Versione 6.04 (002)

Misura delle caratteristiche radioelettriche dell’antenna di un tipico dispositivo LTE-800

Progetto attivo

Per effettuare simulazioni della copertura geografica del servizio televisivo ottenibile con trasmettitori HTHP (High Tower, High Power) verso terminali portatili (telefoni cellulari) è necessario conoscere le caratteristiche radioelettriche dell’antenna del tipico ricevitore. Tuttavia, i telefoni cellulari sono oggetti di largo consumo e nella documentazione fornita non vengono di solito incluse caratteristiche tecniche con questo grado di  dettaglio. In assenza di caratteristiche ufficiali, si è reso necessario procedere alla misura diretta delle prestazioni dell’antenna di un tipico terminale mobile telefonico LTE in banda 800MHz.

Le misure delle caratteristiche radioelettriche delle antenne vengono tradizionalmente eseguite in camera anecoica (problemi: costo estremamente elevato, calibrazione complicata, procedimento lungo e tedioso per ottenere il diagramma d’antenna completo), o in campo aperto (problemi quasi analoghi al caso precedente), o, in caso di antenne piccole, tramite speciali scanner in mini-camera anecoica (tempi di misura brevi, calibrazione semplice, costi comunque elevati).

Abbiamo utilizzato una tecnica alternativa di recente commercializzazione: uno scanner very near field (EMscan RFX2), che permette di ottenere in pochi secondi il diagramma d’antenna completo e le mappe di campo di near field, con calibrazione semplice, ottima ripetibilità, e senza richiedere un ambiente anecoico [1, 2]. Lo scanner è costituito da una superficie piana contenente 1200 sensori di campo magnetico; una matrice di commutazione RF e un analizzatore vettoriale. Il campo vicino viene acquisito, sottoposto a calibrazione, e viene quindi calcolato il diagramma d’antenna tramite trasformazione near-field / far-field. Per ottenere le prestazioni energetiche, il return loss viene preliminarmente misurato con un Analizzatore di Reti. E’ possibile acquisire il campo vicino a diverse frequenze ed ottenere quindi diagrammi di guadagno, direttività, ecc. in funzione della frequenza.

Il dispositivo LTE in esame è stato misurato a diverse frequenze in banda 800MHz. I diagrammi d’antenna (far field) per entrambe le polarizzazioni sono stati acquisiti e si è quindi operata un’analisi in post-processing, sezionando il solido di radiazione ed effettuando delle valutazioni statistiche. In particolare, si è calcolata la distribuzione cumulativa complementare del guadagno d’antenna ottenibile alle varie direzioni della sezione.

L’utilizzo del terminale LTE per la ricezione televisiva comporta un uso dell’antenna differente da quello classico telefonico: infatti per visualizzare immagini video il terminale è usato in orizzontale, quindi l’antenna è mediamente ruotata di 90° rispetto all’uso tipico telefonico. Di ciò si è tenuto conto nell’analisi dei dati e nella scelta delle sezioni del solido di radiazione.

Grazie alla semplicità della tecnica è stato possibile ripetere le misure con la mano dell’operatore che impugna il terminale, ottenendo i risultati realistici dell’influenza della mano sulle prestazioni dell’antenna. Le medesime analisi statistiche sono state quindi ripetute per questa configurazione.

Per ulteriori dettagli si rimanda alla relazione tecnica [3].

Ulteriori informazioni

Autore:  Bruno Sacco

Riferimenti

[1] EMSCAN’s RFX2 enables antenna engineers and wireless designers to test base station antennas on their lab bench,
Microwave Journal, 8/2013

[2] EMScan RFX2 Datasheet

[3] B.Sacco, Ricezione TV da telefono cellulare: misura delle caratteristiche radioelettriche dell’antenna di un tipico dispositivo LTE800, Rai-CRIT, Relazione tecnica 2016/03

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