Trong lĩnh vựcăng ten mảng, định hình chùm tia, còn được gọi là lọc không gian, là một kỹ thuật xử lý tín hiệu được sử dụng để truyền và nhận sóng vô tuyến không dây hoặc sóng âm theo cách có định hướng. Định hình chùm tia thường được sử dụng trong các hệ thống radar và sonar, truyền thông không dây, âm học và thiết bị y sinh. Thông thường, định hình chùm tia và quét chùm tia được thực hiện bằng cách thiết lập mối quan hệ pha giữa nguồn cấp và từng phần tử của mảng ăng-ten sao cho tất cả các phần tử truyền hoặc nhận tín hiệu theo pha theo một hướng cụ thể. Trong quá trình truyền, bộ định hình chùm tia điều khiển pha và biên độ tương đối của tín hiệu của từng máy phát để tạo ra các mẫu nhiễu mang tính xây dựng và phá hủy trên mặt sóng. Trong quá trình thu, cấu hình mảng cảm biến sẽ ưu tiên thu mẫu bức xạ mong muốn.
Công nghệ Beamforming
Beamforming là một kỹ thuật được sử dụng để điều khiển một mẫu bức xạ chùm tia theo hướng mong muốn với phản ứng cố định. Beamforming và quét chùm tia của mộtăng tenMảng có thể đạt được bằng hệ thống dịch pha hoặc hệ thống trễ thời gian.
Chuyển pha
Trong các hệ thống băng hẹp, độ trễ thời gian cũng được gọi là dịch pha. Ở tần số vô tuyến (RF) hoặc tần số trung gian (IF), việc định hình chùm tia có thể đạt được bằng cách dịch pha với bộ dịch pha ferit. Ở băng tần cơ sở, việc dịch pha có thể đạt được bằng cách xử lý tín hiệu số. Trong hoạt động băng rộng, việc định hình chùm tia trễ thời gian được ưu tiên vì cần phải làm cho hướng của chùm tia chính bất biến theo tần số.
RM-PA17731
RM-PA10145-30(10-14.5GHz)
Độ trễ thời gian
Độ trễ thời gian có thể được đưa vào bằng cách thay đổi độ dài của đường truyền. Giống như với dịch pha, độ trễ thời gian có thể được đưa vào ở tần số vô tuyến (RF) hoặc tần số trung gian (IF) và độ trễ thời gian được đưa vào theo cách này hoạt động tốt trên một dải tần rộng. Tuy nhiên, băng thông của mảng quét thời gian bị giới hạn bởi băng thông của các lưỡng cực và khoảng cách điện giữa các lưỡng cực. Khi tần số hoạt động tăng lên, khoảng cách điện giữa các lưỡng cực tăng lên, dẫn đến một mức độ thu hẹp nhất định của độ rộng chùm tia ở tần số cao. Khi tần số tăng thêm nữa, cuối cùng sẽ dẫn đến các thùy mạng. Trong một mảng pha, các thùy mạng sẽ xảy ra khi hướng tạo chùm tia vượt quá giá trị cực đại của chùm tia chính. Hiện tượng này gây ra lỗi trong việc phân phối chùm tia chính. Do đó, để tránh các thùy mạng, các lưỡng cực ăng ten phải có khoảng cách thích hợp.
Trọng lượng
Vectơ trọng số là một vectơ phức hợp có thành phần biên độ xác định mức thùy phụ và độ rộng chùm tia chính, trong khi thành phần pha xác định góc chùm tia chính và vị trí không. Trọng số pha cho các mảng băng hẹp được áp dụng bởi bộ dịch pha.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32(10,75-14,5GHz)
Thiết kế Beamforming
Ăng-ten có thể thích ứng với môi trường RF bằng cách thay đổi mẫu bức xạ của chúng được gọi là ăng-ten mảng pha chủ động. Thiết kế định hình chùm tia có thể bao gồm mảng ăng-ten ma trận Butler, ma trận Blass và Wullenweber.
Ma trận Butler
Butler Matrix kết hợp một cầu 90° với một bộ dịch pha để đạt được vùng phủ sóng rộng tới 360° nếu thiết kế dao động và mẫu định hướng phù hợp. Mỗi chùm tia có thể được sử dụng bởi một máy phát hoặc máy thu chuyên dụng, hoặc bởi một máy phát hoặc máy thu duy nhất được điều khiển bởi một công tắc RF. Theo cách này, Butler Matrix có thể được sử dụng để điều khiển chùm tia của một mảng tròn.
Ma trận Brahs
Ma trận Burras sử dụng đường truyền và bộ ghép hướng để thực hiện định hình chùm tia trễ thời gian cho hoạt động băng thông rộng. Ma trận Burras có thể được thiết kế như một bộ định hình chùm tia rộng, nhưng do sử dụng các đầu cuối điện trở nên có tổn thất cao hơn.
Mảng ăng-ten Woollenweber
Mảng ăng-ten Woollenweber là một mảng tròn được sử dụng cho các ứng dụng tìm hướng trong băng tần tần số cao (HF). Loại mảng ăng-ten này có thể sử dụng các thành phần đa hướng hoặc định hướng, và số lượng thành phần thường là từ 30 đến 100, trong đó một phần ba được dành riêng để tạo thành các chùm tia định hướng cao theo trình tự. Mỗi thành phần được kết nối với một thiết bị vô tuyến có thể điều khiển trọng số biên độ của mẫu mảng ăng-ten thông qua một máy đo góc có thể quét 360° mà hầu như không thay đổi các đặc điểm mẫu ăng-ten. Ngoài ra, mảng ăng-ten tạo thành một chùm tia bức xạ ra ngoài từ mảng ăng-ten thông qua độ trễ thời gian, do đó đạt được hoạt động băng thông rộng.
Để tìm hiểu thêm về ăng-ten, vui lòng truy cập:
Thời gian đăng: 07-06-2024
