Op het gebied vanarray-antennesBeamforming, ook wel ruimtelijke filtering genoemd, is een signaalverwerkingstechniek die wordt gebruikt om draadloze radiogolven of geluidsgolven op een directionele manier te verzenden en te ontvangen.Beamforming wordt vaak gebruikt in radar- en sonarsystemen, draadloze communicatie, akoestiek en biomedische apparatuur.Meestal worden bundelvorming en bundelscanning tot stand gebracht door de faserelatie tussen de voeding 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 controleert 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 sensorarrayconfiguratie prioriteit aan de ontvangst van het gewenste stralingspatroon.
Beamforming-technologie
Beamforming is een techniek die wordt gebruikt om een bundelstralingspatroon met een vaste respons in een gewenste richting te sturen.Beamforming en beamscanning van eenantennearray kan worden bereikt door een faseverschuivingssysteem of een tijdvertragingssysteem.
Faseverschuiving
In smalbandsystemen wordt tijdvertraging ook wel faseverschuiving genoemd.Op radiofrequentie (RF) of middenfrequentie (IF), kan bundelvorming worden bereikt door faseverschuiving met ferrietfaseverschuivers.Bij de basisband kan faseverschuiving worden bereikt door digitale signaalverwerking.Bij breedbandwerking heeft tijdvertraging van bundelvorming de voorkeur vanwege de noodzaak om de richting van de hoofdbundel onveranderlijk te maken met de frequentie.
RM-PA17731
RM-PA10145-30(10-14,5GHz)
Tijdsvertraging
Tijdvertraging kan worden geïntroduceerd door de lengte van de transmissielijn te wijzigen.Net als bij faseverschuiving kan tijdsvertraging worden geïntroduceerd bij radiofrequentie (RF) of middenfrequentie (IF), en de op deze manier geïntroduceerde tijdsvertraging werkt goed over een breed frequentiebereik.De bandbreedte van de in de tijd gescande array wordt echter beperkt door de bandbreedte van de dipolen en de elektrische afstand tussen de dipolen.Wanneer de werkfrequentie toeneemt, neemt de elektrische afstand tussen de dipolen toe, wat resulteert in een zekere mate van vernauwing van de bundelbreedte bij hoge frequenties.Wanneer de frequentie verder toeneemt, zal dit uiteindelijk leiden tot roosterlobben.In een phased array zullen roosterlobben optreden wanneer de bundelvormingsrichting de maximale waarde van de hoofdbundel overschrijdt.Dit fenomeen veroorzaakt fouten in de verdeling van het grootlicht.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 van de hoofdbundel en de nulpositie bepaalt.De fasegewichten voor smalbandarrays worden toegepast door faseverschuivers.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32(10,75-14,5GHz)
Straalvormend 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.
Butlermatrix
De Butler Matrix combineert een brug van 90° met een faseverschuiver om een dekkingssector tot wel 360° te bereiken als het oscillatorontwerp en het richtingspatroon geschikt zijn.Elke straal kan worden gebruikt door een speciale zender of ontvanger, of door een enkele zender of ontvanger die wordt bestuurd door een RF-schakelaar.Op deze manier kan de Butler Matrix worden gebruikt om de straal van een cirkelvormige array te sturen.
Brah's Matrix
De Burras-matrix maakt gebruik van transmissielijnen en directionele koppelaars om tijdvertragende bundelvorming voor breedbandgebruik te implementeren.De Burras-matrix kan worden ontworpen als een breedtebundelvormer, maar heeft door het gebruik van resistieve aansluitingen hogere verliezen.
Woollenweber antenne-array
De Woollenweber-antenne-array is een cirkelvormige array die wordt gebruikt voor richtingzoektoepassingen in de hoge frequentieband (HF).Dit type antenne-array kan gebruik maken van omnidirectionele of directionele elementen, en het aantal elementen bedraagt doorgaans 30 tot 100, waarvan een derde bestemd is voor het sequentieel vormen van zeer gerichte bundels.Elk element is verbonden met een radioapparaat dat de amplitudeweging van het antenne-arraypatroon kan regelen via een goniometer die 360° kan scannen met vrijwel geen verandering in de kenmerken van het antennepatroon.Bovendien vormt de antenne-array een straal die door middel van tijdsvertraging naar buiten straalt vanuit de antenne-array, waardoor breedbandwerking wordt bereikt.
Voor meer informatie over antennes kunt u terecht op:
Posttijd: 07-jun-2024
