No campo deantenas de matrizA formación de feixes, tamén coñecida como filtrado espacial, é unha técnica de procesamento de sinais que se emprega para transmitir e recibir ondas de radio sen fíos ou ondas sonoras de maneira direccional. A formación de feixes úsase habitualmente en sistemas de radar e sonar, comunicacións sen fíos, acústica e equipos biomédicos. Normalmente, a formación de feixes e a exploración de feixes 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 feixes 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 formación de feixes
A formación de feixes é unha técnica empregada para dirixir un patrón de radiación de feixe cara a unha dirección desexada cunha resposta fixa. A formación de feixes e a exploración de feixes dunantenaA matriz pódese conseguir mediante un sistema de desprazamento de fase ou un sistema de retardo temporal.
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 desprazamento de fase con desprazadores de fase de ferrita. Na banda base, o desprazamento de fase pódese conseguir mediante procesamento dixital de sinal. 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 temporal
O retardo de tempo 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 de exploración temporal está limitado polo ancho de banda dos dipolos e o espazado eléctrico entre os dipolos. Cando a frecuencia de funcionamento aumenta, o espazado eléctrico entre os dipolos aumenta, o que resulta nun certo grao de estreitamento do ancho do feixe a altas frecuencias. Cando a frecuencia aumenta aínda máis, acabará por dar lugar a lóbulos de reixa. Nunha matriz en fase, os lóbulos de reixa ocorrerán cando a dirección de formación do feixe supere 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 espazado axeitado.
Pesos
O vector de pesos é un vector complexo cuxo compoñente de amplitude determina o nivel do lóbulo lateral e a anchura do feixe principal, mentres que o compoñente de fase determina o ángulo do feixe principal e a posición nula. Os pesos de fase para as matrices de banda estreita aplícanse mediante desfasadores.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Deseño de formación de feixes
As antenas que se poden adaptar ao ambiente de radiofrecuencia cambiando o seu patrón de radiación denomínanse antenas de matriz en fase activa. Os deseños de formación de feixe poden incluír matrices de antenas de matriz de Butler, matriz de Blass e matrices de antenas de Wullenweber.
Matriz de Butler
A matriz de Butler combina unha ponte de 90° cun cambiador de fase para conseguir un sector de cobertura de ata 360° se o deseño do oscilador e o patrón de directividade son axeitados. Cada feixe pode ser empregado por un transmisor ou receptor dedicado ou por un único transmisor ou receptor controlado por un interruptor de RF. Deste xeito, a matriz de Butler pode empregarse para dirixir o feixe dunha matriz circular.
Matriz de Brah
A matriz de Burras emprega liñas de transmisión e acopladores direccionais para implementar a formación de feixes con retardo temporal para o funcionamento de banda ancha. A matriz de Burras pódese deseñar como un formador de feixes de banda ancha, pero debido ao uso de terminacións resistivas, ten maiores perdas.
Matriz de antenas Woollenweber
A matriz de antenas Woollenweber é unha matriz circular que se emprega para aplicacións de radiogoniometría na banda de alta frecuencia (HF). Este tipo de matriz de antenas pode empregar elementos omnidireccionais ou direccionais, e o número de elementos adoita ser de 30 a 100, dos cales un terzo se dedica á formación secuencial de 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 mediante un goniómetro que pode escanear 360° case sen cambios nas características do patrón da antena. Ademais, a matriz de antenas forma un feixe que irradia cara a fóra desde a matriz de antenas mediante un retardo de tempo, conseguindo así un funcionamento de banda ancha.
Para saber máis sobre antenas, visita:
Data de publicación: 07-06-2024
