No campo deantenas de matriz, Beamforming, tamén coñecido como filtrado espacial, é unha técnica de procesamento de sinal que se utiliza para transmitir e recibir ondas de radio ou ondas sonoras sen fíos de forma direccional. A formación de feixe úsase habitualmente en sistemas de radar e sonar, comunicacións sen fíos, acústica e equipos biomédicos. Normalmente, a formación de feixe e a exploración de feixe realízanse establecendo a relación de fase entre a alimentación e cada elemento da matriz de antenas para que todos os elementos transmitan ou reciban sinais en fase nunha dirección específica. Durante a transmisión, o formador de feixe controla a fase e a amplitude relativa do sinal de cada transmisor para crear patróns de interferencia construtivos e destrutivos na fronte de onda. Durante a recepción, a configuración da matriz de sensores prioriza a recepción do patrón de radiación desexado.
Tecnoloxía de Beamforming
Beamforming é unha técnica que se usa para dirixir un patrón de radiación do feixe na dirección desexada cunha resposta fixa. Beamforming e escaneo de feixe de anantenaA matriz pódese conseguir mediante un sistema de cambio de fase ou un sistema de retardo de tempo.
Cambio de fase
Nos sistemas de banda estreita, o retardo de tempo tamén se denomina cambio de fase. en radiofrecuencia (RF) ou frecuencia intermedia (IF), a formación de feixe pódese conseguir mediante o cambio de fase con desfasadores de ferrita. Na banda base, o cambio de fase pódese conseguir mediante o procesamento de sinal dixital. No funcionamento de banda ancha, prefírese a formación de feixe con retardo de tempo debido á necesidade de facer que a dirección do feixe principal sexa invariante coa frecuencia.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Desfase de tempo
O atraso temporal pódese introducir cambiando a lonxitude da liña de transmisión. Do mesmo xeito que co cambio de fase, o retardo de tempo pódese introducir en radiofrecuencia (RF) ou frecuencia intermedia (IF), e o retardo de tempo introducido deste xeito funciona ben nun amplo rango de frecuencias. Non obstante, o ancho de banda da matriz explorada no tempo está limitado polo ancho de banda dos dipolos e pola separación eléctrica entre os dipolos. Cando a frecuencia de funcionamento aumenta, o espazamento eléctrico entre os dipolos aumenta, o que provoca un certo grao de estreitamento do ancho do feixe a altas frecuencias. Cando a frecuencia aumenta aínda máis, eventualmente levará a lóbulos de reixa. Nunha matriz en fases, os lóbulos de reixa produciranse cando a dirección de formación do feixe excede o valor máximo do feixe principal. Este fenómeno provoca erros na distribución do feixe principal. Polo tanto, para evitar os lóbulos de reixa, os dipolos da antena deben ter un espazo adecuado.
Pesos
O vector peso é un vector complexo cuxa compoñente de amplitude determina o nivel do lóbulo lateral e a anchura do feixe principal, mentres que a compoñente de fase determina o ángulo do feixe principal e a posición nula. Os pesos de fase para matrices de banda estreita aplícanse mediante desfasadores.
RM-PA7087-43 (71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Deseño de Beamforming
As antenas que poden adaptarse ao ambiente de RF cambiando o seu patrón de radiación chámanse antenas de matriz de fase activa. Os deseños de formación de feixe poden incluír matriz Butler, matriz Blass e matrices de antenas Wullenweber.
Butler Matrix
O Butler Matrix combina unha ponte de 90 ° cun cambiador de fase para lograr un sector de cobertura tan amplo como 360 ° se o deseño do oscilador e o patrón de directividade son apropiados. Cada feixe pode ser usado por un transmisor ou receptor dedicado, ou por un único transmisor ou receptor controlado por un interruptor de RF. Deste xeito, a Butler Matrix pódese usar para dirixir o feixe dunha matriz circular.
Matriz de Brahs
A matriz de Burras usa liñas de transmisión e acopladores direccionais para implementar a formación de feixe con retardo de tempo para o funcionamento de banda ancha. A matriz de Burras pode deseñarse como un formador de feixe lateral, pero debido ao uso de terminacións resistivas, ten maiores perdas.
Matriz de antenas Woollenweber
A matriz de antenas Woollenweber é unha matriz circular utilizada para aplicacións de localización na banda de alta frecuencia (HF). Este tipo de matriz de antenas pode usar elementos omnidireccionais ou direccionais, e o número de elementos é xeralmente de 30 a 100, dos cales un terzo dedícase a formar secuencialmente feixes altamente direccionais. Cada elemento está conectado a un dispositivo de radio que pode controlar a ponderación da amplitude do patrón da matriz de antenas a través dun goniómetro que pode escanear 360° sen case ningún cambio nas características do patrón da antena. Ademais, a matriz de antenas forma un feixe que irradia cara a fóra desde a matriz de antenas a través do retardo de tempo, logrando así un funcionamento de banda ancha.
Para obter máis información sobre as antenas, visite:
Hora de publicación: 07-06-2024
