Innenfor feltetarrayantenner, stråleforming, også kjent som romlig filtrering, er en signalbehandlingsteknikk som brukes til å sende og motta trådløse radiobølger eller lydbølger på en retningsbestemt måte. Stråleforming brukes ofte i radar- og sonarsystemer, trådløs kommunikasjon, akustikk og biomedisinsk utstyr. Vanligvis oppnås stråleforming og stråleskanning ved å stille inn faseforholdet mellom matingen og hvert element i antenneoppstillingen slik at alle elementer sender eller mottar signaler i fase i en bestemt retning. Under overføring kontrollerer stråleformeren fasen og den relative amplituden til hver senders signal for å skape konstruktive og destruktive interferensmønstre på bølgefronten. Under mottak prioriterer sensoroppstillingskonfigurasjonen mottak av det ønskede strålingsmønsteret.
Beamforming-teknologi
Stråleforming er en teknikk som brukes til å styre et strålemønster i en ønsket retning med en fast respons. Stråleforming og stråleskanning av enantennearray kan oppnås ved hjelp av et faseskiftsystem eller et tidsforsinkelsessystem.
Faseforskyvning
I smalbåndssystemer kalles tidsforsinkelse også faseforskyvning. Ved radiofrekvens (RF) eller mellomfrekvens (IF), kan stråleforming oppnås ved faseforskyvning med ferrittfaseskiftere. Ved basebånd kan faseforskyvning oppnås ved digital signalbehandling. I bredbåndsdrift foretrekkes tidsforsinket stråleforming på grunn av behovet for å gjøre retningen til hovedstrålen invariant med frekvensen.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10–14,5 GHz)
Tidsforsinkelse
Tidsforsinkelse kan introduseres ved å endre lengden på transmisjonslinjen. Som med faseforskyvning kan tidsforsinkelse introduseres ved radiofrekvens (RF) eller mellomfrekvens (IF), og tidsforsinkelsen som introduseres på denne måten fungerer godt over et bredt frekvensområde. Imidlertid er båndbredden til den tidsskannede antennen begrenset av båndbredden til dipolene og den elektriske avstanden mellom dipolene. Når driftsfrekvensen øker, øker den elektriske avstanden mellom dipolene, noe som resulterer i en viss grad av innsnevring av strålebredden ved høye frekvenser. Når frekvensen øker ytterligere, vil det til slutt føre til gitterlober. I en faset antenne vil gitterlober oppstå når stråleformingsretningen overstiger hovedstrålens maksimale verdi. Dette fenomenet forårsaker feil i fordelingen av hovedstrålen. For å unngå gitterlober må derfor antennedipolene ha passende avstand.
Vekter
Vektvektoren er en kompleks vektor hvis amplitudekomponent bestemmer sidelobenivået og hovedstrålebredden, mens fasekomponenten bestemmer hovedstrålevinkelen og nullposisjonen. Fasevektene for smalbåndsmatriser påføres av faseskiftere.
RM-PA7087-43 (71–86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
Stråleformingsdesign
Antenner som kan tilpasse seg RF-miljøet ved å endre strålingsmønsteret kalles aktive fasede antenner. Beamforming-design kan inkludere Butler-matrise-, Blass-matrise- og Wullenweber-antennearrayer.
Butler Matrix
Butler-matrisen kombinerer en 90°-bro med en faseskifter for å oppnå en dekningssektor på opptil 360° hvis oscillatordesignet og retningsmønsteret er passende. Hver stråle kan brukes av en dedikert sender eller mottaker, eller av en enkelt sender eller mottaker styrt av en RF-bryter. På denne måten kan Butler-matrisen brukes til å styre strålen i en sirkulær matrise.
Brahs-matrisen
Burras-matrisen bruker transmisjonslinjer og retningskoplere for å implementere tidsforsinket stråleforming for bredbåndsdrift. Burras-matrisen kan utformes som en bredsidestråleformer, men på grunn av bruken av resistive termineringer har den høyere tap.
Woollenweber antennegruppe
Woollenweber-antennegruppen er en sirkulær gruppe som brukes til retningsfinningsapplikasjoner i høyfrekvensbåndet (HF). Denne typen antennegruppe kan bruke enten rundstrålende eller retningsbestemte elementer, og antallet elementer er vanligvis 30 til 100, hvorav en tredjedel er dedikert til sekvensielt å danne svært retningsbestemte stråler. Hvert element er koblet til en radioenhet som kan kontrollere amplitudevektingen av antennegruppemønsteret gjennom et goniometer som kan skanne 360° nesten uten endring i antennemønsterets egenskaper. I tillegg danner antennegruppen en stråle som stråler utover fra antennegruppen gjennom tidsforsinkelse, og oppnår dermed bredbåndsdrift.
For å lære mer om antenner, vennligst besøk:
Publisert: 07.06.2024
