Antenų masyvas: dizainas, veikimas, tipai ir pritaikymas

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Antena yra specializuotas įrenginys, galintis skleisti tam tikrą energijos kiekį tam tikra kryptimi, kad būtų geresnis išvesties perdavimas. Kad išvestis būtų efektyvesnė, prie jo pridedami dar keli antenos elementai, žinomi kaip antenos matricos. Viena antena turi gerą kryptingumą, tačiau šiek tiek nepavyksta perduoti signalo į imtuvą su nuostoliais, todėl naudojama antenos matrica. Taigi tiek daug programų mums reikia antenos su itin aukštomis direktyvinėmis charakteristikomis, kurias galima pagerinti padidinus antenos elektrinį dydį. Norint padidinti antenos matmenis nedidinant atskirų elementų dydžio, reikia suformuoti antenos matricos elementus. Šiame straipsnyje aptariama apžvalga antenos matrica – tipai ir jų darbas su programomis.


Kas yra antenos masyvas?

Antenos matricos apibrėžimas yra; grupė antenų, kurios yra išdėstytos taip, kad sudarytų vieną anteną, kuri generuotų spinduliavimo modelius, bet negeneruotų atskirų antenų. Taigi antenų rinkinys dirbs kartu, kad perduotų arba priimtų radijo signalus. Šios antenos projektavimas ir priežiūra yra ekonomiški, nes kiekviena antena yra mažesnė. Antenos matricos schema parodyta žemiau.



  Antenų masyvas
Antenų masyvas

Konfigūruojant antenos matricą reikia nurodyti tinkamą atstumą ir fazę. Kai antenos perduoda signalą labai dideliu atstumu, tada reikėjo, kad jos turėtų turėti didelį direktyvinį stiprinimą, nes signalas deformuojasi ir iškraipo perduodant iš vieno galo į kitą. Nors viena antena siunčia gerą kryptį, ji negali perduoti signalo iš siųstuvo į imtuvą be nuostolių. Taigi tai yra pagrindinė antenos masyvo naudojimo priežastis.

Antenos masyvo dizainas

Antenų matrica suprojektuota išdėstant kelias antenas, kad būtų sukurta viena sistema, užtikrinanti didelį direktyvinį stiprinimą. Antenos masyve turi būti išdėstytos tinkamai ir tinkamoje fazėje, kad kiekvienos antenos, esančios ta pačia kryptimi, nepriklausomas indėlis būtų sumuojamas, o ramybėje visomis kitomis kryptimis jis būtų panaikintas. Toks išdėstymas pagerina sistemos kryptingumą. Kai visos sistemos antenos yra išdėstytos tiesia linija, tai vadinama linijine antenų matrica.



  Antenos masyvo dizainas
Antenos masyvo dizainas

Antenos matrica veikia

Antenos matrica yra įvairių antenos elementų rinkinys. Paprastai kelių elementų matricoje naudojama pusės bangos dipolio antena. Ši antena turi įvairiakryptį spinduliuotės modelį, todėl bangos skleidžiamos plačiu kampu. Siekiant pagerinti šių antenų gebėjimą skleisti ypač viena kryptimi, šios antenos tiesiog išdėstomos matricos forma tinkamais atstumais. Šios matricos tuo pačiu metu sužadinamos, tiekiant srovę atitinkama faze.

Paprastai antenų masyve srovės skirtinguose antenos elementuose yra fazės, jei jos pasiekia didžiausią vertę tekėdamas panašia kryptimi tuo pačiu metu. Taigi, kai antenos elementai tiekiami tinkama faze iš kiekvieno masyvo elemento, sferinės bangos yra uždėtos dėl trukdžių ir sukuria radijo bangą. Čia sistemoje trukdžiai gali būti konstruktyvūs (arba) destruktyvūs ir visiškai priklauso nuo elementų spinduliuojamų bangų.

  PCBWay

Dėl to, jei antenos elementų skleidžiamos bangos yra fazėje, jos pridedamos naudingai, todėl padidėja spinduliavimo galia. Tuo tarpu, jei atskirų elementų skleidžiamos bangos nėra fazėje, jos pridedamos destruktyviai, kad viena kitą panaikintų. Taigi tai gali sumažinti spinduliuojamą galią.

Tokiu būdu masyvo elementų skleidžiama spinduliuotė yra fazė ir sumuojasi, kad būtų sukurtas kryptingas spindulys, kurio stiprumas yra didžiausias ir gali nukeliauti labai ilgus atstumus. Taigi antenos matricos teikiamas spinduliuotės modelis turi pagrindinę skiltį, kuri nurodo stiprų spindulį viena kryptimi. Padidinus elementų skaičių masyve, pagrindinė skiltis susiaurėja, o mažesnės šoninės skiltys nurodo antenos teikiamo stiprinimo padidėjimą.

Antenų masyvo tipai

Matricos antenos skirstomos į keturis tipus: plačiašakės, galinės ugnies, kolinearinės ir parazitinės antenos, kurių kiekvienas tipas aptariamas toliau.

Plačiakampio antenos masyvas

Plačiakampio antenos matricos išdėstymas parodytas žemiau, kur įvairūs identiški elementai yra lygiagrečiai išdėstyti išilgai antenos ašies linijos. Šio tipo išdėstymo atveju elementai yra išdėstyti horizontaliai, lygiaverčiu atstumu vienas nuo kito ir kiekvienas elementas maitinamas panašios fazės ir dydžio srove.

Kai šio išdėstymo elementai bus įjungiami, didžiausia spinduliuotė bus išspinduliuojama iš plačiosios pusės, o tai reiškia įprastą kryptį į matricos ašį, o tam tikras spinduliuotės kiekis bus skleidžiamas iš kitų krypčių. Taigi jis suteikia dvikryptį spinduliuotės modelį, nes spinduliuoja abiem kryptimis išilgai plataus šono. Todėl šiame išdėstyme spinduliavimo krypties principas yra bendras masyvo ašiai ir elemento padėties plokštumai. Plačiakampio antenos matricos spinduliavimo modelis parodytas žemiau.

  Plačiakampio antenos masyvas
Plačiakampio antenos masyvas

Plačiakampio antenos matricos spinduliavimo modelis yra vertikalus, nes elemento išlygiavimas yra horizontalus.

Jei norime pakeisti spinduliavimo modelį iš dvikrypčio į vienkryptį, panašus masyvas turi būti išdėstytas λ/4 atstumu už šios antenos matricos ir sužadinti replikų matricą srove, turinčia 90° fazės laidą. Paprastai šio išdėstymo elementų skaičius priklauso nuo laisvos vietos, atsižvelgiant į sąnaudas ir pluošto plotį, o masyvo ilgis yra nuo 2 λ iki 10 λ. Paprastai šios antenos yra naudojamos užsienio transliavimo sistemose.

End-Fire antenų masyvas

Galinės ugnies antenos matricos išdėstymas yra toks pat, kaip ir plačiajuosčio įrenginio elementai, tačiau pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų konfigūracijų yra sužadinimo būdas. Šiuo atveju elementai paprastai tiekiami nefaze 180° kampu, o plačiajuosčio įrenginio atveju kiekvienas elementas tiekiamas panašios fazės srove. Tokiu būdu didžiausia spinduliuotė pasiekiama išilgai masyvo ašies.

Taigi, norint gauti vienkryptį spinduliuotės modelį, šis pilnas identiškų elementų išdėstymas tiesiog įjungiamas lygiavertės amplitudės srove, tačiau fazė nuolat keičiasi išilgai linijos. Taigi galima teigti, kad galutinio ugnies matrica sukuria vienakryptį spinduliuotės modelį pagal didžiausią spinduliuotę, atsirandančią per antenos matricos ašį.

  Pabaigos gaisro tipo diagrama
Pabaigos gaisro tipo diagrama

Pirmiau pateiktoje spinduliuotės modelio diagramoje pagrindinis atstumas tarp elementų šiame išdėstyme paprastai suprantamas kaip λ/4 (arba) 3λ/4. Taigi šios matricos dažniausiai naudojamos tiesioginiam ryšiui ir yra tinkamos aukšto, vidutinio ir žemo dažnio diapazonams.

Kolinearinis masyvas

Kolinearinėje matricoje antenos elementai yra tiesiog išdėstyti vienoje linijoje nuo vieno galo iki kito, o tai reiškia vienas po kito. Taigi šis išdėstymas gali būti horizontalios arba vertikalios orientacijos. Žemiau parodytas kolinearinis masyvas su horizontaliu išdėstymu.

Visiems antenos elementams sužadinimas suteikiamas vienodo fazės ir dydžio srovėmis į visus elementus. Panašiai kaip plačiajuostė matrica, ji taip pat suteikia spinduliuotę įprasta kryptimi į antenos matricos ašį. Taigi, kolinearinio matricos spinduliavimo modelis yra šiek tiek susijęs su plačiajuosčio antenos matrica.

Šis išdėstymas paprasčiausiai suteikia didžiausią stiprinimą, kai elementai yra 0,3–0,5 λ atstumu, tačiau tai gali sukelti konstrukcinių ir maitinimo problemų antenos matricoje. Taigi, elementai yra išdėstyti arčiau vienas kito.

  Collinear antenų masyvas
Collinear antenų masyvas

Kolinearinio matricos spinduliavimo modelis parodytas aukščiau. Čia reikia pažymėti, kad didėjant masyvo ilgiui, didėja ir kryptingumas. Paprastai naudojamas dviejų elementų kolinearinis masyvas, nes jis palaiko kelių juostų veikimą, tačiau kartais kai kurios programos naudoja plačiajuosčio, galinio ugnies ir kolinearinio matricos derinį, nes tai padidina kryptingumą ir stiprinimą iki labai didelio diapazono.

Parazitinis masyvas

Kelių elementų matricos, tokios kaip parazitinės antenos elementai, yra išdėstytos parazitiškai, o tai užtikrina maksimalų krypties stiprinimą nepaduodant kiekvieno masyvo elemento. Toks išdėstymas tiesiog padeda išspręsti tiekimo linijos problemą, nes nesuteikia tiesioginio sužadinimo kiekvienam antenos matricos elementui. Parazitinės antenos išdėstymas parodytas žemiau.

Elementai, kurie nėra tiesiogiai maitinami, yra žinomi kaip parazitiniai elementai ir jie tiesiog gauna energiją iš netoliese esančio varomojo elemento skleidžiamos spinduliuotės. Dėl to parazitiniai elementai aktyvuojami elektromagnetine jungtimi, nes varomasis elementas yra šalia.

Antenos matricos parazitiniai elementai nėra tiesiogiai sužadinami, tačiau jie priklauso nuo sužadinimo, nukreipto link varančiojo elemento. Taigi, varomojo elemento sukelta parazitinio elemento indukuota srovė nustatoma pagal atstumą tarp šių dviejų elementų ir jų derinimą.

  Parazitinis tipas
Parazitinis tipas

Taigi sukuriamas vienkryptis spinduliuotės modelis, esant „λ/4“ atskyrimo atstumui ir 90° fazių skirtumui tarp varančių ir parazitinių elementų. Taigi šios matricos spinduliuotės modelis yra tiesiog sukurtas reflektoriumi, išdėstytu po varančiojo elemento, kuris apima atgal nukreiptas bangas link priekinės bangos. Šių tipų antenų matricų diapazono dažnis svyruoja nuo 100 iki 1000 MHz.

Kas yra antenos matricos stiprinimas?

Antenos matricos stiprinimą galima apibrėžti kaip intensyvumo tam tikra kryptimi ir gaunamos spinduliuotės intensyvumo santykį, jei panaši galia spinduliuojama vienu izotropiniu radiatoriumi.

Kokia yra antenos matricos paskirtis?

Antenos matricos paskirtis – perduoti/priimti radijo bangas veikiant kaip viena antena.

Kas yra geras antenos stiprinimas?

Geras antenos stiprinimas yra 3 dB, 6 dB ir kt.

Kas yra masyvas antenoje?

Antenos masyvas yra antenų grupė, sujungta taip, kad sudarytų vieną anteną.

Koks yra antenos matricos masyvo koeficientas?

Antenos matricos koeficientas yra antenos padėties matricoje ir naudojamų svorių funkcija. Taigi šis veiksnys gali žymiai pakeisti konkretaus antenos elemento kryptingumo savybes. Taigi šis reiškinys dažniausiai pastebimas, kai antenos yra sujungtos.

Privalumai ir trūkumai

Antenos masyvo pranašumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

  • Signalo stiprumas labai stipriai padidėja.
  • Galima pasiekti aukštą kryptingumą.
  • Smulkių skilčių dydis smarkiai sumažėja.
  • Galimas aukštas S/N santykis.
  • Galima gauti didelį pelną.
  • Sumažėja energijos švaistymas.
  • Galima pasiekti geresnių rezultatų.
  • Antenos matricos konstrukcija tiesiog palaiko geresnį antenos veikimą.

Antenos matricos trūkumai yra šie.

  • Antenos matricos yra brangios.
  • Varžiniai nuostoliai padidės.
  • Tai reikalauja didelės priežiūros.
  • Montuoti sunku.
  • Jis užima didžiulę išorinę erdvę.

Programos

Antenos masyvo programos apima šias programas.

  • Antenos matrica yra labai naudinga didinant bendrą stiprinimą, padidinant SINR (signalo ir trukdžių ir triukšmo santykį), panaikinant trukdžius, suteikiant įvairaus priėmimo, perkeliant matricą tam tikra kryptimi, matuojant gaunamų signalų kryptį ir kt.
  • Antenos masyvas naudojamas bevielėje, karinėje radaras , ir palydovinis ryšys .
  • Jie naudojami astronomijos stebėjimui.
  • Jie dažniausiai taikomi tolimojo ryšio ir mobiliojo ryšio srityse.
  • Jie naudojami visur, kur reikalingas didelis signalo stiprumas tolimojo perdavimo ir priėmimo metu.

Taigi, tai yra antenos apžvalga masyvai – darbas su programomis. Antenų matrica tiesiog naudoja kelias antenas signalams užfiksuoti ir perduoti skirtingomis kryptimis. Taigi antenos masyvas daugiausia naudojamas mūsų signalo kokybei ir diapazonui padidinti. Štai jums klausimas, kokia yra antenos funkcija?