如何正确测试设备的PCB天线？

我正在测试用PCB天线创建的Z-Wave设备。我想确保天线具有良好的范围，并且产生的信号强度足够强，并且可以与该领域的类似设备相媲美。

我该如何适当地测试我的设备？

zwave testing hardware

— 多姆
source

这似乎更多是电气工程/ DIY问题，而不是物联网特定问题。

— ArtOfCode

@ArtOfCode如果您的天线不起作用，则说明您没有IOT设备。我一直在业界看到这种情况。是的，EE有很多重叠之处，但是如果我们要谈论完全创建设备的问题，那就会有重叠之处。

— Dom 2013年

Dom，此站点与设计和制造这些设备所面临的更深层次的工程挑战并没有那么多。该站点更面向最终用户，涉及有关物联网，解决方案，安全问题以及使他们的设备正常运转的问题。总会有一些交叉（例如，行业问题，故障排除，优化和维修），但是恰好与物联网设计有关的工程问题更适合我们工程/电气站点的专家。

— 罗伯特·卡塔诺

@RobertCartaino定义阶段有几个问题是开发重点，例如“除了MQTT，我们可以在IOT中使用哪些协议进行设备到设备（D2D）通信？” 和“我正在构建一个包含移动应用程序和启用了蓝牙的硬件设备的系统。如何保护设备之间的通信？”。如果我们只需要消费者层面的问题，那么是的，在这里没有意义，但是如果我们对制造IOT设备的开发和过程有疑问，那么我们就需要这样的问题。

— 2013年

Dom，查看最常见的问题示例（定义该网站的目标受众），我认为您只是在错误的舞台上提问-尤其是考虑到我们创建了多个专门针对电气/工程领域的专家网站，旨在专门回答您的问题。

— 罗伯特·卡塔诺

Answers:

您可以使用频谱分析仪来确保：

天线以正确的频率（范围）发射。
输出功率是预期的（理论上计算出的）输出功率（或足够接近）。

频谱分析仪（包括误码率分析仪）的高端版本可以帮助您进一步确保不仅天线而且编码正确。

— 50k4
source

并不是的。天线特性要比这更多。

— 肖恩·霍利汉

在系统中表征天线及其有效性的主要方法有两种，free space以及in-situ。第一个将为您提供最佳情况的基线，不易受到测量噪声的影响（特别是如果您可以进入较大的消声室），并且可能最适合在候选天线变化之间进行选择。In-situ测量的确定性要差得多，但是可以让您具体说明可能的工作情况，并排除一些愚蠢的错误（例如忘记最终设备具有导电性）。

两种方法都需要一个发射-接收对。一个或两个都是真实的设备，传播是可交换的。注意在真实的测试设备上使用有代表性的电源和自主运行。如果连接电源或串行电缆，则它们将成为天线系统的一部分。

频谱分析仪的一个很好的选择是软件无线电。某些USB-DVBTV软件狗可以以非常低的成本使用。在这种情况下，您不必担心信号保真度，简单的信号强度就足够了。

理想情况下，您将足够接近，因为未校正的错误率不是有用的指标。独立地，您应该了解信号强度，未校正的错误率和系统性能与确定目标工作点之间的关系。

对于自由空间测量，理想情况下，您将处于空旷的环境中，没有电源线和数十米的反射结构。将DUT放在木架子上，并在5-10米（至少几个波长）的距离内进行观察。全方位旋转并测量。重复使用比较设备，重复您关心的其他任何变化。通常在测试范围的一端使用感兴趣频率的定向天线，这样可以消除由于测试位置（以及您在该端附近）而引起的一些变化。

对于现场测量，重要的是要尽可能多地尝试实际部署。理想情况下，您将运行设备到设备，并在设备上记录信号质量。寻找可以找到的最坏情况-最终用户可能会发现更糟的情况。

如有疑问，请咨询EMC测试机构。他们通常能够进行咨询，例如通过一些现场测量来验证您的方法。使用自定义天线，您以后可能仍需要它们的服务。

— 肖恩·霍利汉（Sean Houlihane）
source

为了至少正确测试天线，需要以下项目

具有已知方向图的源天线和发射器（例如RF信号发生器）会产生已知信号
带有接收器系统的测试天线可以测量和监视接收的RF信号。在这种情况下，z-wave设备可以用作接收器系统。
被测天线（AUT）需要作为角度的函数进行测试。需要使用定位系统来相对于源系统旋转AUT。

下面是说明上述情况的简单示意图。

_{单击图像查看大图。}

上面的设置将帮助测试AUT的发射器和接收器。

需要选择适合该应用的下一组范围。最常见的是

高程（自由空间）

可用空间测试有时会进一步分为室外和室内测试。对于室内测试，消声室效果很好。

_{单击图像查看大图。}

紧凑范围

考虑执行紧凑范围测试是很好的。在最简单的情况下，使用抛物面反射器来产生合适的平面波，以进行必要的测量。下面是一个详尽的示例。

_{单击图像查看大图。}

确定设备和可能的测试设置后，需要评估天线的基本原理。以下是要考虑的清单

辐射图（增益和效率）
阻抗（V oltage 小号 tanding W¯¯ AVE ř ATIO）
带宽
偏振

参考文献：

— Mahendra Gunawardena
source