W dziedzinieanteny tablicowe, kształtowanie wiązki, znane również jako filtrowanie przestrzenne, to technika przetwarzania sygnału stosowana do przesyłania i odbierania bezprzewodowych fal radiowych lub fal dźwiękowych w sposób kierunkowy. Kształtowanie wiązki jest powszechnie stosowane w systemach radarowych i sonarowych, komunikacji bezprzewodowej, akustyce i sprzęcie biomedycznym. Zazwyczaj kształtowanie wiązki i skanowanie wiązki są realizowane poprzez ustawienie relacji fazowej między zasilaniem a każdym elementem układu antenowego, tak aby wszystkie elementy przesyłały lub odbierały sygnały w fazie w określonym kierunku. Podczas transmisji kształtownik wiązki kontroluje fazę i względną amplitudę sygnału każdego nadajnika, aby tworzyć konstruktywne i destruktywne wzorce interferencji na froncie fali. Podczas odbioru konfiguracja układu czujników priorytetowo traktuje odbiór pożądanego wzorca promieniowania.
Technologia kształtowania wiązki
Beamforming to technika stosowana do kierowania wzorem promieniowania wiązki w pożądanym kierunku z ustaloną odpowiedzią. Beamforming 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), kształtowanie wiązki można osiągnąć poprzez przesunięcie fazowe za pomocą ferrytowych przesuwników fazowych. W paśmie podstawowym przesunięcie fazowe można osiągnąć poprzez cyfrowe przetwarzanie sygnału. W przypadku pracy w szerokim paśmie preferowane jest kształtowanie wiązki z opóźnieniem czasowym ze względu na konieczność uczynienia kierunku wiązki głównej niezmiennym względem częstotliwości.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Opóźnienie czasowe
Opóźnienie czasowe można wprowadzić, zmieniając długość linii transmisyjnej. Podobnie jak w przypadku przesunięcia fazowego, opóźnienie czasowe można wprowadzić przy częstotliwości radiowej (RF) lub częstotliwości pośredniej (IF), a opóźnienie czasowe wprowadzone w ten sposób działa dobrze w szerokim zakresie częstotliwości. Jednak szerokość pasma skanowanego czasowo układu jest ograniczona przez szerokość pasma dipoli i odstęp elektryczny między dipolami. Gdy częstotliwość robocza wzrasta, odstęp elektryczny między dipolami wzrasta, co powoduje pewien stopień zwężenia szerokości wiązki przy wysokich częstotliwościach. Gdy częstotliwość wzrasta dalej, ostatecznie doprowadzi to do powstania płatów kratowych. W układzie fazowanym płatki kratowe wystąpią, gdy kierunek formowania wiązki przekroczy maksymalną wartość wiązki głównej. Zjawisko to powoduje błędy w rozkładzie wiązki głównej. Dlatego też, aby uniknąć płatów kratowych, dipole antenowe muszą mieć odpowiedni odstęp.
Ciężary
Wektor wagowy jest wektorem złożonym, którego składowa amplitudy określa poziom płata bocznego i szerokość wiązki głównej, podczas gdy składowa fazy określa kąt wiązki głównej i położenie zerowe. Wagi fazowe dla tablic wąskopasmowych są stosowane przez przesuwniki fazowe.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Projektowanie kształtowania wiązki
Anteny, które mogą dostosować się do środowiska RF poprzez zmianę swojego wzoru promieniowania, nazywane są aktywnymi antenami z fazowaną matrycą. Projekty kształtowania wiązki mogą obejmować matryce Butlera, matryce Blassa i anteny Wullenwebera.
Matryca Butlera
Butler Matrix łączy mostek 90° z przesuwnikiem fazy, aby uzyskać sektor pokrycia tak szeroki jak 360°, jeśli konstrukcja oscylatora i wzór kierunkowości są odpowiednie. Każda wiązka może być używana przez dedykowany nadajnik lub odbiornik, lub przez pojedynczy nadajnik lub odbiornik sterowany przełącznikiem RF. W ten sposób Butler Matrix może być używany do sterowania wiązką okrągłego układu.
Macierz Brahsa
Macierz Burrasa wykorzystuje linie transmisyjne i sprzęgacze kierunkowe do implementacji formowania wiązki z opóźnieniem czasowym dla operacji szerokopasmowych. Macierz Burrasa może być zaprojektowana jako formowanie wiązki szerokopasmowej, ale ze względu na użycie zakończeń rezystancyjnych ma większe straty.
Antena Woollenweber
Antena Woollenweber to okrągła antena używana do zastosowań w zakresie wyszukiwania kierunku w paśmie wysokich częstotliwości (HF). Ten typ anteny może wykorzystywać elementy dookólne lub kierunkowe, a liczba elementów wynosi zazwyczaj od 30 do 100, z czego jedna trzecia jest przeznaczona do sekwencyjnego formowania wysoce kierunkowych wiązek. Każdy element jest podłączony do urządzenia radiowego, które może kontrolować ważenie amplitudy wzoru anteny za pomocą goniometru, który może skanować 360° niemal bez zmiany charakterystyki wzoru anteny. Ponadto antena tworzy wiązkę promieniującą na zewnątrz z anteny poprzez opóźnienie czasowe, osiągając w ten sposób szerokopasmowe działanie.
Więcej informacji na temat anten znajdziesz na stronie:
Czas publikacji: 07-06-2024
