En el campo deantenas de matriz, la formación de haces, también conocida como filtrado espacial, es una técnica de procesamiento de señales que se utiliza para transmitir y recibir ondas de radio u ondas de sonido inalámbricas de manera direccional.La formación de haces se utiliza comúnmente en sistemas de radar y sonar, comunicaciones inalámbricas, acústica y equipos biomédicos.Normalmente, la formación de haces y el escaneo de haces se logran estableciendo 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 formador 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 haces es una técnica que se utiliza para dirigir un patrón de radiación de un haz en una dirección deseada con una respuesta fija.Beamforming y escaneo de haces de unantenaLa matriz se puede lograr mediante un sistema de cambio de fase o un sistema de retardo de tiempo.
Cambio de fase
En los sistemas de banda estrecha, el retardo de tiempo también se denomina cambio de fase.En radiofrecuencia (RF) o frecuencia intermedia (IF), la formación del haz se puede lograr mediante desfase con desfasadores de ferrita.En banda base, el cambio de fase se puede lograr mediante procesamiento de señal digital.En el funcionamiento de banda ancha, se prefiere la formación del haz con retardo de tiempo debido a la necesidad de hacer que la dirección del haz principal sea invariante con la frecuencia.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
retraso de tiempo
Se puede introducir un retraso de tiempo cambiando la longitud de la línea de transmisión.Al igual que con el cambio de fase, el retardo de tiempo se puede introducir en radiofrecuencia (RF) o frecuencia intermedia (IF), y el retardo de tiempo introducido de esta manera funciona bien en un amplio rango de frecuencia.Sin embargo, el ancho de banda de la matriz escaneada en el tiempo está limitado por el ancho de banda de los dipolos y el espaciado eléctrico entre los dipolos.Cuando aumenta la frecuencia de funcionamiento, aumenta la separación eléctrica entre los dipolos, lo que da como resultado un cierto grado de estrechamiento del ancho del haz a altas frecuencias.Cuando la frecuencia aumenta aún más, eventualmente conducirá a lóbulos enrejados.En una matriz en fase, los lóbulos de rejilla se producirán cuando la dirección de formación del haz exceda el valor máximo del haz principal.Este fenómeno provoca errores en la distribución del haz principal.Por lo tanto, para evitar lóbulos enrejados, los dipolos de la antena deben tener una separación adecuada.
Pesos
El vector de peso 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.Los pesos de fase para conjuntos de banda estrecha se aplican mediante desfasadores.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Diseño de formación de haces
Las antenas que pueden adaptarse al entorno de RF cambiando su patrón de radiación se denominan antenas activas en fase.Los diseños de formación de haces pueden incluir conjuntos de antenas de matriz Butler, matriz Blass y Wullenweber.
Matriz de mayordomo
Butler Matrix 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 apropiados.Cada haz puede ser utilizado por un transmisor o receptor dedicado, o por un solo transmisor o receptor controlado por un interruptor de RF.De esta manera, Butler Matrix se puede utilizar para dirigir el haz de una matriz circular.
Matriz de Brahs
La matriz de Burras utiliza líneas de transmisión y acopladores direccionales para implementar la formación de haces con retardo de tiempo para el funcionamiento de banda ancha.La matriz de Burras puede diseñarse como un formador de haz lateral, pero debido al uso de terminaciones resistivas, tiene mayores pérdidas.
Conjunto de antenas Woollenweber
El conjunto de antenas Woollenweber es un conjunto circular que se utiliza para aplicaciones de radiogoniometría en la banda de alta frecuencia (HF).Este tipo de conjunto de antenas puede utilizar elementos omnidireccionales o direccionales, y el número de elementos es generalmente de 30 a 100, de los cuales un tercio se dedica a formar secuencialmente haces altamente direccionales.Cada elemento está conectado a un dispositivo de radio que puede controlar la ponderación de amplitud del patrón del conjunto de antenas a través de un goniómetro que puede escanear 360° casi sin cambios en las características del patrón de antena.Además, el conjunto de antenas forma un haz que irradia hacia afuera desde el conjunto de antenas mediante un retardo de tiempo, consiguiendo así un funcionamiento de banda ancha.
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Hora de publicación: 07-jun-2024
