در زمینهآنتن های آرایه ایشکل دهی پرتو، که به عنوان فیلتر فضایی نیز شناخته می شود، یک تکنیک پردازش سیگنال است که برای ارسال و دریافت امواج رادیویی بی سیم یا امواج صوتی به صورت جهت دار استفاده می شود. شکل دهی پرتو معمولاً در سیستم های رادار و سونار، ارتباطات بی سیم، آکوستیک و تجهیزات پزشکی استفاده می شود. به طور معمول، شکل دهی پرتو و اسکن پرتو با تنظیم رابطه فاز بین تغذیه و هر عنصر آرایه آنتن انجام می شود تا همه عناصر سیگنال ها را در فاز در یک جهت خاص ارسال یا دریافت کنند. در طول انتقال، شکل دهنده پرتو فاز و دامنه نسبی سیگنال هر فرستنده را کنترل می کند تا الگوهای تداخل سازنده و مخرب در جبهه موج ایجاد کند. در طول دریافت، پیکربندی آرایه حسگر دریافت الگوی تابش مورد نظر را در اولویت قرار می دهد.
فناوری شکل دهی پرتو
Beamforming تکنیکی است که برای هدایت الگوی تابش پرتو به جهت دلخواه با پاسخ ثابت استفاده می شود. شکل دهی پرتو و اسکن پرتو یکآنتنآرایه را می توان با یک سیستم تغییر فاز یا یک سیستم تاخیر زمانی به دست آورد.
تغییر فاز
در سیستم های باند باریک، تاخیر زمانی را تغییر فاز نیز می گویند. در فرکانس رادیویی (RF) یا فرکانس متوسط (IF)، شکل دهی پرتو را می توان با تغییر فاز با شیفترهای فاز فریت به دست آورد. در باند پایه، تغییر فاز را می توان با پردازش سیگنال دیجیتال به دست آورد. در عملیات باند پهن، شکل دهی پرتو با تأخیر زمانی به دلیل نیاز به تغییر جهت پرتو اصلی با فرکانس ترجیح داده می شود.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14.5 گیگاهرتز)
تاخیر زمانی
تاخیر زمانی را می توان با تغییر طول خط انتقال معرفی کرد. همانند تغییر فاز، تأخیر زمانی را می توان در فرکانس رادیویی (RF) یا فرکانس متوسط (IF) معرفی کرد و تأخیر زمانی معرفی شده به این روش در محدوده فرکانس وسیعی به خوبی کار می کند. با این حال، پهنای باند آرایه اسکن شده زمانی توسط پهنای باند دوقطبی ها و فاصله الکتریکی بین دوقطبی ها محدود می شود. هنگامی که فرکانس کاری افزایش می‌یابد، فاصله الکتریکی بین دوقطبی‌ها افزایش می‌یابد و در نتیجه درجات مشخصی از باریک شدن عرض پرتو در فرکانس‌های بالا ایجاد می‌شود. هنگامی که فرکانس بیشتر افزایش می یابد، در نهایت منجر به ایجاد لوب های رنده می شود. در یک آرایه فازی، زمانی که جهت شکل دهی پرتو از حداکثر مقدار پرتو اصلی فراتر رود، لوب های توری رخ می دهند. این پدیده باعث ایجاد خطا در توزیع تیر اصلی می شود. بنابراین برای جلوگیری از گریتینگ لوب ها، دوقطبی های آنتن باید دارای فاصله مناسب باشند.
وزن ها
بردار وزن یک بردار پیچیده است که جزء دامنه آن سطح لوب کناری و عرض پرتو اصلی را تعیین می کند، در حالی که جزء فاز زاویه پرتو اصلی و موقعیت صفر را تعیین می کند. وزن فاز برای آرایه های باند باریک توسط شیفترهای فاز اعمال می شود.
RM-PA7087-43 (71-86 گیگاهرتز)
RM-PA1075145-32 (10.75-14.5GHz)
طراحی پرتو
آنتن هایی که می توانند با تغییر الگوی تابش خود با محیط RF سازگار شوند، آنتن های آرایه فازی فعال نامیده می شوند. طرح های شکل دهی پرتو می تواند شامل ماتریس باتلر، ماتریس Blass و آرایه های آنتن Wullenweber باشد.
ماتریس باتلر
ماتریس باتلر یک پل 90 درجه را با یک شیفتر فاز ترکیب می کند تا در صورت مناسب بودن طراحی نوسانگر و الگوی جهت دهی، به بخش پوششی به عرض 360 درجه دست یابد. هر پرتو را می توان توسط یک فرستنده یا گیرنده اختصاصی یا توسط یک فرستنده یا گیرنده که توسط یک سوئیچ RF کنترل می شود استفاده کرد. به این ترتیب می توان از ماتریس باتلر برای هدایت پرتو یک آرایه دایره ای استفاده کرد.
ماتریس برهس
ماتریس Burras از خطوط انتقال و جفت‌کننده‌های جهتی برای پیاده‌سازی شکل‌دهی پرتو تأخیر زمانی برای عملیات باند پهن استفاده می‌کند. ماتریس Burras را می توان به عنوان شکل دهنده پرتو پهن طراحی کرد، اما به دلیل استفاده از پایانه های مقاومتی، تلفات بیشتری دارد.
آرایه آنتن Woollenweber
آرایه آنتن Woollenweber یک آرایه دایره ای است که برای کاربردهای جهت یاب در باند فرکانس بالا (HF) استفاده می شود. این نوع آرایه آنتن می تواند از عناصر همه جهته یا جهت دار استفاده کند و تعداد عناصر به طور کلی 30 تا 100 است که یک سوم آن به شکل دهی متوالی پرتوهای بسیار جهت دار اختصاص دارد. هر عنصر به یک دستگاه رادیویی متصل است که می تواند وزن دامنه الگوی آرایه آنتن را از طریق یک زاویه سنج کنترل کند که می تواند 360 درجه را بدون تغییر تقریباً در مشخصات الگوی آنتن اسکن کند. علاوه بر این، آرایه آنتن پرتویی را تشکیل می‌دهد که با تأخیر زمانی از آرایه آنتن به بیرون تابش می‌کند و در نتیجه به عملکرد باند پهن دست می‌یابد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آنتن ها به آدرس زیر مراجعه کنید:
زمان ارسال: ژوئن-07-2024
