Nel campo dellaantenne a schiera, il beamforming, noto anche come filtraggio spaziale, è una tecnica di elaborazione del segnale utilizzata per trasmettere e ricevere onde radio o onde sonore wireless in modo direzionale.Il beamforming è comunemente utilizzato nei sistemi radar e sonar, nelle comunicazioni wireless, nell'acustica e nelle apparecchiature biomediche.Tipicamente, la formazione del fascio e la scansione del fascio vengono eseguite impostando la relazione di fase tra l'alimentazione e ciascun elemento della schiera di antenne in modo che tutti gli elementi trasmettano o ricevano segnali in fase in una direzione specifica.Durante la trasmissione, il beamformer controlla la fase e l'ampiezza relativa del segnale di ciascun trasmettitore per creare schemi di interferenza costruttivi e distruttivi sul fronte d'onda.Durante la ricezione, la configurazione della serie di sensori dà priorità alla ricezione del diagramma di radiazione desiderato.
Tecnologia del beamforming
Il beamforming è una tecnica utilizzata per indirizzare un diagramma di radiazione del fascio verso una direzione desiderata con una risposta fissa.Beamforming e scansione del fascio di unantennal'array può essere ottenuto mediante un sistema di sfasamento o un sistema di ritardo temporale.
Sfasamento
Nei sistemi a banda stretta, il ritardo temporale è anche chiamato sfasamento.A radiofrequenza (RF) o frequenza intermedia (IF), il beamforming può essere ottenuto mediante sfasamento con sfasatori in ferrite.In banda base, lo sfasamento può essere ottenuto mediante l'elaborazione del segnale digitale.Nel funzionamento a banda larga, la formazione del fascio ritardato è preferita a causa della necessità di rendere la direzione del fascio principale invariante con la frequenza.
RM-PA17731
RM-PA10145-30(10-14,5 GHz)
Tempo di ritardo
È possibile introdurre un ritardo temporale modificando la lunghezza della linea di trasmissione.Come con lo sfasamento, il ritardo temporale può essere introdotto a radiofrequenza (RF) o frequenza intermedia (IF) e il ritardo temporale introdotto in questo modo funziona bene su un'ampia gamma di frequenze.Tuttavia, la larghezza di banda dell'array a scansione temporale è limitata dalla larghezza di banda dei dipoli e dalla spaziatura elettrica tra i dipoli.Quando la frequenza operativa aumenta, la spaziatura elettrica tra i dipoli aumenta, determinando un certo grado di restringimento dell'ampiezza del fascio alle alte frequenze.Quando la frequenza aumenta ulteriormente, alla fine porterà a lobi stridenti.In un array a fasi, si verificheranno lobi reticolari quando la direzione del beamforming supera il valore massimo della trave principale.Questo fenomeno provoca errori nella distribuzione del fascio abbagliante.Pertanto, per evitare lobi grattanti, i dipoli dell'antenna devono avere una spaziatura adeguata.
Pesi
Il vettore del peso è un vettore complesso la cui componente di ampiezza determina il livello del lobo laterale e la larghezza del fascio principale, mentre la componente di fase determina l'angolo del fascio principale e la posizione nulla.I pesi di fase per gli array a banda stretta vengono applicati dagli sfasatori.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32(10,75-14,5GHz)
Progettazione del beamforming
Le antenne che possono adattarsi all'ambiente RF modificando il loro diagramma di radiazione sono chiamate antenne Phased Array attive.I progetti di beamforming possono includere matrici di Butler, matrici di Blass e array di antenne Wullenweber.
Matrice del maggiordomo
La matrice Butler combina un ponte a 90° con uno sfasatore per ottenere un settore di copertura ampio fino a 360° se il design dell'oscillatore e il modello di direttività sono appropriati.Ciascun raggio può essere utilizzato da un trasmettitore o ricevitore dedicato oppure da un singolo trasmettitore o ricevitore controllato da un interruttore RF.In questo modo, la Matrice Butler può essere utilizzata per orientare il raggio di un array circolare.
Matrice di Brahs
La matrice Burras utilizza linee di trasmissione e accoppiatori direzionali per implementare il beamforming a ritardo di tempo per il funzionamento a banda larga.La matrice di Burras può essere progettata come beamformer a bordo lato, ma a causa dell'uso di terminazioni resistive presenta perdite più elevate.
Sistema di antenne Woollenweber
L'array di antenne Woollenweber è un array circolare utilizzato per applicazioni di radiogoniometria nella banda ad alta frequenza (HF).Questo tipo di schiera di antenne può utilizzare elementi omnidirezionali o direzionali e il numero di elementi è generalmente compreso tra 30 e 100, di cui un terzo è dedicato alla formazione sequenziale di fasci altamente direzionali.Ogni elemento è collegato a un dispositivo radio in grado di controllare la ponderazione dell'ampiezza dello schema dell'antenna attraverso un goniometro in grado di eseguire la scansione a 360° senza quasi alcun cambiamento nelle caratteristiche dello schema dell'antenna.Inoltre, la schiera di antenne forma un raggio che si irradia verso l'esterno dalla schiera di antenne attraverso un ritardo temporale, ottenendo così un funzionamento a banda larga.
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Orario di pubblicazione: 07-giu-2024
