En el camp deantenes de matriuLa formació de feix, també coneguda com a filtratge espacial, és una tècnica de processament de senyals que s'utilitza per transmetre i rebre ones de ràdio sense fil o ones sonores de manera direccional. La formació de feix s'utilitza habitualment en sistemes de radar i sonar, comunicacions sense fil, acústica i equips biomèdics. Normalment, la formació de feix i l'escaneig de feix es realitzen establint la relació de fase entre l'alimentació i cada element de la matriu d'antenes de manera que tots els elements transmetin o rebin senyals en fase en una direcció específica. Durant la transmissió, el formador de feix controla la fase i l'amplitud relativa del senyal de cada transmissor per crear patrons d'interferència constructius i destructius al front d'ona. Durant la recepció, la configuració de la matriu de sensors prioritza la recepció del patró de radiació desitjat.
Tecnologia de formació de feix
La formació de feix és una tècnica utilitzada per dirigir un patró de radiació de feix cap a una direcció desitjada amb una resposta fixa. La formació de feix i l'escaneig de feix d'unantenaLa matriu es pot aconseguir mitjançant un sistema de desplaçament de fase o un sistema de retard de temps.
Canvi de fase
En sistemes de banda estreta, el retard de temps també s'anomena canvi de fase. A radiofreqüència (RF) o freqüència intermèdia (IF), la formació de feix es pot aconseguir mitjançant canvi de fase amb canviadors de fase de ferrita. A banda base, el canvi de fase es pot aconseguir mitjançant processament de senyals digitals. En el funcionament de banda ampla, es prefereix la formació de feix amb retard de temps a causa de la necessitat de fer que la direcció del feix principal sigui invariant amb la freqüència.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Retard de temps
El retard de temps es pot introduir canviant la longitud de la línia de transmissió. Igual que amb el canvi de fase, el retard de temps es pot introduir a radiofreqüència (RF) o freqüència intermèdia (IF), i el retard de temps introduït d'aquesta manera funciona bé en un ampli rang de freqüències. Tanmateix, l'amplada de banda de la matriu escanejada en el temps està limitada per l'amplada de banda dels dipols i l'espaiat elèctric entre els dipols. Quan la freqüència de funcionament augmenta, l'espaiat elèctric entre els dipols augmenta, cosa que resulta en un cert grau d'estrenyiment de l'amplada del feix a altes freqüències. Quan la freqüència augmenta encara més, finalment donarà lloc a lòbuls de reixeta. En una matriu en fase, els lòbuls de reixeta es produiran quan la direcció de formació del feix superi el valor màxim del feix principal. Aquest fenomen provoca errors en la distribució del feix principal. Per tant, per evitar lòbuls de reixeta, els dipols de l'antena han de tenir un espaiat adequat.
Pesos
El vector de pes és un vector complex el component d'amplitud del qual determina el nivell del lòbul lateral i l'amplada del feix principal, mentre que el component de fase determina l'angle del feix principal i la posició nul·la. Els pesos de fase per a les matrius de banda estreta s'apliquen mitjançant canviadors de fase.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Disseny de formació de feix
Les antenes que es poden adaptar a l'entorn de radiofreqüència canviant el seu patró de radiació s'anomenen antenes de matriu en fase activa. Els dissenys de formació de feix poden incloure matrius d'antenes de matriu de Butler, matriu de Blass i matrius d'antenes de Wullenweber.
Matriu de Butler
La matriu de Butler combina un pont de 90° amb un canviador de fase per aconseguir un sector de cobertura de fins a 360° si el disseny de l'oscil·lador i el patró de directivitat són adequats. Cada feix pot ser utilitzat per un transmissor o receptor dedicat, o per un únic transmissor o receptor controlat per un commutador de RF. D'aquesta manera, la matriu de Butler es pot utilitzar per dirigir el feix d'una matriu circular.
Matriu de Brah
La matriu de Burras utilitza línies de transmissió i acobladors direccionals per implementar la formació de feix amb retard temporal per al funcionament de banda ampla. La matriu de Burras es pot dissenyar com a formadora de feix de banda ampla, però a causa de l'ús de terminacions resistives, té pèrdues més elevades.
Matriu d'antenes Woollenweber
El conjunt d'antenes Woollenweber és un conjunt circular utilitzat per a aplicacions de radiogoniometria a la banda d'alta freqüència (HF). Aquest tipus de conjunt d'antenes pot utilitzar elements omnidireccionals o direccionals, i el nombre d'elements és generalment de 30 a 100, dels quals un terç es dediquen a formar seqüencialment feixos altament direccionals. Cada element està connectat a un dispositiu de ràdio que pot controlar la ponderació d'amplitud del patró del conjunt d'antenes mitjançant un goniòmetre que pot escanejar 360° gairebé sense cap canvi en les característiques del patró de l'antena. A més, el conjunt d'antenes forma un feix que irradia cap a l'exterior des del conjunt d'antenes mitjançant un retard de temps, aconseguint així un funcionament de banda ampla.
Per a més informació sobre les antenes, visiteu:
Data de publicació: 07 de juny de 2024
