Op het gebied vanarray-antennesBeamforming, ook wel bekend als ruimtelijke filtering, is een signaalverwerkingstechniek die wordt gebruikt om draadloze radiogolven of geluidsgolven directioneel te verzenden en te ontvangen. Beamforming wordt veel gebruikt in radar- en sonarsystemen, draadloze communicatie, akoestiek en biomedische apparatuur. Doorgaans worden beamforming en beamscanning bereikt door de faseverhouding tussen de feed en elk element van de antenne-array zo in te stellen dat alle elementen signalen in fase in een specifieke richting verzenden of ontvangen. Tijdens de transmissie regelt de beamformer de fase en relatieve amplitude van het signaal van elke zender om constructieve en destructieve interferentiepatronen op het golffront te creëren. Tijdens de ontvangst geeft de configuratie van de sensorarray prioriteit aan de ontvangst van het gewenste stralingspatroon.
Beamforming-technologie
Beamforming is een techniek die wordt gebruikt om een stralingspatroon in een gewenste richting te sturen met een vaste respons. Beamforming en beamscanning van eenantenneDe matrix kan worden bereikt door een faseverschuivingssysteem of een tijdvertragingssysteem.
Faseverschuiving
In smalbandsystemen wordt tijdvertraging ook wel faseverschuiving genoemd. Bij radiofrequentie (RF) of tussenliggende frequentie (IF), kan beamforming worden bereikt door faseverschuiving met ferriet faseverschuivingen. In de basisband kan faseverschuiving worden bereikt door digitale signaalverwerking. Bij breedbandgebruik heeft tijdvertragende beamforming de voorkeur vanwege de noodzaak om de richting van de hoofdbundel invariant te maken met de frequentie.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Tijdsvertraging
Tijdvertraging kan worden geïntroduceerd door de lengte van de transmissielijn te wijzigen. Net als bij faseverschuiving kan tijdvertraging worden geïntroduceerd bij radiofrequentie (RF) of middenfrequentie (IF), en de op deze manier geïntroduceerde tijdvertraging werkt goed over een breed frequentiebereik. De bandbreedte van de tijdgescande array wordt echter beperkt door de bandbreedte van de dipolen en de elektrische afstand tussen de dipolen. Wanneer de bedrijfsfrequentie toeneemt, neemt de elektrische afstand tussen de dipolen toe, wat resulteert in een zekere mate van vernauwing van de bundelbreedte bij hoge frequenties. Naarmate de frequentie verder toeneemt, zal dit uiteindelijk leiden tot roosterlobben. In een fasegestuurde array zullen roosterlobben ontstaan wanneer de bundelvormingsrichting de maximale waarde van de hoofdbundel overschrijdt. Dit fenomeen veroorzaakt fouten in de distributie van de hoofdbundel. Om roosterlobben te voorkomen, moeten de antennedipolen daarom een geschikte afstand hebben.
Gewichten
De gewichtsvector is een complexe vector waarvan de amplitudecomponent het zijlobniveau en de breedte van de hoofdbundel bepaalt, terwijl de fasecomponent de hoek en nulpositie van de hoofdbundel bepaalt. De fasegewichten voor smalbandige arrays worden toegepast door faseverschuivingen.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Beamforming-ontwerp
Antennes die zich kunnen aanpassen aan de RF-omgeving door hun stralingspatroon te veranderen, worden actieve phased array-antennes genoemd. Beamforming-ontwerpen kunnen Butler-matrix-, Blass-matrix- en Wullenweber-antenne-arrays omvatten.
Butler Matrix
De Butler Matrix combineert een 90°-brug met een faseverschuiver om een dekkingsgebied tot wel 360° te bereiken, mits het oscillatorontwerp en het richtingspatroon geschikt zijn. Elke bundel kan worden gebruikt door een specifieke zender of ontvanger, of door een enkele zender of ontvanger die wordt aangestuurd door een RF-schakelaar. Op deze manier kan de Butler Matrix worden gebruikt om de bundel van een cirkelvormige array te sturen.
Brahs Matrix
De Burras-matrix maakt gebruik van transmissielijnen en richtkoppelaars om tijdvertraagde beamforming te implementeren voor breedbandgebruik. De Burras-matrix kan worden ontworpen als een broadside beamformer, maar door het gebruik van resistieve afsluitingen heeft deze hogere verliezen.
Woollenweber antenne-array
De Woollenweber-antenne-array is een cirkelvormige array die wordt gebruikt voor richtingsbepaling in de hoogfrequente (HF) band. Dit type antenne-array kan zowel omnidirectionele als directionele elementen gebruiken, en het aantal elementen varieert doorgaans van 30 tot 100, waarvan een derde is bedoeld voor het sequentieel vormen van zeer directionele bundels. Elk element is verbonden met een radioapparaat dat de amplitudeweging van het antenne-arraypatroon kan regelen via een goniometer die 360° kan scannen zonder de kenmerken van het antennepatroon te veranderen. Bovendien vormt de antenne-array een bundel die met tijdvertraging naar buiten straalt, waardoor breedbandwerking mogelijk is.
Voor meer informatie over antennes kunt u terecht op:
Plaatsingstijd: 07-06-2024
