Στον τομέα τηςκεραίες συστοιχίας, η μορφοποίηση δέσμης, γνωστή και ως χωρικό φιλτράρισμα, είναι μια τεχνική επεξεργασίας σήματος που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση και λήψη ασύρματων ραδιοκυμάτων ή ηχητικών κυμάτων με κατευθυντικό τρόπο. Η μορφοποίηση δέσμης χρησιμοποιείται συνήθως σε συστήματα ραντάρ και σόναρ, ασύρματες επικοινωνίες, ακουστική και βιοϊατρικό εξοπλισμό. Συνήθως, η μορφοποίηση δέσμης και η σάρωση δέσμης επιτυγχάνονται ορίζοντας τη σχέση φάσης μεταξύ της τροφοδοσίας και κάθε στοιχείου της συστοιχίας κεραιών έτσι ώστε όλα τα στοιχεία να μεταδίδουν ή να λαμβάνουν σήματα σε φάση σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Κατά τη διάρκεια της μετάδοσης, ο μορφοποιητής δέσμης ελέγχει τη φάση και το σχετικό πλάτος του σήματος κάθε πομπού για να δημιουργήσει εποικοδομητικά και καταστροφικά μοτίβα παρεμβολής στο μέτωπο κύματος. Κατά τη λήψη, η διαμόρφωση της συστοιχίας αισθητήρων δίνει προτεραιότητα στη λήψη του επιθυμητού μοτίβου ακτινοβολίας.
Τεχνολογία σχηματισμού δέσμης
Η μορφοποίηση δέσμης είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για να κατευθύνει ένα μοτίβο ακτινοβολίας δέσμης σε μια επιθυμητή κατεύθυνση με μια σταθερή απόκριση. Η μορφοποίηση δέσμης και η σάρωση δέσμης ενόςκεραίαΗ διάταξη μπορεί να επιτευχθεί με ένα σύστημα μετατόπισης φάσης ή ένα σύστημα χρονικής καθυστέρησης.
Μετατόπιση φάσης
Σε συστήματα στενής ζώνης, η χρονική καθυστέρηση ονομάζεται επίσης μετατόπιση φάσης. Σε ραδιοσυχνότητες (RF) ή ενδιάμεσης συχνότητας (IF), η μορφοποίηση δέσμης μπορεί να επιτευχθεί με μετατόπιση φάσης με μετατοπιστές φάσης φερρίτη. Στη βασική ζώνη, η μετατόπιση φάσης μπορεί να επιτευχθεί με ψηφιακή επεξεργασία σήματος. Σε λειτουργία ευρείας ζώνης, η μορφοποίηση δέσμης με χρονική καθυστέρηση προτιμάται λόγω της ανάγκης να καταστεί η κατεύθυνση της κύριας δέσμης αμετάβλητη ως προς τη συχνότητα.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14.5GHz)
Χρονική καθυστέρηση
Η χρονική καθυστέρηση μπορεί να εισαχθεί αλλάζοντας το μήκος της γραμμής μεταφοράς. Όπως και με τη μετατόπιση φάσης, η χρονική καθυστέρηση μπορεί να εισαχθεί σε ραδιοσυχνότητα (RF) ή ενδιάμεση συχνότητα (IF), και η χρονική καθυστέρηση που εισάγεται με αυτόν τον τρόπο λειτουργεί καλά σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Ωστόσο, το εύρος ζώνης της χρονοσαρωμένης συστοιχίας περιορίζεται από το εύρος ζώνης των διπόλων και την ηλεκτρική απόσταση μεταξύ των διπόλων. Όταν η συχνότητα λειτουργίας αυξάνεται, η ηλεκτρική απόσταση μεταξύ των διπόλων αυξάνεται, με αποτέλεσμα ένα ορισμένο βαθμό στένωσης του πλάτους της δέσμης στις υψηλές συχνότητες. Όταν η συχνότητα αυξάνεται περαιτέρω, τελικά θα οδηγήσει σε λοβούς πλέγματος. Σε μια συστοιχία φάσης, λοβοί πλέγματος θα εμφανιστούν όταν η κατεύθυνση σχηματισμού δέσμης υπερβαίνει τη μέγιστη τιμή της κύριας δέσμης. Αυτό το φαινόμενο προκαλεί σφάλματα στην κατανομή της κύριας δέσμης. Επομένως, για να αποφευχθούν οι λοβοί πλέγματος, τα δίπολα της κεραίας πρέπει να έχουν κατάλληλη απόσταση.
Βάρη
Το διάνυσμα βάρους είναι ένα σύνθετο διάνυσμα του οποίου η συνιστώσα πλάτους καθορίζει το επίπεδο του πλευρικού λοβού και το πλάτος της κύριας δέσμης, ενώ η συνιστώσα φάσης καθορίζει τη γωνία της κύριας δέσμης και τη μηδενική θέση. Τα βάρη φάσης για τις συστοιχίες στενής ζώνης εφαρμόζονται από μετατοπιστές φάσης.
RM-PA7087-43 (71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Σχεδιασμός μορφοποίησης δέσμης
Οι κεραίες που μπορούν να προσαρμοστούν στο περιβάλλον RF αλλάζοντας το μοτίβο ακτινοβολίας τους ονομάζονται κεραίες ενεργού φάσης. Τα σχέδια διαμόρφωσης δέσμης μπορούν να περιλαμβάνουν συστοιχίες κεραιών Butler, Blass και Wullenweber.
Μάτριξ Μπάτλερ
Ο Πίνακας Butler συνδυάζει μια γέφυρα 90° με έναν μετατοπιστή φάσης για να επιτύχει έναν τομέα κάλυψης έως και 360°, εάν ο σχεδιασμός του ταλαντωτή και το μοτίβο κατευθυντικότητας είναι κατάλληλα. Κάθε δέσμη μπορεί να χρησιμοποιηθεί από έναν ειδικό πομπό ή δέκτη ή από έναν μόνο πομπό ή δέκτη που ελέγχεται από έναν διακόπτη RF. Με αυτόν τον τρόπο, ο Πίνακας Butler μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καθοδήγηση της δέσμης μιας κυκλικής διάταξης.
Μάτριξ Μπραχ
Ο πίνακας Burras χρησιμοποιεί γραμμές μεταφοράς και κατευθυντικούς ζεύκτες για την εφαρμογή μορφοποίησης δέσμης με χρονική καθυστέρηση για λειτουργία ευρείας ζώνης. Ο πίνακας Burras μπορεί να σχεδιαστεί ως διαμορφωτής δέσμης ευρείας πλευράς, αλλά λόγω της χρήσης ακροδεκτών αντίστασης, έχει υψηλότερες απώλειες.
Συστοιχία κεραιών Woollenweber
Η συστοιχία κεραιών Woollenweber είναι μια κυκλική συστοιχία που χρησιμοποιείται για εφαρμογές εύρεσης κατεύθυνσης στη ζώνη υψηλών συχνοτήτων (HF). Αυτός ο τύπος συστοιχίας κεραιών μπορεί να χρησιμοποιήσει είτε πανκατευθυντικά είτε κατευθυντικά στοιχεία και ο αριθμός των στοιχείων είναι γενικά 30 έως 100, εκ των οποίων το ένα τρίτο είναι αφιερωμένο στον διαδοχικό σχηματισμό δεσμών υψηλής κατευθυντικότητας. Κάθε στοιχείο συνδέεται με μια συσκευή ραδιοσυχνοτήτων που μπορεί να ελέγχει τη στάθμιση πλάτους του μοτίβου της συστοιχίας κεραιών μέσω ενός γωνιομέτρου που μπορεί να σαρώσει 360° σχεδόν χωρίς καμία αλλαγή στα χαρακτηριστικά του μοτίβου κεραίας. Επιπλέον, η συστοιχία κεραιών σχηματίζει μια δέσμη που ακτινοβολεί προς τα έξω από τη συστοιχία κεραιών μέσω χρονικής καθυστέρησης, επιτυγχάνοντας έτσι λειτουργία ευρυζωνικής σύνδεσης.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις κεραίες, επισκεφθείτε τη διεύθυνση:
Ώρα δημοσίευσης: 07 Ιουνίου 2024
