В областиантенные решеткиФормирование луча, также известное как пространственная фильтрация, — это метод обработки сигналов, используемый для передачи и приема беспроводных радиоволн или звуковых волн направленным образом. Формирование луча широко применяется в радиолокационных и гидролокационных системах, беспроводной связи, акустике и биомедицинском оборудовании. Как правило, формирование и сканирование луча осуществляется путем установки фазового соотношения между питающим элементом и каждым элементом антенной решетки таким образом, чтобы все элементы передавали или принимали сигналы в фазе в определенном направлении. Во время передачи формирователь луча управляет фазой и относительной амплитудой сигнала каждого передатчика для создания конструктивных и деструктивных интерференционных картин на волновом фронте. Во время приема конфигурация сенсорной решетки отдает приоритет приему желаемой диаграммы направленности излучения.
Технология формирования луча
Формирование луча — это метод, используемый для направления диаграммы направленности излучения в желаемом направлении с фиксированной характеристикой. Формирование луча и сканирование лучаантеннаАнтенная решетка может быть создана с помощью системы сдвига фазы или системы задержки по времени.
Фазовый сдвиг
В узкополосных системах задержка по времени также называется фазовым сдвигом. На радиочастотах (RFВ диапазоне частот (промежуточных) формирование луча может быть достигнуто путем сдвига фазы с помощью ферритовых фазовращателей. В основной полосе частот сдвиг фазы может быть достигнут с помощью цифровой обработки сигналов. В широкополосном режиме предпочтительнее формирование луча с временной задержкой, поскольку необходимо обеспечить неизменность направления основного луча в зависимости от частоты.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 ГГц)
Временная задержка
Задержка по времени может быть введена путем изменения длины линии передачи. Как и в случае с фазовым сдвигом, задержка по времени может быть введена на радиочастоте (РЧ) или промежуточной частоте (ПЧ), и такая задержка хорошо работает в широком диапазоне частот. Однако полоса пропускания антенной решетки с временным сканированием ограничена полосой пропускания диполей и электрическим расстоянием между ними. При увеличении рабочей частоты электрическое расстояние между диполями увеличивается, что приводит к некоторому сужению ширины луча на высоких частотах. При дальнейшем увеличении частоты это в конечном итоге приведет к появлению дифракционных лепестков. В фазированной антенной решетке дифракционные лепестки возникают, когда направление формирования луча превышает максимальное значение основного луча. Это явление вызывает ошибки в распределении основного луча. Поэтому, чтобы избежать дифракционных лепестков, диполи антенны должны иметь соответствующее расстояние между собой.
Веса
Вектор весов представляет собой комплексный вектор, амплитудная составляющая которого определяет уровень боковых лепестков и ширину основного луча, а фазовая составляющая определяет угол основного луча и положение нулевой точки. Фазовые веса для узкополосных антенных решеток применяются с помощью фазовых сдвигателей.
RM-PA7087-43 (71-86 ГГц)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 ГГц)
Проектирование формирования луча
Антенны, способные адаптироваться к радиочастотной среде путем изменения диаграммы направленности, называются активными фазированными антенными решетками. К конструкциям с формированием луча могут относиться антенные решетки типа матрицы Батлера, матрицы Бласса и Вуленвебера.
Матрица дворецкого
Матрица Батлера сочетает в себе мостовой преобразователь с углом 90° и фазовращатель, что позволяет достичь зоны покрытия шириной до 360°, если конструкция генератора и диаграмма направленности соответствуют требованиям. Каждый луч может использоваться отдельным передатчиком или приемником, либо одним передатчиком или приемником, управляемым радиочастотным переключателем. Таким образом, матрица Батлера может использоваться для управления лучом круговой антенной решетки.
Матрица Брахса
Матрица Бурраса использует линии передачи и направленные ответвители для реализации формирования луча с задержкой по времени для широкополосной работы. Матрица Бурраса может быть спроектирована как формирователь луча в направлении перпендикулярном плоскости антенны, но из-за использования резистивных оконечных устройств она имеет более высокие потери.
Антенная решетка Вулленвебера
Антенная решетка Вулленвебера представляет собой круговую решетку, используемую для определения направления в высокочастотном (ВЧ) диапазоне. В таких антенных решетках могут использоваться как всенаправленные, так и направленные элементы, а количество элементов обычно составляет от 30 до 100, из которых одна треть предназначена для последовательного формирования высоконаправленных лучей. Каждый элемент подключен к радиоустройству, которое может управлять амплитудным взвешиванием диаграммы направленности антенной решетки с помощью гониометра, способного сканировать на 360° практически без изменения характеристик диаграммы направленности. Кроме того, антенная решетка формирует луч, излучаемый наружу, с временной задержкой, обеспечивая тем самым широкополосную работу.
Чтобы узнать больше об антеннах, посетите:
Дата публикации: 07.06.2024
