V oblastianténne sústavy, tvarovanie lúča, tiež známe ako priestorové filtrovanie, je technika spracovania signálu používaná na smerový prenos a príjem bezdrôtových rádiových vĺn alebo zvukových vĺn. Tvarovanie lúča sa bežne používa v radarových a sonarových systémoch, bezdrôtovej komunikácii, akustike a biomedicínskych zariadeniach. Tvarovanie lúča a skenovanie lúča sa zvyčajne dosahujú nastavením fázového vzťahu medzi napájaním a každým prvkom anténneho poľa tak, aby všetky prvky vysielali alebo prijímali signály vo fáze v určitom smere. Počas prenosu tvarovač lúča riadi fázu a relatívnu amplitúdu signálu každého vysielača, aby vytvoril konštruktívne a deštruktívne interferenčné obrazce na vlnoploche. Počas príjmu konfigurácia senzorového poľa uprednostňuje príjem požadovaného vyžarovacieho diagramu.
Technológia tvarovania lúča
Tvarovanie lúča je technika používaná na riadenie vyžarovacieho diagramu lúča do požadovaného smeru s pevnou odozvou. Tvarovanie lúča a skenovanie lúčaanténapole sa dá dosiahnuť systémom fázového posunu alebo systémom časového oneskorenia.
Fázový posun
V úzkopásmových systémoch sa časové oneskorenie nazýva aj fázový posun. Na rádiovej frekvencii (RF) alebo medzifrekvencii (IF) sa dá tvarovanie lúča dosiahnuť fázovým posunom pomocou feritových fázových posúvačov. V základnom pásme sa dá fázový posun dosiahnuť digitálnym spracovaním signálu. V širokopásmovej prevádzke sa uprednostňuje tvarovanie lúča s časovým oneskorením, pretože je potrebné, aby smer hlavného lúča zostal nemenný s frekvenciou.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10 – 14,5 GHz)
Časové oneskorenie
Časové oneskorenie je možné zaviesť zmenou dĺžky prenosového vedenia. Rovnako ako pri fázovom posune, aj časové oneskorenie je možné zaviesť na rádiovej frekvencii (RF) alebo medzifrekvencii (IF) a takto zavedené časové oneskorenie funguje dobre v širokom frekvenčnom rozsahu. Šírka pásma časovo skenovaného poľa je však obmedzená šírkou pásma dipólov a elektrickým rozstupom medzi dipólmi. Keď sa prevádzková frekvencia zvyšuje, elektrický rozstup medzi dipólmi sa zvyšuje, čo vedie k určitému stupňu zúženia šírky lúča pri vysokých frekvenciách. Keď sa frekvencia ďalej zvyšuje, nakoniec to povedie k mriežkovým lalokom. Vo fázovanom poľe sa mriežkové laloky vyskytnú, keď smer tvarovania lúča prekročí maximálnu hodnotu hlavného lúča. Tento jav spôsobuje chyby v rozložení hlavného lúča. Preto, aby sa predišlo mriežkovým lalokom, musia mať dipóly antény vhodné rozstupy.
Váhy
Váhový vektor je komplexný vektor, ktorého amplitúdová zložka určuje úroveň bočných lalokov a šírku hlavného lúča, zatiaľ čo fázová zložka určuje uhol hlavného lúča a nulovú polohu. Fázové váhy pre úzkopásmové anténne sústavy aplikujú fázové posunovače.
RM-PA7087-43 (71 – 86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75 – 14,5 GHz)
Návrh tvarovania lúča
Antény, ktoré sa dokážu prispôsobiť rádiofrekvenčnému prostrediu zmenou svojho vyžarovacieho diagramu, sa nazývajú aktívne fázované anténne sústavy. Medzi konštrukcie tvarovania lúča môžu patriť anténne sústavy typu Butler, Blass a Wullenweber.
Butlerova matica
Butlerova matica kombinuje 90° mostík s fázovým posunom, čím sa dosahuje sektor pokrytia široký až 360°, ak je konštrukcia oscilátora a smerový diagram vhodný. Každý lúč môže byť použitý vyhradeným vysielačom alebo prijímačom, alebo jedným vysielačom alebo prijímačom ovládaným RF prepínačom. Týmto spôsobom je možné Butlerovu maticu použiť na riadenie lúča kruhového poľa.
Brahsova matica
Burrasova matica využíva prenosové vedenia a smerové väzobné členy na implementáciu formovania lúča s časovým oneskorením pre širokopásmovú prevádzku. Burrasova matica môže byť navrhnutá ako formovač lúča smerom nahor, ale kvôli použitiu odporových zakončení má vyššie straty.
Woollenweberova anténna sústava
Anténne pole Woollenweber je kruhové pole používané na zameriavanie vo vysokofrekvenčnom (HF) pásme. Tento typ anténneho poľa môže používať buď všesmerové, alebo smerové prvky a počet prvkov je zvyčajne 30 až 100, z ktorých jedna tretina je určená na postupné vytváranie vysoko smerových lúčov. Každý prvok je pripojený k rádiovému zariadeniu, ktoré dokáže riadiť amplitúdové váženie diagramu anténneho poľa pomocou goniometra, ktorý dokáže skenovať 360° takmer bez zmeny charakteristík diagramu antény. Okrem toho anténne pole vytvára lúč vyžarujúci smerom von z anténneho poľa s časovým oneskorením, čím sa dosahuje širokopásmová prevádzka.
Ak sa chcete dozvedieť viac o anténach, navštívte stránku:
Čas uverejnenia: 7. júna 2024
