در حوزهآنتنهای آرایهای، شکلدهی پرتو، که با نام فیلترینگ فضایی نیز شناخته میشود، یک تکنیک پردازش سیگنال است که برای ارسال و دریافت امواج رادیویی بیسیم یا امواج صوتی به صورت جهتدار استفاده میشود. شکلدهی پرتو معمولاً در سیستمهای رادار و سونار، ارتباطات بیسیم، آکوستیک و تجهیزات زیستپزشکی استفاده میشود. معمولاً شکلدهی پرتو و اسکن پرتو با تنظیم رابطه فاز بین تغذیه و هر عنصر آرایه آنتن انجام میشود، به طوری که همه عناصر سیگنالها را به صورت فاز در یک جهت خاص ارسال یا دریافت میکنند. در طول انتقال، شکلدهنده پرتو، فاز و دامنه نسبی هر سیگنال فرستنده را کنترل میکند تا الگوهای تداخل سازنده و مخرب را در جبهه موج ایجاد کند. در طول دریافت، پیکربندی آرایه حسگر، دریافت الگوی تابش مورد نظر را در اولویت قرار میدهد.
فناوری شکلدهی پرتو
شکلدهی پرتو تکنیکی است که برای هدایت الگوی تابش پرتو به جهت دلخواه با پاسخ ثابت استفاده میشود. شکلدهی پرتو و اسکن پرتو یکآنتناین آرایه را میتوان با یک سیستم تغییر فاز یا یک سیستم تأخیر زمانی به دست آورد.
تغییر فاز
در سیستمهای باند باریک، تأخیر زمانی، تغییر فاز نیز نامیده میشود. در فرکانس رادیویی (RF) یا فرکانس میانی (IF)، شکلدهی پرتو را میتوان با تغییر فاز با تغییردهندههای فاز فریت انجام داد. در باند پایه، تغییر فاز را میتوان با پردازش سیگنال دیجیتال انجام داد. در عملکرد باند وسیع، شکلدهی پرتو با تأخیر زمانی ترجیح داده میشود زیرا نیاز است که جهت پرتو اصلی با فرکانس ثابت باشد.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14.5 گیگاهرتز)
تأخیر زمانی
تأخیر زمانی را میتوان با تغییر طول خط انتقال ایجاد کرد. همانند تغییر فاز، تأخیر زمانی را میتوان در فرکانس رادیویی (RF) یا فرکانس میانی (IF) ایجاد کرد و تأخیر زمانی ایجاد شده به این روش در طیف وسیعی از فرکانسها به خوبی عمل میکند. با این حال، پهنای باند آرایه اسکن زمانی توسط پهنای باند دوقطبیها و فاصله الکتریکی بین دوقطبیها محدود میشود. هنگامی که فرکانس کاری افزایش مییابد، فاصله الکتریکی بین دوقطبیها افزایش مییابد و در نتیجه در فرکانسهای بالا، پهنای پرتو تا حدی باریک میشود. هنگامی که فرکانس بیشتر افزایش مییابد، در نهایت منجر به لوبهای توری میشود. در یک آرایه فازی، لوبهای توری زمانی رخ میدهند که جهت تشکیل پرتو از حداکثر مقدار پرتو اصلی فراتر رود. این پدیده باعث ایجاد خطا در توزیع پرتو اصلی میشود. بنابراین، برای جلوگیری از لوبهای توری، دوقطبیهای آنتن باید فاصله مناسبی داشته باشند.
وزنهها
بردار وزن، یک بردار مختلط است که مؤلفه دامنه آن، سطح لوب کناری و پهنای پرتو اصلی را تعیین میکند، در حالی که مؤلفه فاز، زاویه پرتو اصلی و موقعیت صفر را تعیین میکند. وزنهای فاز برای آرایههای باند باریک توسط شیفتدهندههای فاز اعمال میشوند.
RM-PA7087-43 (71-86 گیگاهرتز)
RM-PA1075145-32 (10.75-14.5 گیگاهرتز)
طراحی شکلدهی پرتو
آنتنهایی که میتوانند با تغییر الگوی تابش خود با محیط RF سازگار شوند، آنتنهای آرایه فازی فعال نامیده میشوند. طرحهای شکلدهی پرتو میتوانند شامل آرایههای آنتن باتلر ماتریس، بلاس ماتریس و ولنوبر باشند.
ماتریس باتلر
ماتریس باتلر، یک پل ۹۰ درجه را با یک شیفتدهنده فاز ترکیب میکند تا در صورت مناسب بودن طراحی نوسانساز و الگوی جهتگیری، به یک بخش پوشش به عرض ۳۶۰ درجه دست یابد. هر پرتو میتواند توسط یک فرستنده یا گیرنده اختصاصی یا توسط یک فرستنده یا گیرنده واحد که توسط یک سوئیچ RF کنترل میشود، استفاده شود. به این ترتیب، ماتریس باتلر میتواند برای هدایت پرتو یک آرایه دایرهای استفاده شود.
ماتریس براش
ماتریس بوراس از خطوط انتقال و کوپلر جهتدار برای پیادهسازی شکلدهی پرتو با تأخیر زمانی برای عملکرد پهنای باند استفاده میکند. ماتریس بوراس میتواند به عنوان یک شکلدهنده پرتو پهنپهن طراحی شود، اما به دلیل استفاده از ترمینالهای مقاومتی، تلفات بالاتری دارد.
آرایه آنتن وولن وبر
آرایه آنتن وولن وبر یک آرایه دایرهای است که برای کاربردهای جهتیابی در باند فرکانس بالا (HF) استفاده میشود. این نوع آرایه آنتن میتواند از عناصر همه جهته یا جهتدار استفاده کند و تعداد عناصر عموماً 30 تا 100 است که یک سوم آنها به تشکیل متوالی پرتوهای بسیار جهتدار اختصاص داده شدهاند. هر عنصر به یک دستگاه رادیویی متصل است که میتواند وزندهی دامنه الگوی آرایه آنتن را از طریق یک زاویهسنج کنترل کند که میتواند 360 درجه را تقریباً بدون هیچ تغییری در ویژگیهای الگوی آنتن اسکن کند. علاوه بر این، آرایه آنتن از طریق تأخیر زمانی، پرتویی را تشکیل میدهد که از آرایه آنتن به بیرون ساطع میشود و در نتیجه به عملکرد پهنای باند دست مییابد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آنتنها، لطفاً به آدرس زیر مراجعه کنید:
زمان ارسال: 7 ژوئن 2024
