Vaiheittainen ryhmäantenni

Phased antenna array ( PAR ) on antenniryhmä [1] , jonka säteilyn suuntaa ja (tai) vastaavan säteilykuvion muotoa säätelee säteilevän virtojen tai virityskenttien amplitudi-vaihejakauman muutos. elementit [2] .

Säteilevä elementti (antenniryhmä) - antenniryhmän kiinteä osa, antenni tai antenniryhmä tietyllä suhteellisella virityksellä [2] . Antenniryhmässä tarvittava säteilykuvio muodostuu sen säteilevien elementtien avaruuteen lähettämien sähkömagneettisten aaltojen erityisen organisoidun häiriön vuoksi . Tätä varten tarjotaan tarvittava amplitudi-vaihejakauma - antenniryhmän kunkin säteilevän elementin tarvittavat suhteelliset amplitudit ja vaihtovirtojen alkuvaiheet tai virityskentät . Erona vaiheistetun ryhmäantennin välillä on se, että amplitudi-vaihejakauma ei ole kiinteä, sitä voidaan säätää (muuttaa kontrolloidusti) käytön aikana [2] . Tämän ansiosta on mahdollista siirtää antenniryhmän sädettä (säteilykuvion pääkeila) tietyssä avaruuden sektorissa ( antenniryhmä sähköisellä keilanpyyhkäisyllä [3] vaihtoehtona mekaanisesti pyyhkäisylle antennille, eli vaihtoehto mekaanisesti pyörivälle antennille [4] ) tai muuttaa säteilykuvion muotoa.

Nämä ja jotkin muut vaiheistetun ryhmän ominaisuudet sekä kyky käyttää nykyaikaisia automaatiotapoja ja tietotekniikkaa vaiheistetun ryhmän ohjaamiseen johtivat niiden lupaavaan ja laajaan käyttöön radioviestinnässä, tutkassa, radionavigaatiossa, radioastronomiassa jne. PAA, joka sisältää suuren määrän ohjattuja elementtejä, sisältyy erilaisten maa- (kiinteiden ja liikkuvien), laivojen, lento- ja avaruusradiotekniikan järjestelmien koostumukseen. Intensiivistä kehitystyötä tehdään vaiheittaisen matriisin teorian ja tekniikan edelleen kehittämiseksi ja niiden käyttöalueen laajentamiseksi.

Edut

N säteilevän elementin antenniryhmä mahdollistaa suunnilleen N - kertaisen suuntauskertoimen (DFA) suurentamisen ja siten antennin vahvistuksen lisäämisen yhteen säteilijään verrattuna sekä säteen kaventamisen melunsietokyvyn lisäämiseksi, resoluution kulmakoordinaatteina. , radiosäteilylähteiden suunnanhaun tarkkuus tutkassa ja radionavigaatiossa .
Sähkövoimakkuuden lisäys on mahdollista antenniryhmässä verrattuna yhdellä syötöllä varustettuun aukkoantenniin .
AJOVALOJEN tärkeä etu on kyky tarkastella (skannata) tilaa nopeasti "heilauttamalla" säteilykuvion sädettä sähköisillä menetelmillä (verrattuna mekaanisella keilanpyyhkäisyllä varustettuihin antenneihin). Tällainen AJOVALO on sähköinen säteenpyyhkäisyantenni.
AJOVALOJEN toiminnallisuus laajenee, kun niitä käytetään yhdessä aktiivisen lähetin-vastaanotinmoduulin kunkin säteilevän elementin kanssa. Tällaisia vaiheistettuja taulukoita kutsutaan aktiivisiksi .

Historia

1980 -luvun lopulle asti tällaisen järjestelmän luominen edellytti useiden laitteiden käyttöä, minkä vuoksi täysin elektronisesti ohjattuja vaiheistettuja ryhmiä käytettiin pääasiassa suurissa kiinteissä tutoissa, kuten massiivinen BMEWS (Ballistic Missile Warning Radar) ja jonkin verran. pienempi amerikkalainen merivoimien ilmapuolustustutka puolustus SCANFAR ( AN/SPG-59 :n kehitys ), asennettu amerikkalaiseen raskaaseen ydinohjusristeilijään Long Beach ( englanniksi ) ja ydinlentokoneen Enterprise -tukialukseen . Sen jälkeläinen SPY-1 Aegis asennettiin Ticonderoga -luokan risteilijöille ja myöhemmin Arleigh Burke -hävittäjälle . Ainoat tunnetut käyttötarkoitukset lentokoneissa olivat suuri Zaslon-tutka (tutka) , joka oli asennettu Neuvostoliiton MiG-31- sieppaajaan ja hyökkäystutka B-1B Lanceriin [5] . Tällä hetkellä käytössä Su-35 ja F-22 .

Tällaisia tutkia ei asennettu lentokoneisiin pääasiassa niiden suuren painon vuoksi, koska vaiheistetun ryhmätekniikan ensimmäinen sukupolvi käytti tavanomaista tutka-arkkitehtuuria. Kun antenni on vaihtunut, kaikki muu on pysynyt ennallaan, mutta lisälaskurit on lisätty ohjaamaan antennin vaiheensiirtimiä. Tämä johti antennin massan, laskentamoduulien määrän kasvuun ja tehonsyöttöjärjestelmän kuormitukseen.

Kuitenkin PAR:n suhteellisen korkeat kustannukset kompensoitiin niiden käytön tuomilla eduilla. Vaiheistetut antenniryhmät voisivat yhdistää useiden antennien toiminnan yhdeksi antenniksi, lähes samanaikaisesti. Leveitä säteitä voitaisiin käyttää kohteen etsintään, kapeita keiloja seurantaan, litteitä viuhkamaisia keiloja korkeuden määrittämiseen, kapeita suuntasäteitä maastolentoihin ( B-1B , Su-34 ). Sähköisten vastatoimien vihamielisellä alueella hyöty tulee vieläkin suuremmaksi, koska PAR:ien avulla järjestelmä voi sijoittaa antennikuvion "nollan" (eli alueen, jossa antenni ei ole herkkä sähkömagneettiselle säteilylle, "sokea"). ) häiriötekijän suuntaan ja siten estää niitä pääsemästä vastaanottimeen. Toinen etu on antennin mekaanisen kiertymisen hylkääminen sädettä skannattaessa, mikä lisää katselutilan nopeutta suuruusluokilla ja lisää myös järjestelmän käyttöikää, koska vaiheistuksen käyttöönoton myötä tarvitaan vaivalloisia mekanismit antennilevyn suuntaamiseksi avaruuteen ovat osittain kadonneet. AJOVALO, joka koostuu kolmesta tai neljästä tasaisesta kankaasta, voi tarjota pyöreän näkymän avaruuteen koko ylempään pallonpuoliskoon asti.

Tämä tekniikka tarjosi myös vähemmän ilmeisiä etuja. Se voisi nopeasti "skannata" pienen alueen taivaalla lisätäkseen mahdollisuutta havaita pieni ja nopea kohde, toisin kuin hitaasti pyörivä antenni, joka voi skannata tietyn sektorin vain kerran kierrosta kohden (yleensä tutkimusjakson aikana). tutka, jossa on atsimuutti pyörivä antenni, on 5-20 sekuntia). Kohdetta, jolla on pieni tehollinen sironta-alue (ESR) (kuten matalalla lentävä risteilyohjus ), on lähes mahdotonta havaita pyörivällä antennilla. Vaiheistetun matriisin kyky muuttaa lähes välittömästi säteen suuntaa ja muotoa lisää itse asiassa aivan uuden ulottuvuuden kohteen seurantaan, koska eri kohteita voidaan seurata eri säteillä, joista kukin kietoutuu ajallisesti jaksoittain pyyhkäisevän avaruusmittauskeilan kanssa. Esimerkiksi avaruuspyyhkäisykeila voi kattaa 360 astetta ajoittain, kun taas seurantasäteet voivat seurata yksittäisiä kohteita riippumatta siitä, mihin avaruudenskannaussäde sillä hetkellä osoittaa.

PAR:n käytöllä on rajoituksia. Yksi niistä on sen tilan sektorin koko, jonka sisällä säde voidaan skannata ilman, että muut ajovalojen laadun indikaattorit huononevat merkittävästi. Käytännössä litteällä otsavalaisimella raja on 45-60 astetta geometrisesta normaalista antennilevyyn. Säteen taipuma suurissa kulmissa heikentää merkittävästi antennijärjestelmän pääominaisuuksia (UBL, suuntaustekijä, säteilykuvion pääkeilan leveys ja muoto). Tämä johtuu kahdesta vaikutuksesta. Ensimmäinen näistä on antennin tehollisen alueen (aukon) pieneneminen säteen poikkeutuskulman kasvaessa. Ryhmän pituuden vähentäminen yhdistettynä antennin vahvistuksen pienenemiseen puolestaan vähentää kykyä havaita kohde kaukaa.

Toinen vaikutus johtuu antenniryhmän valittujen elementtien säteilykuvion tyypistä (RP). PAR-säde on suositeltavaa taivuttaa antenniryhmän säteilevien elementtien RP:n pääkeilan sisällä (elementin osa-RP on leveämpi kuin PAR RP -säde). PAR:n skannaussuunnan lähestyminen elementtien osittaisen kuvion pääkeilan rajalle johtaa PAR:n vahvistuksen vähenemiseen ja sivukeilojen tason nousuun.

Laite

PAR-emitterien heräte suoritetaan joko syöttölinjoilla tai vapaasti etenevien aaltojen avulla (ns. kvasi-optisessa PAR:ssa), virityksen syöttöreitit sisältävät vaiheensiirtimien ohella joskus monimutkaisia sähkölaitteita (ns. säteen muodostavat piirit), jotka varmistavat kaikkien emitterien virityksen useista tuloista, mikä mahdollistaa näitä tuloja vastaavien skannaussäteiden luomisen samanaikaisesti (monisäteisissä ajovalaisimissa). Kvasioptisia vaiheistettuja ryhmiä on pääasiassa kahta tyyppiä: lähetys (linssi), jossa vaiheensiirtimet ja pääsäteilijät viritetään (apulähettimien avulla) yhteisestä syötöstä etenevien aaltojen avulla, ja heijastavat - pää- ja apuemitterit yhdistetään ja heijastimet asennetaan vaiheensiirtimien lähtöihin. Multibeam kvasioptiset AJOVALOT sisältävät useita säteilyttimiä, joista jokaisella on oma valonsäde avaruudessa. Joskus PAR:ssa käytetään tarkennuslaitteita (peilejä, linssejä) kuvion muodostamiseen. Yllä käsiteltyjä vaiheistettuja taulukoita kutsutaan joskus passiivisiksi .

Aktiivisilla vaiheistetuilla ryhmillä on suurin hallinta ominaisuuksien suhteen, joissa jokaiseen emitteriin tai moduuliin on kytketty vaiheohjattu (joskus myös amplitudiohjattu) lähetin tai vastaanotin. Vaiheohjaus aktiivisissa vaiheistetuissa ryhmissä voidaan suorittaa välitaajuuspoluilla tai koherenttien lähettimien, vastaanottimen paikallisoskillaattorien jne. virityspiireissä. Näin ollen aktiivisissa vaiheistetuissa ryhmissä vaiheensiirtimet voivat toimia aaltokaistoilla, jotka poikkeavat taajuusalueen taajuusalueesta. antenni; Vaiheensiirtimien häviöt eivät joissain tapauksissa vaikuta suoraan pääsignaalin tasoon. Aktiivisten vaiheistettujen ryhmien lähettäminen mahdollistaa yksittäisten lähettimien tuottamien koherenttien sähkömagneettisten aaltojen tehojen lisäämisen avaruuteen. Aktiivisten vaiheistettujen ryhmien vastaanotossa yksittäisten elementtien vastaanottamien signaalien yhteiskäsittely mahdollistaa täydellisemmän tiedon saamisen säteilylähteistä.

Emitterien suoran keskinäisen vuorovaikutuksen seurauksena vaiheistetun ryhmän ominaisuudet (säteilijöiden koordinaatio jännittävien syöttölaitteiden kanssa, SOI jne.) muuttuvat säteen heiluessa. Vaiheistetussa ryhmässä olevien emitterien keskinäisen vaikutuksen haitallisten vaikutusten torjumiseksi käytetään joskus erityisiä menetelmiä elementtien välisen keskinäisen yhteyden kompensoimiseksi.

FAR-rakenne

Modernien AJOVALOJEN muodot, koot ja mallit ovat hyvin erilaisia; niiden monimuotoisuus määräytyy sekä käytettyjen päästöjen tyypin että niiden sijainnin luonteen mukaan. PAR-skannaussektorin määrittää sen lähettäjien DN. Vaiheistetussa ryhmässä, jossa on nopea laajakulmainen säteen heilahdus, käytetään yleensä heikosti suuntautuvia emittereita: symmetrisiä ja epäsymmetrisiä värähtelylaitteita, joissa on usein yksi tai useampi heijastin (esimerkiksi koko vaiheistetulle ryhmälle yhteisen peilin muodossa); radioaaltoputkien avoimet päät, uritetut, torvi-, spiraali-, dielektriset sauvat, log-jaksolliset ja muut antennit. Joskus suuret PAR:t koostuvat yksittäisistä pienistä PAR:eista (moduuleista); Jälkimmäisen DN on suunnattu koko PAR:n pääkeilan suuntaan. Joissakin tapauksissa, esimerkiksi kun säteen hidas taipuminen on hyväksyttävää, säteilijöinä käytetään mekaanisesti pyöriviä voimakkaasti suuntautuvia antenneja (esimerkiksi ns. täyden kierron peiliantennit); tällaisissa AJOVALAISIMET säde taittuu suuressa kulmassa kääntämällä kaikkia antenneja ja vaiheittaen niiden lähettämät aallot; näiden antennien vaiheistus mahdollistaa myös PAR-keilan nopean heilumisen niiden RP:ssä.

Riippuen RP:n vaaditusta muodosta ja vaaditusta spatiaalisesta skannaussektorista, vaiheistettu ryhmä käyttää eri elementtien suhteellista sijaintia:

viivaa pitkin (suora tai kaari);
pinnalla (esimerkiksi tasainen - ns. litteissä ajovalaisimissa; sylinterimäinen; pallomainen)
tietyssä tilavuudessa (volumetrinen PAR).

Joskus AJOVALON säteilevän pinnan muoto määräytyy sen kohteen kokoonpanon mukaan, johon AJOVALO on asennettu. PAR:ia, joiden aukon muoto on samanlainen kuin objektin muoto, kutsutaan joskus konformaaliseksi. Litteät ajovalot ovat yleisiä; niissä säde voi skannata normaalin suunnasta aukkoon (kuten samanvaiheisessa antennissa) aukkoa pitkin (kuten liikkuvassa aaltoantennissa). Tasaisen AJOVALON suuntakerroin (KND) pienenee, kun säde poikkeaa normaalista aukkoon. Laajakulmaskannauksen varmistamiseksi (suurissa avaruudellisissa kulmissa - jopa 4 steradiaania ilman huomattavaa suuntaavuuden vähenemistä, käytetään vaiheistettua ryhmää, jossa on ei-tasomainen (esimerkiksi pallomainen) aukko tai eri suuntiin suuntautuneita litteitä vaiheistettuja ryhmiä. Pyyhkäisy näissä järjestelmissä suoritetaan virittämällä vastaavasti orientoituja emitteriä ja niiden vaiheistusta.

Aukon emitterien jakauman luonteen mukaan erotetaan tasaetäisyys ja ei- tasaetäisyys PAR. Tasavälisessä PAR:ssa vierekkäisten elementtien väliset etäisyydet ovat samat läpi aukon. Tasaisissa, tasavälisissä ajovalaisimissa emitterit sijaitsevat useimmiten suorakaiteen muotoisen ryhmän solmuissa (suorakulmainen järjestely) tai kolmiomaisen ruudukon solmuissa (kuusikulmainen järjestely). Etäisyydet tasavälisissä vaiheistetuissa ryhmissä valitaan yleensä riittävän pieniksi (usein pienempiä kuin toiminta-aallonpituus), mikä mahdollistaa kuvion muodostamisen pyyhkäisysektoriin yhdellä pääkeilalla (ilman sivudiffraktiomaksimia - ns. vääriä säteitä) ja sivukeilojen alhainen taso; kuitenkin kapean säteen muodostamiseksi (eli vaiheistetussa taulukossa, jossa on suuri aukko), on käytettävä suurta määrää elementtejä. Epätasavälissä PAR:ssa elementit sijaitsevat eri etäisyyksillä toisistaan (etäisyys voi olla esim. satunnaismuuttuja). Tällaisissa ajovaloissa loissäteilyn muodostuminen voidaan välttää jopa suurilla etäisyyksillä vierekkäisten säteilijöiden välillä ja saada kuvio, jossa on yksi pääkeila. Tämä mahdollistaa suurten aukkojen tapauksessa erittäin kapean säteen muodostamisen suhteellisen pienellä määrällä elementtejä; kuitenkin sellaisilla ei-tasavälillä PAR:illa, joissa on suuri aukko ja pieni määrä emittereitä, on korkeampi sivukeilojen taso ja vastaavasti pienempi suuntaustekijä kuin PAR:lla, jossa on suuri määrä elementtejä. Epätasaisella etäisyydellä olevissa ajovaloissa, joissa on pienet etäisyydet emitterien välillä ja yksittäisten elementtien lähettämien aaltojen tehot ovat yhtä suuret, on mahdollista saada (antennin aukossa olevan säteilytiheyden epätasaisen jakautumisen seurauksena) RP:t, joiden sivutaso on pienempi. keiloja kuin tasaetäisyydellä olevissa AJOVALAISIMET, joissa on sama aukko ja samat numeroelementit.

Emitterit

Seuraavat voivat toimia PAR-säteilijöinä [6] :

suuntaamaton;
heikosti suunnattu;
suuntaavat antennit.

Esimerkki heikosti suuntautuvien lähettimien käytöstä on GSM -tukiasemien antennit, joissa emittereinä käytetään patch-antenneja . Dipoleja ja monopoleja käytetään LTE -standardin antennien emittereinä [7] .

Mielenkiintoinen esimerkki suunnattujen antennien käytöstä antenniryhmäkokoonpanoissa on Allen Telescope Array - projekti , jossa käytetään peiliantenneja radioteleskooppitarkoituksiin antenniryhmäelementteinä .

Vaihesiirtojen ohjaus

Vaihesiirtojen muuttamismenetelmän mukaan PAR erotetaan:

sähkömekaanisella pyyhkäisyllä , joka suoritetaan esimerkiksi muuttamalla jännittävän radioaaltoputken geometrista muotoa;
taajuuspyyhkäisyllä , joka perustuu vaihesiirtojen taajuudesta riippuvuuden käyttöön, esimerkiksi johtuen vierekkäisten emitterien välisen syöttöjohdon pituudesta tai aaltojen hajoamisesta radioaaltoputkessa;
sähköisellä pyyhkäisyllä, toteutettu käyttämällä vaiheensiirtopiirejä tai vaiheensiirtimiä , ohjattu sähköisillä signaaleilla tasaisella (jatkuvalla) tai porrastetulla ( diskreetillä ) vaihesiirtojen muutoksella;
radiofotoniikan periaatteisiin perustuvalla skannauksella (esimerkiksi Bragg-kuituhilan käyttöön perustuvalla [8] ).

PAR:lla sähköisellä skannauksella on suurin potentiaali. Ne mahdollistavat erilaisten vaihesiirtojen luomisen koko aukon ajan ja näiden siirtymien merkittävän muutosnopeuden suhteellisen pienillä tehohäviöillä. Mikroaaltouuneissa nykyaikaisissa vaiheistetuissa ryhmissä ferriitti- ja puolijohdevaiheensiirtimiä käytetään laajalti (mikrosekuntien luokkaa ja tehohäviö ~ 20 % ). Vaiheensiirtimien toimintaa ohjataan nopealla elektronisella järjestelmällä, joka yksinkertaisimmissa tapauksissa ohjaa elementtiryhmiä (esimerkiksi rivit ja sarakkeet litteissä ajovalaisimissa, joissa on suorakaiteen muotoinen säteilijäjärjestely) ja monimutkaisimmissa tapauksissa. , jokainen vaiheensiirtäjä erikseen. Säteen heilautus avaruudessa voidaan suorittaa sekä ennalta määrätyn lain mukaan että koko radiolaitteen toiminnan aikana kehitetyn ohjelman mukaan, joka sisältää AJOVALOT.

Melunsieto

Järjestelmän kohinansieto riippuu antennin sivukeilojen tasosta ja mahdollisuudesta säätää (sopeuttaa) se häiriöympäristöön. Antenniryhmä on välttämätön linkki tällaisen dynaamisen aika-avaruussuodattimen luomiseen tai yksinkertaisesti UBL :n vähentämiseen . Yksi nykyaikaisen radioelektroniikan tärkeimmistä tehtävistä on integroidun järjestelmän luominen, jossa yhdistyvät useita toimintoja, kuten radionavigointi , tutka , tietoliikenne jne. On tarpeen luoda antenniryhmä, jossa on sähköinen skannaus, jossa on useita toimintoja. säteet ( monikeila , monopulssi jne.) eri taajuuksilla ( yhdistetyt ) ja joilla on erilaiset ominaisuudet. Nämä tehtävät ratkaistaan onnistuneesti digitaalisen monitiesäteilykuvion muodostamisen perusteella digitaalisissa antenniryhmissä .

Merkittävä rajoitus vaiheistetun ryhmän kohinansietokyvylle on vaihesiirtimien pieni bittileveys (5-7 bittiä), mikä ei salli syvien "nollien" muodostumista säteilykuvioon suojaamaan häiriöiltä [9] . Lisäksi vaiheistettujen radioteknisten järjestelmien kohinansietokykyä rajoittaa analogisten vaiheensiirtimien ominaisuuksien epäidenttisyys.

Matemaattinen mallinnus

Lineaarinen taulukko

Lineaarisen vaiheistetun antenniryhmän normalisoitu säteilykuvio tasasuuntaisille identtisille emittereille, jotka sijaitsevat yhtä etäisyydellä toisistaan, voidaan kuvata seuraavalla kaavalla [10] :

$F(\theta )=F_{1}(\theta ){\frac {\sin \left[{\frac {nkd}{2}}\left(sin\theta -\sin \theta _{M }\right)\right]}{n\sin \left[{\frac {kd}{2}}\left(\sin \theta -\sin \theta _{M}\right)\right]}}$

missä on kulmien alue (atsimuutti), jossa vaiheistettu ryhmä voi skannata, on aallon numero , on aallonpituus ( kantoaalto ), on antenniryhmän nousu, on yksittäisen antenniryhmän säteilijän säteilykuvio ja on suunta joka vastaa pääkeilan maksimiarvoa. $\theta$ $k={\frac {2\pi }{\lambda ))$ $\lambda$ $d={\frac {\lambda }{2))$ $F_{1}(\theta )$ $\theta _{M}$

On huomattava, että tämä kaava pätee vain tapauksissa, joissa emittereiden virtojen amplitudit ovat yhtä suuret, vaihesiirto muuttuu lain mukaan , missä on vaiheensiirtimen numero. ${\displaystyle \psi _{i}=(i-1)\psi =(i-1)kd\sin \theta _{M))$ $i$

Suorakulmainen antenniryhmä

Säteen simuloimiseksi kahdessa keskenään kohtisuorassa tasossa ja mahdollisuuden mallintamiseen sen ohjaamiseksi tietyssä avaruuden sektorissa voidaan käyttää seuraavaa kaavaa [11] :

$F(\theta _{x},\theta _{y})=F_{1}(\theta _{x},\theta _{y}){\frac {\sin \left[{\ frac {n_{x}kd_{x}}{2}}\left(\sin \theta _{x}-\sin \theta _{Mx}\right)\right]}{n_{x}\sin \ vasen[{\frac {kd_{x}}{2}}\left(\sin \theta _{x}-\sin \theta _{M}\right)\right]}}{\frac {\sin \ vasen[{\frac {n_{y}kd_{y}}{2}}\left(\sin \theta _{y}-\sin \theta _{Oma}\oikea)\oikea]}{n_{y }\sin \left[{\frac {kd_{y}}{2}}\left(\sin \theta _{y}-\sin \theta _{Oma}\oikea)\oikea]}}$

missä ja ovat kulmien alueet (atsimuutti ja korkeus), joilla vaiheistettu ryhmä voi skannata, ja ovat maksimin suunnat (atsimuutti ja korkeus) ja ovat elementtien väliset etäisyydet akseleilla ja pitkin ja ja ovat elementtien lukumäärä ja akseleita pitkin , vastaavasti. $\theta _{x}$ ${\displaystyle \theta _{y))$ ${\displaystyle \theta _{Mx))$ $\theta _{Oma}$ $d_x$ ${\displaystyle d_{y))$ $x$ $y$ ${\näyttötyyli n_{x))$ ${\näyttötyyli n_{y))$ $x$ $y$

Luokitus

Antenniryhmät voidaan luokitella seuraavien pääominaisuuksien mukaan:

Emitterien sijainnin geometria avaruudessa:
- lineaarinen
- kaari
- rengas
- tasainen
  - suorakaiteen muotoisella sijoitusruudukolla
  - vinolla sijoitusruudukolla
- kupera
  - lieriömäinen
  - kartiomainen
  - pallomainen
- tila

Herätystapa:
- sarjateholla
- rinnakkaissyötöllä
- yhdistetyllä (sarja-rinnakkais)
- spatiaalisella (optisella, "eetterisellä") herätemenetelmällä
säteilevien elementtien sijoittelu kuvio itse ryhmään
- yhtä kaukana sijoitusta
- epätasainen sijoitus

Signaalinkäsittelymenetelmä

Virtojen (kenttien) amplitudi-vaihejakauma verkon yli

Lähettimen tyyppi

Signaalinkäsittely

Antenniryhmää syöttävässä polussa ( syöttimessä ) erilainen tila-aikasignaalin käsittely on mahdollista . Jos tehovahvistin, signaaligeneraattori tai taajuusmuuttaja on kytketty kuhunkin PAR-lähettimeen tai ryhmään , tällaisia ryhmiä kutsutaan aktiivisiksi vaiheistetuiksi antenniryhmiksi ( APAA ).

Vastaanottavia antenniryhmiä, joissa on signaalinkäsittely koherentilla optiikalla, kutsutaan radiooptisiksi . Vastaanottoantenniryhmiä, joissa käsittely suoritetaan digitaalisilla prosessoreilla, kutsutaan digitaalisiksi antenniryhmiksi [12] .

Mukautuva AR

Vastaanottavia antenniryhmiä, joissa on itsesäätyvä amplitudi-vaihejakauma häiriötilanteesta riippuen, kutsutaan adaptiivisiksi [19] . Englanninkielisessä kirjallisuudessa käytetään termiä smart-antenna [9] : "älykäs" antenniryhmä muodostuu osittain sen kyvystä säätää parametrejaan vallitseviin olosuhteisiin tiettyjen hyötyjen saavuttamiseksi - sen sopeutumiskyvystä. Tämä lähestymistapa on ollut kirjallisuudessa tunnettu ainakin 1970-luvun puolivälistä lähtien [20] . Yleensä mukautuville antenniryhmille on useita pääsovelluksia:

Sähkömagneettisen aallon tulokulman (suunnan) määrittäminen ( DoA-estimaatio );
Itsetarkentava ( mukautuva säteenmuodostus );
Kanavan tilan säätö ( kanavan taajuuskorjaus );
Kanavaparametrien tutkimus ( kanavaluotaus ).

Yhdistetyt antenniryhmät

Yhdistetyissä antenniryhmissä on kahden tai useamman tyyppisiä emitteriä apertuurissaan, joista jokainen toimii omalla taajuusalueellaan .

Multibeam-antenniryhmät

Joskus antenniryhmän käsite sekoitetaan MIMO - tekniikan käsitteeseen. Tarkkaan ottaen tämä kysymyksen muotoilu on virheellinen: MIMO-tekniikan toteuttamiseen tarvitaan vähintään kaksi antennia lähetyspuolella ja kaksi antennia vastaanottopuolella, kun taas termi PAR tarkoittaa klassisessa mielessä [21] . yksi antenni, joka koostuu useista elementeistä ja muodostaa yhden pyyhkäisykeilan. On kuitenkin olemassa antenniryhmiä, jotka muodostavat useita itsenäisiä (ortogonaalisia) säteitä yhdestä säteilevästä aukosta ja joissa on sopiva määrä tuloja - monikeilan antenniryhmät [22] [23] . Lisäksi on syytä selventää, että nykyaikaiset älyantennit [9] , jotka mahdollistavat muun muassa MIMO -tekniikan soveltamisen, voidaan toteuttaa vaiheistetun ryhmän [24] [25] perusteella .

Amplitudijakauman tyypin mukaan

Herätysvirtojen amplitudien suhteesta riippuen hilat erotetaan:

yhtenäinen
eksponentiaalinen
symmetrisesti laskeva suhteessa keskiamplitudijakaumaan.

Jos emitterivirtojen vaiheet muuttuvat niiden sijoituslinjaa pitkin lineaarisen lain mukaan, niin tällaisia hiloja kutsutaan hiloiksi, joilla on lineaarinen vaihejakauma. Tällaisten ritilöiden erikoistapaus ovat samanvaiheiset hilat, joissa kaikkien elementtien virran vaiheet ovat samat.

Katso myös

Aktiivinen vaiheistettu ryhmäantenni
Passiivinen vaiheistettu ryhmäantenni
Syntetisoitu aukko
Digitaalinen antenniryhmä
älykäs antenni
NIIP , Fazotron-NIIR - Neuvostoliiton / Venäjän ilmailu- / maavaiheistettujen ryhmien ja AFAR -kehittäjät
Ultraäänivaiheiset järjestelmät leikkaukseen

Linkit

Active Phased Array Antenna (AFAR) - suosittu kuvaus blogissa dxdt.ru
Mark Hicklen Phased Array Antennas (youtube.com)
Antenniryhmä. Materiaali Kansalliskirjastosta. N. E. Bauman
Matkapuhelintukiasemat ja niiden antenniosa (nag.ru)
Kurssimateriaalit "Antennatekniikka" TU Ilmenau (Saksa)
Antennitaulukot ja Python , kirjoittanut John Grant (medium.com)

Kirjallisuus

Voskresensky D. I. , Gostyukhin V. L. , Maksimov V. M., Ponomarev L. I. Antennit ja mikroaaltouunit / Toim. D. I. Voskresensky. Oppikirja. - 2. painos - M . : Radiotekniikka, 2006. - 376 s. - ISBN 5-88070-086-0 .
Sazonov D. M., Gridin A. M., Mishustin B. A. Mikroaaltolaitteet. — M.: Korkeakoulu , 1981.
Antennit ja mikroaaltouunit. Vaiheistettujen antenniryhmien suunnittelu. Oppikirja / Toim. D. I. Voskresensky. - M . : Radio ja viestintä, 1994. - 592 s. — ISBN 5-256-00404-2 .
Sazonov D. M. Antennit ja mikroaaltouunit. Oppikirja. - M . : Korkeakoulu, 1988. - 432 s. - ISBN 5-06-001149-6 .
Vendik OG -antennit , joissa ei-mekaaninen sädeliike. - M.: Neuvostoliiton radio, 1965.
Vendik O. G. Radiotekniikan vaiheistetut antenniryhmäsilmät // Soros Educational Journal. - 1997. - Ei. 2. - S. 115-120.
Mikroaaltopyyhkäisyantennijärjestelmät. T. 1-3. / Per. englannista _ _ toim. G. T. Markova , A. F. Chaplin , esipuhe. R. Hansen. - M .: Neuvostoliiton radio, 1966-1971.
Antennit ja mikroaaltouunit. Vaiheistettujen antenniryhmien suunnittelu. Oppikirja / Toim. D. I. Voskresensky. - M . : Radio ja viestintä, 1994. - 592 s. — ISBN 5-256-00404-2 .
Drabkin A., Zuzenko V., Kislov A. Antennisyöttölaitteet. - M . : "Sov. Radio", 1974. - 536 s.
Nechaev Yu. B., Borisov D. N., Peshkov I. V. Algoritmit mukautuvien antenniryhmien kaavion muodostamiseksi radioaaltojen monitie-etenemisen olosuhteissa // Belgorod State Universityn tieteellinen tiedote. Sarja: Economy. Informatiikka. - 2012. - T. 21. - Ei. 1-1 (120).

Muistiinpanot

↑ Antenniryhmä - joukko säteileviä elementtejä, jotka on järjestetty tiettyyn järjestykseen, suunnattu ja viritetty siten, että saadaan tietty säteilykuvio. GOST 23282-91. Antenniryhmät. Termit ja määritelmät.
↑ 1 2 3 GOST 23282-91. Antenniryhmät. Termit ja määritelmät.
↑ On olemassa vaiheistettuja antenniryhmiä vaihe-, taajuus- ja vaihetaajuuskeilauksella
↑ Käytännössä myös sähköisen ja mekaanisen sädepyyhkäisyn yhdistelmä on laajalti käytössä. Esimerkiksi avaruuden mittaamiseen käytetään mekaanista pyyhkäisyä (kiertoa) atsimuutissa (vaakatasossa) vaiheistetun antenniryhmän rainan, joka puolestaan skannaa sähköisesti säteen korkeudessa (pystytasossa).
↑ Amerikkalaisen lentokoneen vaiheistettu tutka Arkistokopio päivätty 7. huhtikuuta 2014 Wayback Machine -lehdestä Foreign Military Review , nro 10 1975.
↑ Drabkin, 1974 , s. 404-409.
↑ Dr. Mohamed Nadder Hamdy, Johdatus LTE Smart -tukiasemaantenneihin, Mobility Network Engineering, helmikuu 2017 (COMMSCOPE) . Haettu 23. tammikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 23. tammikuuta 2019. (määrätön)
↑ Mikroaaltofotoniikkaa (IEEE) koskeva opetusohjelma . Haettu 24. tammikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 24. tammikuuta 2019. (määrätön)
↑ 1 2 3 Slyusar V.I. Älykkäät antennit tulivat sarjaan. //Elektroniikka: tiede, teknologia, liiketoiminta. - 2004. - Nro 2. - S. 63. [https://web.archive.org/web/20210512171428/http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1018_339.pdf Arkistokopio osoitteesta 12. toukokuuta 2021 Wayback Machinessa ]
↑ Drabkin, 1974 , s. 399-409.
↑ Drabkin, 1974 , s. 410-413.
↑ Digitaalinen antenniryhmä - antenniryhmä, jossa on elementtikohtainen signaalikäsittely, jossa ryhmän säteilevien elementtien signaalit muunnetaan analogia-digitaaliksi, minkä jälkeen suoritetaan käsittely tiettyjen algoritmien mukaisesti. GOST 23282-91. Antenniryhmät. Termit ja määritelmät.
↑ MUSIC-algoritmin mallintaminen sähkömagneettisen aallon saapumissuunnan määritystehtäviin . Haettu 25. heinäkuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 25. heinäkuuta 2019. (määrätön)
↑ Paulraj, A.; Roy, R. & Kailath, T. (1985), Estimation Of Signal Parameters Via Rotational Invariance Techniques - Esprit , Nineteenth Asilomar Conference on Circuits, Systems and Computers , s. 83–89, ISBN 978-0-8186-0729-5 .
↑ Roy, R.; Kailath, T. Esprit - Signaaliparametrien arviointi rotaatioinvarianssitekniikoilla // IEEE Transactions on Acoustics, Speech ja Signal Processing : päiväkirja. - 1989. - Voi. 37 , no. 7 . - s. 984-995 . Arkistoitu alkuperäisestä 26.9.2020.
↑ Haardt M. et ai. 2D yhtenäinen ESPRIT tehokkaaseen 2D-parametrien arviointiin //icassp. - IEEE, 1995. - S. 2096-2099.
↑ Volodymyr Vasylyshyn. Saapumissuunnan estimointi ESPRIT:llä harvoilla taulukoilla.// Proc. 2009 European Radar Conference (EuRAD). - 30. syyskuuta - 2. lokakuuta 2009. - Ss. 246-249. - [1]
↑ Vasilishin V. I. Spektrianalyysi ESPRIT-menetelmällä alustavalla tietojenkäsittelyllä SSA-menetelmällä.// Tietojenkäsittelyjärjestelmät. - 2015. - Nro 15. - S. 12-15. [2] Arkistoitu 25. maaliskuuta 2022 Wayback Machinessa
↑ Mukautuva antenniryhmä on antenniryhmä, jonka sähköiset ominaisuudet voivat vaihdella signaalien parametrien mukaan. GOST 23282-91. Antenniryhmät. Termit ja määritelmät.
↑ Drabkin, 1974 , s. 424-432.
↑ Antenniryhmä; AR: Antenni, joka sisältää joukon säteileviä elementtejä, jotka on järjestetty tiettyyn järjestykseen, suunnattu ja viritetty siten, että saadaan tietty säteilykuvio. GOST 23282-91 Antenniryhmät. Termit ja määritelmät
↑ Drabkin, 1974 , s. 418-421.
↑ A. V. Shishlov, B. A. Levitan, S. A. Topchiev, V. R. Anpilogov, V. V. Denisenko. Monikeila-antennit tutka- ja viestintäjärjestelmiin. Radioelektroniikan lehti [elektroninen lehti]. 2018. Nro 7. Käyttötila: http://jre.cplire.ru/jre/jul18/6/text.pdf Arkistokopio 28. huhtikuuta 2019 Wayback Machinen DOI:ssa 10.30898 /1684-1719.2018.7.6
↑ Ikram M. et ai. Monikaistainen kaksoisstandardi MIMO-antennijärjestelmä, joka perustuu monopoleihin (4G) ja liitettyihin korttipaikkoihin (5G) tulevia älypuhelimia varten //Mikroaaltouuni ja optinen teknologia Letters. - 2018. - T. 60. - Ei 6. - S. 1468-1476.
↑ Shoaib N. et ai. MIMO-antennit älykkäille 5G-laitteille //IEEE Access. - 2018. - T. 6. - S. 77014-77021.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)