En el campo deantenas de matrizLa formación de haz, también conocida como filtrado espacial, es una técnica de procesamiento de señales que se utiliza para transmitir y recibir ondas de radio o de sonido inalámbricas de forma direccional. La formación de haz se utiliza comúnmente en sistemas de radar y sonar, comunicaciones inalámbricas, acústica y equipos biomédicos. Normalmente, la formación de haz y el escaneo de haz se logran ajustando la relación de fase entre la alimentación y cada elemento del conjunto de antenas, de modo que todos los elementos transmitan o reciban señales en fase en una dirección específica. Durante la transmisión, el conformador de haz controla la fase y la amplitud relativa de la señal de cada transmisor para crear patrones de interferencia constructivos y destructivos en el frente de onda. Durante la recepción, la configuración del conjunto de sensores prioriza la recepción del patrón de radiación deseado.
Tecnología de formación de haces
La formación de haz es una técnica que se utiliza para dirigir un patrón de radiación de haz en la dirección deseada con una respuesta fija. La formación de haz y el escaneo de haz de un...antenaLa matriz se puede lograr mediante un sistema de cambio de fase o un sistema de retardo de tiempo.
Cambio de fase
En sistemas de banda estrecha, el retardo de tiempo también se denomina desplazamiento de fase. En radiofrecuencia (RF) o frecuencia intermedia (FI), la formación de haz se puede lograr mediante desplazamiento de fase con desfasadores de ferrita. En banda base, el desplazamiento de fase se puede lograr mediante procesamiento digital de señales. En operaciones de banda ancha, se prefiere la formación de haz con retardo temporal debido a la necesidad de que la dirección del haz principal sea invariante con la frecuencia.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Retraso de tiempo
El retardo de tiempo se puede introducir modificando la longitud de la línea de transmisión. Al igual que con el desplazamiento de fase, el retardo de tiempo se puede introducir en radiofrecuencia (RF) o frecuencia intermedia (FI), y el retardo de tiempo introducido de esta manera funciona bien en un amplio rango de frecuencias. Sin embargo, el ancho de banda del arreglo escaneado en el tiempo está limitado por el ancho de banda de los dipolos y el espaciamiento eléctrico entre ellos. Cuando la frecuencia de operación aumenta, el espaciamiento eléctrico entre los dipolos aumenta, lo que resulta en cierto grado de estrechamiento del ancho del haz a altas frecuencias. Cuando la frecuencia aumenta aún más, eventualmente dará lugar a lóbulos de rejilla. En un arreglo en fase, los lóbulos de rejilla se producirán cuando la dirección de formación del haz supere el valor máximo del haz principal. Este fenómeno causa errores en la distribución del haz principal. Por lo tanto, para evitar los lóbulos de rejilla, los dipolos de la antena deben tener un espaciamiento adecuado.
Pesos
El vector de ponderación es un vector complejo cuyo componente de amplitud determina el nivel del lóbulo lateral y el ancho del haz principal, mientras que el componente de fase determina el ángulo del haz principal y la posición nula. Las ponderaciones de fase para los arreglos de banda estrecha se aplican mediante desfasadores.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Diseño de formación de haces
Las antenas que se adaptan al entorno de radiofrecuencia modificando su diagrama de radiación se denominan antenas de matriz en fase activa. Los diseños con formación de haz pueden incluir matrices de Butler, de Blass y de Wullenweber.
Matriz de Butler
La Matriz Butler combina un puente de 90° con un desfasador para lograr un sector de cobertura de hasta 360° si el diseño del oscilador y el patrón de directividad son adecuados. Cada haz puede ser utilizado por un transmisor o receptor dedicado, o por un único transmisor o receptor controlado por un conmutador de RF. De esta manera, la Matriz Butler puede utilizarse para dirigir el haz de un arreglo circular.
Matriz de Brahs
La matriz Burras utiliza líneas de transmisión y acopladores direccionales para implementar la formación de haz con retardo temporal para operaciones de banda ancha. La matriz Burras puede diseñarse como un formador de haz de banda ancha, pero debido al uso de terminaciones resistivas, presenta mayores pérdidas.
Conjunto de antenas Woollenweber
El conjunto de antenas Woollenweber es un conjunto circular utilizado para aplicaciones de radiogoniometría en la banda de alta frecuencia (HF). Este tipo de conjunto de antenas puede utilizar elementos omnidireccionales o direccionales, y su número suele ser de 30 a 100, de los cuales un tercio se dedica a la formación secuencial de haces altamente direccionales. Cada elemento está conectado a un dispositivo de radio que controla la ponderación de amplitud del diagrama del conjunto de antenas mediante un goniómetro que puede escanear 360° prácticamente sin cambios en las características del diagrama. Además, el conjunto de antenas forma un haz que irradia hacia afuera mediante retardo de tiempo, lo que permite un funcionamiento de banda ancha.
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Hora de publicación: 07-jun-2024
