В областиантенные решеткиФормирование луча, также известное как пространственная фильтрация, — это метод обработки сигналов, используемый для направленной передачи и приёма беспроводных радиоволн или звуковых волн. Формирование луча широко используется в радиолокационных и гидроакустических системах, беспроводной связи, акустике и биомедицинском оборудовании. Как правило, формирование луча и сканирование луча осуществляются путём установки фазового соотношения между облучателем и каждым элементом антенной решётки таким образом, чтобы все элементы передавали или принимали сигналы синфазно в определённом направлении. Во время передачи формирователь луча управляет фазой и относительной амплитудой сигнала каждого передатчика для создания конструктивных и деструктивных интерференционных картин на фронте волны. Во время приёма конфигурация сенсорной решётки отдаёт приоритет приёму желаемой диаграммы направленности.
Технология формирования луча
Формирование луча — это метод, используемый для управления диаграммой направленности луча в желаемом направлении с фиксированным откликом. Формирование луча и сканирование лучаантеннаМассив может быть получен с помощью системы сдвига фаз или системы задержки времени.
Фазовый сдвиг
В узкополосных системах временная задержка также называется фазовым сдвигом. На радиочастоте (RF) или промежуточной частоты (ПЧ) формирование луча может быть достигнуто путём сдвига фазы с помощью ферритовых фазовращателей. В основной полосе частот сдвиг фазы может быть достигнут цифровой обработкой сигнала. В широкополосной работе предпочтительным является формирование луча с временной задержкой, поскольку необходимо обеспечить инвариантность направления главного луча в зависимости от частоты.
RM-PA17731
RM-PA10145-30(10-14,5 ГГц)
Временная задержка
Временная задержка может быть введена путем изменения длины линии передачи. Как и в случае с фазовым сдвигом, временная задержка может быть введена на радиочастоте (РЧ) или промежуточной частоте (ПЧ), и временная задержка, введенная таким образом, хорошо работает в широком диапазоне частот. Однако полоса пропускания антенной решетки с временным сканированием ограничена полосой пропускания диполей и электрическим расстоянием между диполями. С увеличением рабочей частоты электрическое расстояние между диполями увеличивается, что приводит к некоторому сужению ширины луча на высоких частотах. Дальнейшее увеличение частоты в конечном итоге приведет к появлению лепестков решетки. В фазированной решетке лепестки решетки будут возникать, когда направление формирования луча превышает максимальное значение главного луча. Это явление приводит к ошибкам в распределении главного луча. Поэтому, чтобы избежать лепестков решетки, диполи антенны должны иметь соответствующее расстояние.
Веса
Весовой вектор — это комплексный вектор, амплитудная составляющая которого определяет уровень боковых лепестков и ширину главного лепестка, а фазовая — угол главного лепестка и положение нуля. Фазовые веса для узкополосных антенных решеток применяются с помощью фазовращателей.
RM-PA7087-43(71-86 ГГц)
RM-PA1075145-32(10,75-14,5 ГГц)
Проектирование формирования луча
Антенны, способные адаптироваться к радиочастотной среде, изменяя диаграмму направленности, называются активными фазированными антенными решётками. К конструкциям формирования луча относятся антенные решётки Батлера, Бласса и Вулленвебера.
Матрица Батлера
Матрица Батлера сочетает в себе 90-градусный мост с фазовращателем, что позволяет достичь сектора покрытия шириной до 360° при условии соответствия конструкции генератора и диаграммы направленности. Каждый луч может использоваться выделенным передатчиком или приёмником, либо одним передатчиком или приёмником, управляемым радиочастотным коммутатором. Таким образом, матрица Батлера может использоваться для управления лучом кольцевой антенной решётки.
Матрица Браха
Матрица Берраса использует линии передачи и направленные ответвители для реализации формирования диаграммы направленности с временной задержкой для широкополосной связи. Матрицу Берраса можно спроектировать как формирователь диаграммы направленности с широкой стороны, но из-за использования резистивных оконечностей она имеет более высокие потери.
Антенная решетка Вулленвебера
Антенная решётка Вулленвебера представляет собой кольцевую решётку, используемую для пеленгации в диапазоне высоких частот (КВ). Этот тип антенной решётки может использовать как всенаправленные, так и направленные элементы, а количество элементов обычно составляет от 30 до 100, из которых треть предназначена для последовательного формирования остронаправленных лучей. Каждый элемент подключён к радиоустройству, которое может управлять амплитудным взвешиванием диаграммы направленности антенной решётки посредством гониометра, способного сканировать на 360° практически без изменения характеристик диаграммы направленности антенны. Кроме того, антенная решётка формирует луч, излучаемый наружу через временную задержку, что обеспечивает широкополосный режим работы.
Более подробную информацию об антеннах можно найти на сайте:
Время публикации: 07 июня 2024 г.
