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耳寄りブログ – アンテナは信号漏れシステムの目と耳です

デザインツールやシミュレーションに利用可能なコンピューティングパワーの向上は目を見晴るものである一方、RF アンテナのデザインは少なくとも或る意味でブラックアートの域を出ません。優れたアンテナ設計者は多くの場合、優れたエンジニアですが、ほとんどが優れたアンテナの設計の要因は過去の経験と運であることが多いと打ち明けます。このブログではアンテナ理論に少し触れてから、アンテナの性能がいかにケーブル信号漏れ検出の効率と効果を左右するかに焦点を当てます

アンテナのデザインと適用性

アンテナの主目的は電気信号を無線波に変換(トランスミッター)および無線波を電気信号に変換(レシーバー)することです。選んだ材料、形、サイズ、形状構造、その他を含む多数の要因がアンテナの効果に影響を及ぼします。各アンテナの設計詳細はアプリケーションによって大きく異なります。:

  • 全方向性か単方向性か
  • ブロードバンドがナローバンドか
  • 固定かポータブル/モバイルか
  • 高利得か低利得か
  • 形状因子(サイズ、重量)

アンテナデザイン

アンテナデザインは、単純なホイップアンテナから複雑なモバイルやマイクロ波デザインまで様々です。最も一般的なデザインとその特徴を以下に挙げます:

  • 半波長ダイポール – フィールド局所 VHF 漏れに理想的
  • 偏波アンテナは漏れタイプの特定に役立つ.
  • 極性の一致により垂直または水平面を示すことで、漏れ源を特定.
  • ループ – ダイポールから偏波特性を除去したもの
  • このアンテナは指向性を提供するが、極性は提供しない
  • モノポールまたは ¼ 波長ホイップ – 車載用に良好、ブロードバンドや指向性には適さない
  • 360 度放射状パターン、車載用に最適。
  • ラバーダック – コンパクト/高耐久性の一般フィールド用、ブロードバンドや指向性には適さない
  • 八木 – フィールド局所 UHF 漏れに最適、形状因子が大きいことが多い
  • 対数周期ダイポールアンテナ – フィールド局所用に最適、適切なサイズで広い周波数レンジをカバー。
  • 広帯域アンテナアレイで、広い周波数レンジにおける指向性と利得を提供。
  • シャークフィン – 標準ホイップアンテナより高利得の広帯域での機敏性
  • 近磁界プローブ – 混み合ったペデスタルでの漏れの特定に理想的、周波数不依存

アンテナサイズ

アンテナのサイズは、それが検出する漏れ周波数に反比例します。また、アンテナのタイプが ¼ 波長、半波長、全波長アンテナの内どれが最も効率の良いトランスミッター/レシーバーであるかを決定します。多くの場合、全波長アンテナは効率的なトランスミッター/レシーバーではありません。たとえば、ダイポールを見てみましょう。半波長ダイポールは非常に良いトランスミッターですが、全波長ダイポールは自身をキャンセルするため、非常に効率の悪いトランスミッターです。

以下は、指定周波数に対して最適な半波長ダイポールアンテナ長を計算するための一般式です。純粋主義者にとっては、この基本式はエンド効果を考慮しないため、概算にすぎないものの、ここでの計算には十分です。

  • 一般式:半波長ダイポール長 (インチ) = (5905*A)/周波数 (Hz) ここで、A は概算では通常 1 に十分近い係数
  • 例:5905/900MHz = 6.6 インチ、 したがって 900MHz の漏れに対しては 6.6 インチアンテナ長が理想的
  • 例:5905/120MHz = 49 インチ、フィールド用途で実用的なサイズの上限に近づく

これが重要であることの理由:

周波数とアンテナ長の関係を理解することにより、プラントのどこで/どのように信号が漏れているかの手がかりが得られます。高周波数の漏れを探っている場合、「アンテナ」または逸出を許しているシールドの欠陥は短いはずです(0.500 ハードラインまたは緩めのハードラインコネクター円周上の放射状割れ目の長さを考えてみてください)。低周波数の漏れでは、長い「アンテナ」を考慮してください。

ケーブル信号漏れシステム効率に対するアンテナのインパクト

ケーブルドライブテストでは、精密な場所特定は複数サンプルの四角メッシュ化を通して実現されるため、感度の方が指向性よりずっと重要になります。完全な周波数機敏性を持つ漏れ検出器の出現で、広域スペクトラムカバレッジも重要となってきました。わずかなキー入力で監視周波数を変更できる検出器を持ったとしても、それを使用するためにフリートのトラックのアンテナをすべて交換しなければならないとすれば、それは通信事業者にとってあまりうまい話ではありません。

Fウォークアウトでは、フィールドで漏れ源を素早く特定するために最重要な要素は指向性です。離れた場所の漏れを検出するために感度は十分でなければならず、ブロードバンドカバレッジとフィールドチューナブル性は必要なアンテナ数の最小化に役立ちます。この用途ではダイポール、八木、対数周期アンテナが優れています。特に、ケーブル専用に設計されている場合はなおさらです(小型、耐久性、小型トラック座席の背後に収まる)。

まとめ

アンテナの設計は容易でも、精密科学でもありませんが、適切に設計された場合の結果には目を見晴るものがあります。アンテナの設計は容易でも、精密科学でもありませんが、適切に設計された場合の結果には目を見晴るものがあります。最良のケーブル漏れシステムは、以下のようなアンテナポートフォリオを形成することで優れたものとなります。

  • 検出器がフルバンド周波数機敏性をサポートすることで、最大チャンネルレイアウト柔軟性を提供する
  • 優れた指向性を持つ専用ウォークアウトアンテナを介してフィールドでの検出と修復が素早く容易にできるようにする
  • 高利得アンテナを介して、機能に劣るシステムで検出漏れとなるような漏れを検出できる

 

VIAVI ケーブル信号漏れの詳細

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