentemente, dovresti capire in che modo la potenza del segnale, il tasso di errore non corretto e le prestazioni del sistema sono correlate per capire quale punto operativo stai mirando.

Per le misurazioni dello spazio libero, idealmente ti troverai in un campo aperto, privo di linee elettriche e strutture riflettenti per molti 10 metri. Posizionare il DUT su un supporto di legno e osservarlo da una distanza di 5-10 metri (almeno diverse lunghezze d'onda). Ruotalo in tutte le direzioni e misura. Ripeti con un dispositivo comparativo, ripeti con tutte le altre variazioni che ti interessano. Un'antenna direzionale alla frequenza di interesse viene normalmente utilizzata a un'estremità del campo di prova, questo rimuove alcune variazioni dovute alla posizione del test (e la tua presenza vicino a questa estremità)

Per le misurazioni in situ, è importante provare quante più realizzazioni possibili. Idealmente, si esegue da dispositivo a dispositivo, con la qualità del segnale registrata sul dispositivo. Cerca gli scenari peggiori che riesci a trovare: è probabile che gli utenti finali trovino anche scenari peggiori.

In caso di dubbi, consultare un centro di prova EMC. Spesso sono in grado di consultare, ad esempio, la convalida del proprio approccio con alcune misurazioni spot. Con un'antenna personalizzata, probabilmente avrai comunque bisogno dei loro servizi in seguito.

— Sean Houlihane
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Per testare correttamente l'antenna, sono richiesti almeno i seguenti elementi

Un'antenna sorgente con il modello noto e un trasmettitore come un generatore di segnali RF creano segnali noti
L'antenna di prova con un sistema di ricezione misura e monitora il segnale RF di ricezione. In questo caso il dispositivo z-wave potrebbe essere utilizzato come sistema di ricezione.
L'antenna in prova (AUT) deve essere testata in funzione dell'angolo. È necessario utilizzare un sistema di posizionamento per ruotare l'AUT rispetto al sistema di origine.

Di seguito è riportato un semplice diagramma per illustrare quanto sopra.

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L'impostazione sopra consentirà di testare AUT sia un trasmettitore che un ricevitore.

È necessario selezionare il set successivo di intervalli appropriati per l'applicazione. I più comuni sono

Gamma elevata (spazio libero)

Talvolta i test dello spazio libero si dividono ulteriormente in test interni ed esterni. Per i test indoor una camera anecoica funzionerà molto bene.

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Gamme compatte

È bene considerare la preformatura di test di portata compatti. Nel più semplice da un riflettore parabolico viene utilizzato per creare un'onda piana appropriata per effettuare le misurazioni necessarie. Di seguito è riportato un esempio elaborato.

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Dopo aver determinato l'attrezzatura e la possibile configurazione del test, è necessario valutare i fondamenti dell'antenna. Di seguito è riportato un elenco da considerare

Schemi di radiazione (guadagno ed efficienza)
Impedenza ( V di tensione S dagiato W ave R atio)
Larghezza di banda
Polarizzazione

Riferimenti:

— Mahendra Gunawardena
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