Near-field measurements using low cost equipment for RF device characterization

Near-field measurements using low cost equipment for RF device characterization

 

Near-field electromagnetic scanners are widely used for microwave, antenna and electromagnetic compatibility measurements. The scanner determines the spatial distribution of an electrical quantity provided by a single or multiple field probes in the near-field region of a device under test (DUT). Depending on a signal receiver detecting the probe signal, voltage as a function of time or frequency is a typical measured quantity. It should be underlined that as the DUT may be considered any object radiating or storing electromagnetic field energy intentionally or unintentionally, e.g. the antenna radiation excited beyond its resonance frequency. The voltage pattern is usually mapped on planar, cylindrical or spherical geometrical surfaces as a collection of a finite number of spatial samples. Different numerical post-processing methods enable the conversion of the measured quantity into electromagnetic field. This publication describes the process of building low cost near-field electromagnetic scanner using standard microwave equipment and 3D printer. The critical parts in the design are described in details and two samples were measured using the build near-field scanner. Using the system one passive antenna working in L band and one balanced amplifier working in UHF range were measured. Additional post-processing is done over the measured data using open source software for visualization and further processing – ParaView [1]. Some of the advantages of near-field measurements include high accuracy, high throughput (high data rate) and complete characterization of device’s performance.

 

Скенерите за измерване на електромагнитно поле работещи в близката зона се използват за микровълнови и антенни измервания, както и за измервания свързани с електромагнитната съвместимост (ЕМС). Скенера измерва пространственото разпределение на електрическия заряд, който се детектира чрез една или няколко електромагнитни сонди, поставени в близката област на тестваното устройство. Тази публикация има за цел да опише процеса на изграждане на ниско бюджетен електромагнитен скенер работещ в близката област, използвайки стандартно оборудване за микровълнови измервания и 3D принтер. Критичните компоненти в дизайна са описани подробно и две устройства са измерени, използвайки така направения скенер. Използвайки системата една пасивна антена работеща в L обхвата и един балансен усилвател бяха измерени. Допълнителната обработка на измерените данни се извършва с помощта на софтуер с отворен код за визуализация и допълнителна обработка – Paraview[1]. Някои от предимствата на измерванията със скенер работещи в близката област включват високата точност, високата производителност (голямо количество данни) и възможността за пълното характеризиране на измерваното устройство.

 

Download PDF full text