Inom området förgruppantenner, beamforming, även känd som spatial filtrering, är en signalbehandlingsteknik som används för att sända och ta emot trådlösa radiovågor eller ljudvågor på ett riktat sätt. Beamforming används ofta i radar- och ekolodssystem, trådlös kommunikation, akustik och biomedicinsk utrustning. Typiskt åstadkoms strålformning och strålavsökning genom att ställa in fasförhållandet mellan matningen och varje element i antennuppsättningen så att alla element sänder eller tar emot signaler i fas i en specifik riktning. Under sändning styr strålformaren fasen och den relativa amplituden för varje sändares signal för att skapa konstruktiva och destruktiva interferensmönster på vågfronten. Under mottagning prioriterar sensorgruppens konfiguration mottagning av det önskade strålningsmönstret.
Beamforming Technology
Beamforming är en teknik som används för att styra ett strålstrålningsmönster till en önskad riktning med en fast respons. Strålformning och strålavsökning av enantennarray kan uppnås med ett fasskiftsystem eller ett tidsfördröjningssystem.
Fasförskjutning
I smalbandssystem kallas tidsfördröjning även för fasförskjutning. Vid radiofrekvens (RF) eller mellanfrekvens (IF), kan strålformning uppnås genom fasförskjutning med ferritfasskiftare. Vid basband kan fasförskjutning uppnås genom digital signalbehandling. Vid bredbandsdrift är tidsfördröjd strålformning att föredra på grund av behovet av att göra huvudstrålens riktning invariant med frekvensen.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Tidsfördröjning
Tidsfördröjning kan införas genom att ändra längden på transmissionsledningen. Liksom med fasförskjutning kan tidsfördröjning införas vid radiofrekvens (RF) eller mellanfrekvens (IF), och tidsfördröjningen som introduceras på detta sätt fungerar bra över ett brett frekvensområde. Emellertid är bandbredden för den tidsavsökta matrisen begränsad av bandbredden för dipolerna och det elektriska avståndet mellan dipolerna. När arbetsfrekvensen ökar ökar det elektriska avståndet mellan dipolerna, vilket resulterar i en viss grad av avsmalning av strålbredden vid höga frekvenser. När frekvensen ökar ytterligare kommer det så småningom att leda till gallerlober. I en fasad uppsättning kommer gitterlober att uppstå när strålformningsriktningen överstiger huvudstrålens maximala värde. Detta fenomen orsakar fel i fördelningen av huvudljuset. Därför, för att undvika gitterlober, måste antenndipolerna ha lämpligt avstånd.
Vikter
Viktvektorn är en komplex vektor vars amplitudkomponent bestämmer sidolobsnivån och huvudstrålens bredd, medan faskomponenten bestämmer huvudstrålens vinkel och nollposition. Fasvikterna för smalbandsmatriser appliceras av fasskiftare.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32(10,75-14,5 GHz)
Beamforming Design
Antenner som kan anpassa sig till RF-miljön genom att ändra sitt strålningsmönster kallas aktiva fasade array-antenner. Strålformande design kan inkludera Butler-matris, Blass-matris och Wullenweber-antennuppsättningar.
Butler Matrix
Butler-matrisen kombinerar en 90°-brygga med en fasskiftare för att uppnå en täckningssektor så bred som 360° om oscillatordesignen och riktningsmönstret är lämpliga. Varje stråle kan användas av en dedikerad sändare eller mottagare, eller av en enda sändare eller mottagare som styrs av en RF-omkopplare. På detta sätt kan Butler Matrix användas för att styra strålen från en cirkulär array.
Brahs Matrix
Burras-matrisen använder transmissionslinjer och riktningskopplare för att implementera tidsfördröjd strålformning för bredbandsdrift. Burras-matrisen kan utformas som en bredsidesstråleformare, men på grund av användningen av resistiva avslutningar har den högre förluster.
Woollenweber antennuppsättning
Woollenweber-antennuppsättningen är en cirkulär matris som används för riktningssökning i högfrekvensbandet (HF). Denna typ av antennuppsättning kan använda antingen rundstrålande eller riktade element, och antalet element är i allmänhet 30 till 100, varav en tredjedel är dedikerad till att sekventiellt bilda starkt riktade strålar. Varje element är anslutet till en radioenhet som kan styra amplitudviktningen av antennmatrismönstret genom en goniometer som kan skanna 360° med nästan ingen förändring i antennmönstrets egenskaper. Dessutom bildar antenngruppen en stråle som strålar utåt från antenngruppen genom tidsfördröjning, varigenom bredbandsdrift uppnås.
För att lära dig mer om antenner, besök:
Posttid: 2024-07-07
