Verstoring door cilinder

Deze paragraaf analyseert de resultaten van de metingen van de verstoring van het elektrisch veld door een cilinder, volgens de meetopstelling uit paragraaf 4.3.4 in de licht dempende kooi van Faraday. Bij deze meting zijn de piekwaarden van het ontvangen vermogen in dBm op de x-posities gemeten, binnen een frequentieband van 2,95 GHz tot 3,05 GHz. De resultaten van de meting met de cilinder met 14 cm diameter worden gegeven in deze paragraaf. De overige metingen zijn bijgevoegd in bijlage 5.

Zoals verwacht, beïnvloeden de reflecties de metingen sterk, zoals te zien aan het grillige verloop van de curve in figuur 20. Deze zelfde reflecties treden ook op bij de meting van het onverstoorde veld. In figuur 20 is het verstoorde veld en het onverstoorde veld in één grafiek weergeven. Als de resultaten van het onverstoorde veld van de meting met verstoring wordt afgetrokken blijft het verschil in ontvangen vermogen, veroorzaakt door de cilinder, over. Dit verschil betreft niet alleen scattering, Fresneldiffractie en reradiation, maar ook reflecties die via de cilinder en dan via de wanden van de ruimte de ontvangstantenne bereiken. Ook zouden reflecties die bij het

32 onverstoorde veld gemeten werden nu worden geblokkeerd door de cilinder. In dat geval worden deze onterecht van de verstoorde veld afgetrokken.

Figuur 20: Boven: het onverstoorde veld en het door een cilinder verstoorde veld, Onder: het onverstoorde veld van het verstoorde veld afgetrokken. rc = 0,070 m; r1 = 1,00 m; r2 = 1,12 m. Gemiddeldemethode.

5.1.2a Onnauwkeurigheid van de meetresultaten

Deze paragraaf bepaalt de onnauwkeurigheid van de meetresultaten. De resultaten van de metingen worden vergeleken met de resultaten van de simulatie. Dit kan niet kwantitatief vanwege de

ongelijke eenheden: de metingen geven het een resultaat in dBm, de simulatie in dB. Daarom wordt alleen het verloop van de grafieken vergeleken, hierbij wordt gelet op de posities van pieken dalen en nulpunten. Om dit goed te kunnen vergelijken moet de onnauwkeurigheid van de resultaten bekend zijn. Deze onnauwkeurigheid kan niet exact worden berekend, daarom wordt deze bepaald.

De onnauwkeurigheid van het aflezen en het coördinatenstelsel

De afleesonnauwkeurigheid van de spectrumanalyzer is geschat op ± 0,3 dBm. Omdat het verloop van de grafiek van de meetresultaten vergeleken wordt met de simulatie is het van belang de onnauwkeurigheid in de x-positie te bepalen. Allereest is er een onnauwkeurigheid van de x- coördinaten. Het coördinaat x = 0 moet zich precies in het midden van schaduwgebied van de cilinder bevinden. Bij de metingen kan het zijn dat het hele coördinatenstelsel verschoven is door een onnauwkeurige bepaling hiervan. De onnauwkeurigheid van de positie x = 0, en daarmee dus het hele coördinatenstelsel, is 0,05 m.

Onnauwkeurigheid door r1 en r2

Twee parameters die invloed hebben op de posities waar een piek of dal in het vermogen wordt verwacht is de afstand r1 en r2. De invloed die deze parameters hebben kan niet exact worden berekend, daarom wordt deze bepaald met behulp van simulaties. Hierbij wordt de invloed van de grootste onnauwkeurigheden in deze afstanden bepaald. Het effect van de grootste

onnauwkeurigheden is te zien in figuur 21.

Tabel 8: Onnauwkeurigheden

Uit figuur 21 blijkt dat rond het schaduwgebied de afwijking in de positie van de pieken minimaal is. Naarmate verder uit het schaduwgebied gemeten wordt, neemt deze onnauwkeurigheid toe. Dit is inherent aan de meetmethode: Naarmate verder uit het schaduwgebied gemeten wordt neemt de afstand van de cilinder tot de x-coördinaat (r3,x in figuur 18) steeds sterker toe. Een onnauwkeurigheid in de positie r1 en r2 heeft dan steeds meer invloed. Bij deze meetopstelling wordt de

onnauwkeurigheid in de x-positie dus steeds groter naarmate verder uit het schaduwgebied wordt gemeten. De onnauwkeurigheid loopt hier op van 0,05 m in het schaduwgebied tot 0,10 m op coördinaat x = 2. grootheid (m) ∆r1 0,03 ∆r2 0,05 ∆c 0,001 ∆x 0,05 ∆dx 0,005

34

Onnauwkeurigheid door meten binnen een frequentieband

De breedte van de frequentieband waarbinnen wordt gemeten, heeft ook invloed op de onnauwkeurigheid van de x-positie. Bij het meten van piekwaarden binnen een frequentieband wordt niet bij één vaste frequentie gemeten, maar bij een frequentie binnen deze band waar het hoogste vermogen wordt ontvangen. Dat kunnen in het geval van de metingen in de kooi van Faraday alle frequenties van 2,95 GHz tot 3,05 GHz zijn. De verstoring van het elektromagnetisch veld door een geleidende cilinder is, zoals beschreven in paragraaf 2.2, frequentie-afhankelijk. Metingen bij verschillende frequenties geven in de grafiek pieken op andere posities. De onnauwkeurigheid die ontstaat door het meten in een frequentieband kan niet exact worden berekend. Daarom wordt deze ook bepaald. Hiervoor zijn simulaties uitgevoerd bij de minimum- en maximum-frequentie binnen de frequentieband. Het resultaat hiervan is weergegeven in figuur 22. Hieruit blijkt dat het meten binnen de frequentieband van 2,95 GHz tot 3,05 GHz een

onnauwkeurigheid in de x-positie geeft van maximaal 0,12 m.

Totale meetonnauwkeurigheid

De onnauwkeurigheid in het vermogen is dus niet relevant, aangezien de metingen en simulatie ongelijke eenheden hebben. Voor de x-positie is dat ±0,10 meter door de onnauwkeurigheid de afstanden r1 en r2 en ±0,12 meter door het meten van piekwaarde binnen een frequentie band. Dit

Figuur 22: Bepalen van de onnauwkeurigheid ontstaan door het meten in een frequentieband. rc = 0,070 m; r1 = 1,00 m;

geeft een totale onnauwkeurigheid van ± 0,22 meter. Er wordt daarbij kan het totale coördinatenstelsel 0,05 meter verschoven kan zijn.

5.1.2b Analyse van resultaten

Deze paragraaf interpreteert de resultaten van de meting in paragraaf 5.3.4. Omdat de metingen en de simulatie niet de zelfde eenheid hebben, respectievelijk dBm en dB, kunnen deze niet

kwantitatief met elkaar vergeleken worden. Daarom worden de posities van pieken, dalen en nulpunten vergeleken. Om dat beide eenheden in decibel zijn kan ook de vorm van de het verloop van de grafiek ook vergeleken worden.

In Figuur 24 en Figuur 25 zijn de resultaten en de simulatie van de meting van de verstoring van de cilinder met een diameter van 14 centimeter op twee afstanden weergegeven. Uit simulatie van de metingen blijkt dat op andere posities pieken in het vermogen worden verwacht bij de meting op 1,12 meter afstand en 1,83 meter afstand. Dit is ook terug te zien in de resultaten.

Naarmate verder uit het schaduwgebied (x = 0) wordt gemeten neemt het verschil tussen de positie van de pieken steeds verder toe. Dit valt wel binnen de meetonnauwkeurigheid van 0,22 meter, bepaald in paragraaf 5.1.2a. Binnen de bepaalde onnauwkeurigheid komen posities van de pieken van de metingen dus overeen met de simulatie.

Nu worden de resultaten van de meting op 1,12 meter vergeleken met de resultaten van de meting op 1,83 meter. Het valt op dat de grafiek van de resultaten op 1,83 meter veel grilliger verloopt dan de grafiek van de meting op 1,12 meter afstand. Een mogelijke oorzaak hiervan is dat als de

ontvanger op 1,83 meter van cilinder geplaatst wordt deze veel dichter op de wanden van de meetkooi staat dan bij de 1,12 meter meting. Als de ontvanger dichter bij de muren geplaatst is zijn de reflecties van deze wanden groter, relatief tot het directe vermogen. Hierdoor hebben reflecties bij metingen op grote afstand van de cilinder een grotere invloed.

Om te kunnen bepalen of de onnauwkeurigheden juist zijn verklaard moet een nauwkeuriger

vervolgmeting worden uitgevoerd. Hier zou de invloed van reflecties reduceert moeten worden. Dan wordt duidelijk of dit nauwkeuriger is.

36

Figuur 25: Meting van de verstoring door een cilinder (rc= 0,070 m). r1 = 1,0 m; r2 =1,12 m. Veld zonder verstoring is hier

afgetrokken van het veld met verstoring door de cilinder.

5.2 Anechoïsche kooi van Faraday

Deze paragraaf presenteert en analyseert de resultaten van de metingen in de anechoïsche kooi van Faraday. Deze kooi geeft nauwkeuriger resultaten dan de metingen in de niet anechoïsche kooi van Faraday. Het doel van deze metingen is het nauwkeuriger valideren van het mastmodel. Dit wordt gedaan door meetonnauwkeurigheden die aanwezig zijn bij de metingen in paragraaf 5.1 te reduceren. In paragraaf 5.1 zijn veel afwijkingen van de simulatie toegeschreven aan deze onnauwkeurigheden. Het meten binnen een frequentieband leverde een grote bijdrage aan de onnauwkeurigheid van de x-positie. Als reflecties in deze kooi daadwerkelijk zijn gereduceerd kan eerst bij één frequentie gemeten worden. Ook kunnen in deze kooi afstanden nauwkeuriger worden bepaald.