בתחום שלאנטנות מערךעיצוב אלומה, הידוע גם בשם סינון מרחבי, היא טכניקת עיבוד אותות המשמשת לשידור וקליטה של גלי רדיו או גלי קול אלחוטיים בצורה כיוונית. עיצוב אלומה משמש בדרך כלל במערכות מכ"ם וסונאר, תקשורת אלחוטית, אקוסטיקה וציוד ביו-רפואי. בדרך כלל, עיצוב אלומה וסריקת אלומה מושגות על ידי קביעת יחסי הפאזה בין הזנת האות לכל רכיב במערך האנטנה כך שכל הרכיבים משדרים או קולטים אותות בפאזה בכיוון מסוים. במהלך השידור, יוצר האלומה שולט בפאזה ובמשרעת היחסית של אות כל משדר כדי ליצור דפוסי הפרעה בונה והרסנית בחזית הגל. במהלך הקליטה, תצורת מערך החיישנים נותנת עדיפות לקליטת דפוס הקרינה הרצוי.
טכנולוגיית עיצוב אלומה
עיצוב אלומה (Beamforming) היא טכניקה המשמשת לכיוון תבנית קרינת אלומה לכיוון רצוי עם תגובה קבועה. עיצוב אלומה וסריקת אלומה שלאַנטֶנָהניתן להשיג מערך באמצעות מערכת הזזת פאזה או מערכת השהיית זמן.
הזזת פאזה
במערכות צר-פס, השהיית זמן נקראת גם הזזת פאזה. בתדר רדיו (RF) או בתדר ביניים (IF), ניתן להשיג עיצוב אלומה על ידי הזזת פאזה עם מעבירי פאזה של פריט. בפס הבסיס, ניתן להשיג הזזת פאזה על ידי עיבוד אותות דיגיטלי. בפעולה רחבת פס, עיצוב אלומה עם השהיית זמן עדיף בגלל הצורך להפוך את כיוון האלומה הראשית ללא משתנה עם התדר.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14.5GHz)
השהיית זמן
ניתן להכניס עיכוב זמן על ידי שינוי אורך קו התמסורת. כמו בהסטת פאזה, ניתן להכניס עיכוב זמן בתדר רדיו (RF) או בתדר ביניים (IF), ועיכוב הזמן המוכנס בדרך זו פועל היטב על פני טווח תדרים רחב. עם זאת, רוחב הפס של המערך הסרוק בזמן מוגבל על ידי רוחב הפס של הדיפולים והמרווח החשמלי בין הדיפולים. כאשר תדר הפעולה עולה, המרווח החשמלי בין הדיפולים גדל, וכתוצאה מכך נוצרת מידה מסוימת של הצטמצמות של רוחב הקרן בתדרים גבוהים. כאשר התדר עולה עוד יותר, הדבר יוביל בסופו של דבר לאונות סורגות. במערך פאזי, אונות סורגות יתרחשו כאשר כיוון יצירת הקרן עולה על הערך המקסימלי של הקרן הראשית. תופעה זו גורמת לשגיאות בהתפלגות הקרן הראשית. לכן, על מנת להימנע מאונות סורגות, דיפולי האנטנה חייבים להיות בעלי מרווח מתאים.
משקולות
וקטור המשקל הוא וקטור מורכב שרכיב האמפליטודה שלו קובע את גובה האונה הצדדית ואת רוחב הקרן הראשית, בעוד שרכיב הפאזה קובע את זווית הקרן הראשית ואת מיקום האפס. משקלי הפאזה עבור מערכי פס צר מוחלים על ידי מעבירי פאזה.
RM-PA7087-43 (71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10.75-14.5GHz)
עיצוב קרן
אנטנות שיכולות להסתגל לסביבת RF על ידי שינוי דפוס הקרינה שלהן נקראות אנטנות מערך פאזה אקטיביות. תכנוני עיצוב אלומה יכולים לכלול מערכי אנטנות מסוג Butler, Blass, ו-Wullenweber.
מטריקס של באטלר
מטריצת באטלר משלבת גשר של 90 מעלות עם מעביר פאזה כדי להשיג כיסוי רחב של עד 360 מעלות אם עיצוב המתנד ודפוס הכיווניות מתאימים. כל קרן יכולה לשמש משדר או מקלט ייעודי, או משדר או מקלט יחיד הנשלט על ידי מתג RF. בדרך זו, ניתן להשתמש במטריצת באטלר כדי לכוון את הקרן של מערך מעגלי.
מטריקס של ברהס
מטריצת בוראס משתמשת בקווי תמסורת ומצמדים כיווניים כדי ליישם עיצוב אלומה עם השהיית זמן לפעולה בפס רחב. ניתן לתכנן את מטריצת בוראס כיוצר אלומה רחב-צד, אך בשל השימוש בסיומות התנגדותיות, יש לה הפסדים גבוהים יותר.
מערך אנטנות Woollenweber
מערך האנטנות Woollenweber הוא מערך מעגלי המשמש ליישומי איתור כיוון בתחום התדרים הגבוהים (HF). מערך אנטנות מסוג זה יכול להשתמש באלמנטים רב-כיווניים או כיווניים, ומספר האלמנטים הוא בדרך כלל 30 עד 100, מתוכם שליש מוקדשים ליצירת אלומות כיווניות במיוחד ברצף. כל אלמנט מחובר למכשיר רדיו שיכול לשלוט בשקלול האמפליטודה של תבנית מערך האנטנה באמצעות גוניומטר שיכול לסרוק 360 מעלות כמעט ללא שינוי במאפייני תבנית האנטנה. בנוסף, מערך האנטנות יוצר קרן המקרינה החוצה ממערך האנטנה באמצעות השהיית זמן, ובכך משיג פעולה בפס רחב.
למידע נוסף על אנטנות, אנא בקרו באתר:
זמן פרסום: 07 ביוני 2024
