In die veld vanskikkingsantennas, straalvorming, ook bekend as ruimtelike filterering, is 'n seinverwerkingstegniek wat gebruik word om draadlose radiogolwe of klankgolwe op 'n gerigte wyse te stuur en te ontvang. Straalvorming word algemeen gebruik in radar- en sonarstelsels, draadlose kommunikasie, akoestiek en biomediese toerusting. Tipies word straalvorming en straalskandering bewerkstellig deur die faseverhouding tussen die toevoer en elke element van die antenna-skikking in te stel sodat alle elemente seine in fase in 'n spesifieke rigting stuur of ontvang. Tydens oordrag beheer die straalvormer die fase en relatiewe amplitude van elke sender se sein om konstruktiewe en destruktiewe interferensiepatrone op die golffront te skep. Tydens ontvangs prioritiseer die sensorskikkingkonfigurasie die ontvangs van die verlangde stralingspatroon.
Straalvormingstegnologie
Straalvorming is 'n tegniek wat gebruik word om 'n straaluitstralingspatroon na 'n verlangde rigting met 'n vaste respons te stuur. Straalvorming en straalskandering van 'nantenna'n Skikking kan bereik word deur 'n faseverskuiwingstelsel of 'n tydvertragingstelsel.
Faseverskuiwing
In smalbandstelsels word tydvertraging ook faseverskuiwing genoem. By radiofrekwensie (RF) of intermediêre frekwensie (IF), kan bundelvorming bereik word deur faseverskuiwing met ferrietfaseverskuiwers. By basisband kan faseverskuiwing bereik word deur digitale seinverwerking. In wyebandwerking word tydvertraging-bundelvorming verkies as gevolg van die behoefte om die rigting van die hoofbundel onveranderlik met frekwensie te maak.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14.5 GHz)
Tydsvertraging
Tydsvertraging kan ingestel word deur die lengte van die transmissielyn te verander. Soos met faseverskuiwing, kan tydsvertraging ingestel word by radiofrekwensie (RF) of intermediêre frekwensie (IF), en die tydsvertraging wat op hierdie manier ingestel word, werk goed oor 'n wye frekwensiebereik. Die bandwydte van die tydgeskandeerde skikking word egter beperk deur die bandwydte van die dipole en die elektriese spasiëring tussen die dipole. Wanneer die bedryfsfrekwensie toeneem, neem die elektriese spasiëring tussen die dipole toe, wat lei tot 'n sekere mate van vernouing van die straalwydte by hoë frekwensies. Wanneer die frekwensie verder toeneem, sal dit uiteindelik lei tot roosterlobbe. In 'n gefaseerde skikking sal roosterlobbe voorkom wanneer die straalvormingsrigting die maksimum waarde van die hoofstraal oorskry. Hierdie verskynsel veroorsaak foute in die verspreiding van die hoofstraal. Daarom, om roosterlobbe te vermy, moet die antenna-dipole gepaste spasiëring hê.
Gewigte
Die gewigvektor is 'n komplekse vektor waarvan die amplitudekomponent die sylobvlak en hoofstraalwydte bepaal, terwyl die fasekomponent die hoofstraalhoek en nulposisie bepaal. Die fasegewigte vir smalband-skikkings word deur faseverskuiwers toegepas.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10.75-14.5 GHz)
Straalvormingsontwerp
Antennes wat by die RF-omgewing kan aanpas deur hul stralingspatroon te verander, word aktiewe gefaseerde antennas genoem. Straalvormende ontwerpe kan Butler-matriks-, Blass-matriks- en Wullenweber-antenna-skikkings insluit.
Butler Matriks
Die Butler-matriks kombineer 'n 90°-brug met 'n faseverskuiwer om 'n dekkingsektor so wyd as 360° te bereik indien die ossillatorontwerp en rigtingspatroon gepas is. Elke straal kan gebruik word deur 'n toegewyde sender of ontvanger, of deur 'n enkele sender of ontvanger wat deur 'n RF-skakelaar beheer word. Op hierdie manier kan die Butler-matriks gebruik word om die straal van 'n sirkelvormige skikking te stuur.
Brahs Matriks
Die Burras-matriks gebruik transmissielyne en rigtingkoppelaars om tydvertraging-bundelvorming vir breëbandwerking te implementeer. Die Burras-matriks kan ontwerp word as 'n breëkant-bundelvormer, maar as gevolg van die gebruik van weerstandbiedende terminasies, het dit hoër verliese.
Woollenweber-antenna-skikking
Die Woollenweber-antenna-skikking is 'n sirkelvormige skikking wat gebruik word vir rigtingvindtoepassings in die hoëfrekwensie (HF) band. Hierdie tipe antenna-skikking kan óf omnidireksionele óf rigtingelemente gebruik, en die aantal elemente is gewoonlik 30 tot 100, waarvan een derde toegewy is aan die opeenvolgende vorming van hoogs rigtingstrale. Elke element is gekoppel aan 'n radiotoestel wat die amplitude-gewig van die antenna-skikkingpatroon kan beheer deur 'n goniometer wat 360° kan skandeer met byna geen verandering in die antennapatrooneienskappe nie. Daarbenewens vorm die antenna-skikking 'n straal wat deur tydvertraging uit die antenna-skikking uitstraal, waardeur breëbandwerking verkry word.
Om meer oor antennas te wete te kom, besoek asseblief:
Plasingstyd: 7 Junie 2024
