W dziedzinieanteny tablicoweKształtowanie wiązki, znane również jako filtrowanie przestrzenne, to technika przetwarzania sygnałów wykorzystywana do kierunkowego nadawania i odbierania bezprzewodowych fal radiowych lub dźwiękowych. Kształtowanie wiązki jest powszechnie stosowane w systemach radarowych i sonarowych, komunikacji bezprzewodowej, akustyce i sprzęcie biomedycznym. Zazwyczaj kształtowanie wiązki i skanowanie wiązki odbywa się poprzez ustawienie relacji fazowej między źródłem sygnału a każdym elementem szyku antenowego, tak aby wszystkie elementy nadawały lub odbierały sygnały w fazie w określonym kierunku. Podczas nadawania, kształtownik wiązki steruje fazą i amplitudą względną sygnału każdego nadajnika, tworząc konstruktywne i destruktywne wzory interferencji na czole fali. Podczas odbioru, konfiguracja szyku czujników priorytetowo traktuje odbiór pożądanego wzoru promieniowania.
Technologia kształtowania wiązki
Formowanie wiązki to technika stosowana do sterowania charakterystyką promieniowania wiązki w pożądanym kierunku z ustaloną odpowiedzią. Formowanie wiązki i skanowanie wiązkiantenamożna uzyskać za pomocą układu przesunięcia fazowego lub układu opóźnienia czasowego.
Przesunięcie fazowe
W systemach wąskopasmowych opóźnienie czasowe nazywane jest również przesunięciem fazowym. Przy częstotliwości radiowej (RF) lub częstotliwości pośredniej (IF), formowanie wiązki można uzyskać poprzez przesunięcie fazy za pomocą ferrytowych przesuwników fazy. W paśmie podstawowym przesunięcie fazy można uzyskać poprzez cyfrowe przetwarzanie sygnału. W trybie szerokopasmowym preferowane jest formowanie wiązki z opóźnieniem czasowym ze względu na konieczność zapewnienia niezmienności kierunku wiązki głównej w zależności od częstotliwości.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Opóźnienie czasowe
Opóźnienie czasowe można wprowadzić poprzez zmianę długości linii transmisyjnej. Podobnie jak w przypadku przesunięcia fazowego, opóźnienie czasowe można wprowadzić na częstotliwości radiowej (RF) lub częstotliwości pośredniej (IF), a wprowadzone w ten sposób opóźnienie czasowe działa dobrze w szerokim zakresie częstotliwości. Jednak szerokość pasma sieci skanowanej w czasie jest ograniczona przez szerokość pasma dipoli i odstęp elektryczny między dipolami. Wraz ze wzrostem częstotliwości roboczej wzrasta odstęp elektryczny między dipolami, co powoduje pewne zwężenie szerokości wiązki przy wysokich częstotliwościach. Wraz z dalszym wzrostem częstotliwości ostatecznie doprowadzi to do powstania płatów siatki. W sieci fazowanej płatki siatki wystąpią, gdy kierunek formowania wiązki przekroczy maksymalną wartość wiązki głównej. Zjawisko to powoduje błędy w rozkładzie wiązki głównej. Dlatego, aby uniknąć płatów siatki, dipole antenowe muszą mieć odpowiednie odstępy.
Ciężary
Wektor wagowy to wektor zespolony, którego składowa amplitudy określa poziom listków bocznych i szerokość wiązki głównej, a składowa fazy określa kąt wiązki głównej i położenie zerowe. Wagi fazowe dla matryc wąskopasmowych są stosowane za pomocą przesuwników fazy.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Projektowanie formowania wiązki
Anteny, które mogą dostosowywać się do środowiska RF poprzez zmianę charakterystyki promieniowania, nazywane są aktywnymi antenami fazowanymi. Projekty kształtowania wiązki mogą obejmować macierze antenowe Butlera, Blassa i Wullenwebera.
Matryca Butlera
Matryca Butlera łączy mostek 90° z przesuwnikiem fazy, aby uzyskać sektor pokrycia nawet 360°, jeśli konstrukcja oscylatora i charakterystyka kierunkowości są odpowiednie. Każda wiązka może być używana przez dedykowany nadajnik lub odbiornik albo przez pojedynczy nadajnik lub odbiornik sterowany przełącznikiem RF. W ten sposób matryca Butlera może być używana do sterowania wiązką w układzie kołowym.
Macierz Brahsa
Macierz Burrasa wykorzystuje linie transmisyjne i sprzęgacze kierunkowe do realizacji formowania wiązki z opóźnieniem czasowym dla pracy szerokopasmowej. Macierz Burrasa może być zaprojektowana jako formownik wiązki szerokopasmowej, ale ze względu na zastosowanie zakończeń rezystancyjnych charakteryzuje się wyższymi stratami.
Antena Woollenweber
Układ antenowy Woollenweber to kołowy układ stosowany w aplikacjach radiolokacyjnych w paśmie wysokich częstotliwości (HF). Ten typ układu antenowego może wykorzystywać elementy dookólne lub kierunkowe, a jego liczba wynosi zazwyczaj od 30 do 100, z czego jedna trzecia jest przeznaczona do sekwencyjnego formowania wiązek o wysokiej kierunkowości. Każdy element jest podłączony do urządzenia radiowego, które może sterować ważeniem amplitudy charakterystyki układu antenowego za pomocą goniometru, który może skanować w zakresie 360°, praktycznie bez zmiany charakterystyki charakterystyki anteny. Ponadto układ antenowy formuje wiązkę promieniującą na zewnątrz układu antenowego z opóźnieniem czasowym, zapewniając w ten sposób szerokopasmowe działanie.
Aby dowiedzieć się więcej o antenach, odwiedź stronę:
Czas publikacji: 07-06-2024
