AlallaryhmäantennitSäteenmuodostus, joka tunnetaan myös nimellä spatiaalinen suodatus, on signaalinkäsittelytekniikka, jota käytetään langattomien radioaaltojen tai ääniaaltojen lähettämiseen ja vastaanottamiseen suunnatusti. Säteenmuodostusta käytetään yleisesti tutka- ja kaikuluotainjärjestelmissä, langattomassa viestinnässä, akustiikassa ja biolääketieteellisissä laitteissa. Tyypillisesti säteenmuodostus ja säteen skannaus suoritetaan asettamalla vaihesuhde syötön ja antenniryhmän kunkin elementin välillä siten, että kaikki elementit lähettävät tai vastaanottavat signaaleja vaiheessa tiettyyn suuntaan. Lähetyksen aikana säteenmuodostaja ohjaa kunkin lähettimen signaalin vaihetta ja suhteellista amplitudia luodakseen konstruktiivisia ja destruktiivisia interferenssikuvioita aaltorintamalle. Vastaanoton aikana anturiryhmän kokoonpano priorisoi halutun säteilykuvion vastaanottamisen.
Säteenmuodostustekniikka
Säteenmuodostus on tekniikka, jota käytetään säteen säteilykuvion ohjaamiseen haluttuun suuntaan kiinteällä vasteella. Säteenmuodostus ja säteen skannausantenniryhmä voidaan saavuttaa vaihesiirtojärjestelmällä tai aikaviivejärjestelmällä.
Vaihesiirto
Kapeakaistaisissa järjestelmissä aikaviivettä kutsutaan myös vaihesiirroksi. Radiotaajuudella (RF) tai välitaajuudella (IF), keilanmuodostus voidaan saavuttaa vaihesiirrolla ferriittisillä vaiheensiirtimillä. Peruskaistalla vaihesiirto voidaan saavuttaa digitaalisella signaalinkäsittelyllä. Laajakaistatoiminnassa viiveellä toimivaa keilanmuodostusta suositellaan, koska pääsäteen suunnan on oltava invariantti taajuuden suhteen.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10–14,5 GHz)
Viive
Aikaviive voidaan aiheuttaa muuttamalla siirtolinjan pituutta. Kuten vaihesiirrossa, aikaviive voidaan aiheuttaa radiotaajuudella (RF) tai välitaajuudella (IF), ja tällä tavalla aikaansaatu aikaviive toimii hyvin laajalla taajuusalueella. Aikaskannatun antenniryhmän kaistanleveyttä rajoittavat kuitenkin dipolien kaistanleveys ja dipolien välinen sähköinen etäisyys. Kun toimintataajuus kasvaa, dipolien välinen sähköinen etäisyys kasvaa, mikä johtaa säteen leveyden tiettyyn kaventumiseen korkeilla taajuuksilla. Kun taajuus kasvaa edelleen, se johtaa lopulta hilalohkoihin. Vaiheistetussa antenniryhmässä hilalohkoja esiintyy, kun säteenmuodostussuunta ylittää pääsäteen maksimiarvon. Tämä ilmiö aiheuttaa virheitä pääsäteen jakautumisessa. Siksi hilalohkojen välttämiseksi antennidipolien välillä on oltava sopiva etäisyys.
Painot
Painotusvektori on kompleksinen vektori, jonka amplitudikomponentti määrittää sivukeilan tason ja pääkeilan leveyden, kun taas vaihekomponentti määrittää pääkeilan kulman ja nollapisteen. Kapeakaistaisten radioantennien vaihepainotukset syötetään vaiheensiirtimillä.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
Säteenmuodostuksen suunnittelu
Antenneja, jotka pystyvät sopeutumaan radiotaajuusympäristöön muuttamalla säteilykuviotaan, kutsutaan aktiivisiksi vaiheistetuiksi ryhmäantenneiksi. Säteenmuodostusrakenteisiin voivat kuulua Butler-matriisi-, Blass-matriisi- ja Wullenweber-antenniryhmät.
Butler-matriisi
Butler-matriisi yhdistää 90° sillan ja vaiheensiirtimen saavuttaakseen jopa 360°:n peittoalueen, jos oskillaattorin suunnittelu ja suuntakuvio ovat sopivia. Kutakin sädettä voi käyttää erillinen lähetin tai vastaanotin tai yksi RF-kytkimellä ohjattu lähetin tai vastaanotin. Tällä tavoin Butler-matriisia voidaan käyttää ympyränmuotoisen antenniryhmän säteen ohjaamiseen.
Brahsin matriisi
Burras-matriisi käyttää siirtolinjoja ja suuntakytkimiä toteuttaakseen viiveellä toimivan keilanmuodostuksen laajakaistatoimintaa varten. Burras-matriisi voidaan suunnitella myös kylkisuuntaiseksi keilanmuodostajaksi, mutta resistiivisten päätteiden käytön vuoksi sillä on suuremmat häviöt.
Woollenweber-antenniryhmä
Woollenweber-antenniryhmä on pyöreä ryhmä, jota käytetään suunnistukseen korkeataajuusalueella (HF). Tämän tyyppisessä antenniryhmässä voidaan käyttää joko monisuuntaisia tai suuntaavia elementtejä, ja elementtien lukumäärä on yleensä 30–100, joista yksi kolmasosa on tarkoitettu muodostamaan peräkkäin erittäin suuntaavia keiloja. Jokainen elementti on kytketty radiolaitteeseen, joka voi ohjata antenniryhmän kuvion amplitudipainotusta goniometrin avulla, joka voi skannata 360° lähes muuttumatta antennin kuvion ominaisuuksissa. Lisäksi antenniryhmä muodostaa säteen, joka säteilee antenniryhmästä ulospäin aikaviiveellä, jolloin saavutetaan laajakaistainen toiminta.
Lisätietoja antenneista saat osoitteesta:
Julkaisun aika: 7. kesäkuuta 2024
