Inden forarray-antenner, beamforming, også kendt som rumlig filtrering, er en signalbehandlingsteknik, der bruges til at sende og modtage trådløse radiobølger eller lydbølger på en retningsbestemt måde.Beamforming er almindeligt anvendt i radar- og sonarsystemer, trådløs kommunikation, akustik og biomedicinsk udstyr.Typisk opnås stråleformning og strålescanning ved at indstille faseforholdet mellem tilførslen og hvert element i antennearrayet, således at alle elementer transmitterer eller modtager signaler i fase i en bestemt retning.Under transmissionen styrer beamformeren fasen og den relative amplitude af hver senders signal for at skabe konstruktive og destruktive interferensmønstre på bølgefronten.Under modtagelse prioriterer sensorarray-konfigurationen modtagelse af det ønskede strålingsmønster.
Beamforming teknologi
Beamforming er en teknik, der bruges til at styre et stråleudstrålingsmønster til en ønsket retning med en fast respons.Stråleformning og strålescanning af enantennearray kan opnås af et faseforskydningssystem eller et tidsforsinkelsessystem.
Faseskift
I smalbåndssystemer kaldes tidsforsinkelse også for faseforskydning.Ved radiofrekvens (RF) eller mellemfrekvens (IF), kan stråleformning opnås ved faseskift med ferritfaseskiftere.Ved basebånd kan faseskift opnås ved digital signalbehandling.Ved bredbåndsdrift foretrækkes tidsforsinkelsesstråleformning på grund af behovet for at gøre retningen af hovedstrålen invariant med frekvensen.
RM-PA17731
RM-PA10145-30(10-14,5 GHz)
Tidsforsinkelse
Tidsforsinkelse kan indføres ved at ændre længden af transmissionslinjen.Som med faseforskydning kan tidsforsinkelse indføres ved radiofrekvens (RF) eller mellemfrekvens (IF), og tidsforsinkelsen, der indføres på denne måde, fungerer godt over et bredt frekvensområde.Imidlertid er båndbredden af det tidsscannede array begrænset af dipolernes båndbredde og den elektriske afstand mellem dipolerne.Når driftsfrekvensen stiger, øges den elektriske afstand mellem dipolerne, hvilket resulterer i en vis grad af indsnævring af strålebredden ved høje frekvenser.Når frekvensen stiger yderligere, vil det i sidste ende føre til rivende lapper.I et fasedelt array vil gitterlapper forekomme, når stråleformningsretningen overstiger hovedstrålens maksimale værdi.Dette fænomen forårsager fejl i fordelingen af hovedstrålen.Derfor skal antennedipolerne have passende indbyrdes afstand for at undgå gitterlapper.
Vægte
Vægtvektoren er en kompleks vektor, hvis amplitudekomponent bestemmer sidesløjfeniveauet og hovedstrålebredden, mens fasekomponenten bestemmer hovedstrålevinklen og nulpositionen.Fasevægtene for smalbåndede arrays anvendes af faseskiftere.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32(10,75-14,5 GHz)
Stråleformende design
Antenner, der kan tilpasse sig RF-miljøet ved at ændre deres strålingsmønster, kaldes aktive fasede array-antenner.Beamforming designs kan omfatte Butler matrix, Blass matrix og Wullenweber antenne arrays.
Butler Matrix
Butler Matrix kombinerer en 90° bro med en faseskifter for at opnå en dækningssektor så bred som 360°, hvis oscillatordesignet og retningsmønsteret er passende.Hver stråle kan bruges af en dedikeret sender eller modtager eller af en enkelt sender eller modtager styret af en RF-switch.På denne måde kan Butler Matrix bruges til at styre strålen fra et cirkulært array.
Brahs Matrix
Burras-matricen bruger transmissionslinjer og retningskoblere til at implementere tidsforsinkelsesstråleformning til bredbåndsdrift.Burras-matricen kan designes som en bredsidet stråleformer, men på grund af brugen af resistive afslutninger har den større tab.
Woollenweber antenne array
Woollenweber-antennearrayet er et cirkulært array, der bruges til retningssøgningsapplikationer i højfrekvensbåndet (HF).Denne type antennearray kan bruge enten omnidirektionelle eller retningsbestemte elementer, og antallet af elementer er generelt 30 til 100, hvoraf en tredjedel er dedikeret til sekventielt at danne stærkt retningsbestemte stråler.Hvert element er forbundet til en radioenhed, der kan styre amplitudevægtningen af antenneopstillingsmønsteret gennem et goniometer, der kan scanne 360° uden næsten ingen ændring i antennemønsterets karakteristika.Derudover danner antennearrayet en stråle, der stråler udad fra antennearrayet gennem tidsforsinkelse, hvorved der opnås bredbåndsdrift.
For at lære mere om antenner, besøg venligst:
Posttid: 07-jun-2024
