Појачање антене и формирање снопа

1. Појачање антене

Појачање антенеје параметар за мерење усмерености дијаграма зрачења антене. Антене са високим појачањем ће првенствено емитовати сигнале у одређеним правцима. Појачање антене је пасивна појава у којој антена не додаје снагу, већ се једноставно прераспоређује да би се обезбедила више зрачења у једном правцу него што емитују друге изотропне антене. Појачање се мери у дБи и дБд:

1) дБи: референтно изотропно појачање антене;

2) дБд: односи се на појачање диполне антене.

У практичном инжењерству, као референца се користи полуталасни дипол уместо изотропног радијатора. Појачање (дБ на диполу) се тада даје у дБд. Однос између дБд и дБи је дат у наставку:

дБи = дБд + 2,15

Дизајнери антене морају узети у обзир специфичне карактеристике примене антене када одређују појачање:

1) Антене са високим појачањем имају предности већег домета и бољег квалитета сигнала, али морају бити усмерене у одређеном правцу;

2) Домет антена са малим појачањем је кратак, али је смер антене релативно велики.

2. Обликовање зрака

2.1 Принцип и примена

Обликовање снопа (такође познато као формирање снопа или просторно филтрирање) је техника обраде сигнала која користи низове сензора за слање и примање сигнала на усмерен начин. Подешавањем параметара основних елемената фазног низа, техника формирања зрака чини да сигнали неких углова добијају интерференцију фазе, а сигнали других углова добијају интерференцију елиминације. Обликовање снопа се може користити и на крају одашиљања и на крају пријема сигнала. Једноставно разумевање може бити од врха до врха, од врха до корита, што ће повећати појачање од врха до врха.

Обликовање снопа се сада широко користи у 5Г антенским низовима, антене су пасивни уређаји, а 5Г активне антене се односе на формирање снопа са високим појачањем. Појачање два тачкаста извора у нормалној еквифази је 3дБ, а антенски порт 5Г је већи од 64, па колико је појачање 5Г усмерености. Одлична карактеристика обликовања зрака је да се смер формирања снопа мења како се фаза мења, тако да се може подесити према захтевима.

Као што се може видети са прве слике, када се генерише главни режањ, такође ће се генерисати решеткасти режањ са много постављених врхова. Амплитуда мрежног режња једнака је оној главног режња, што ће смањити појачање главног режња, што је неповољно за антенски систем. Дакле, како уклонити режањ решетке, у ствари, знамо основни узрок формирања зрака ---- фаза. Све док је растојање између два фидера мање од једне таласне дужине, а фидери су у константној амплитуди и у фази, режањ капије се неће појавити. Затим, када су фидери у различитим фазама и растојање напајања је мање од једне таласне дужине и више од половине таласне дужине, да ли је гејт режањ генерисан је одређено степеном одступања фазе. Када је растојање напајања мање од половине таласне дужине, не генерише се режањ капије. Може се разумети из дијаграма испод.

2.2 Предности обликовања зрака

Упоредите два антенска система и претпоставите да је укупна енергија коју емитују обе антене потпуно иста.

У случају 1, антенски систем зрачи скоро исту количину енергије у свим правцима. Три УеС (корисничка опрема) око антене ће примити скоро исту количину енергије, али ће трошити већину енергије која није усмерена на та УЕ.

У случају 2, јачина сигнала дијаграма зрачења („сноп“) је специфично „формирана“ тако да је израчена енергија усмерена ка УЕ јача него што није усмерена ка остатку УЕ.

На пример, у 5Г комуникацији, подешавањем амплитуде и фазе (тежине) сигнала које емитују различите антенске јединице, чак и ако су њихове путање ширења различите, све док је фаза иста при доласку до мобилног телефона, може се постићи резултат побољшања суперпозиције сигнала, што је еквивалентно антенском низу који усмерава сигнал на мобилни телефон. Као што је приказано на слици испод:

2.3 "Формирање" греда

Најједноставнији начин да се формира сноп је да се више антена распореди у низ. Постоји много начина да се ови елементи антене поравнају, али један од најлакших је да се антене поравнају дуж линије, као што је приказано у следећем примеру.

Напомена: Овај пример дијаграма је креирао Матлаб ПхасеАрраиАнтенна алатни оквир.

Други начин да се елементи распореде у низ је да се елементи распореде у дводимензионални квадрат, као што је приказано у следећем примеру.

Сада размотрите још један дводимензионални низ где облик низа није квадрат, као што је приказано испод. Интуиција коју можете добити је да се сноп више компресује дуж осе више елемената.

2.4 Технологија обликовања зрака

Постоји неколико различитих начина да се постигне обликовање зрака:

1) Пребацивање антенских низа: Ово је техника за промену дијаграма снопа (облика зрачења) селективним отварањем/затварањем антена из низа антенског система.

2) Фазна обрада заснована на ДСП-у: Ово је техника за промену шаблона оријентације снопа (облика зрачења) променом фазе сигнала који пролази кроз сваку антену. Са ДСП-ом, можете да промените фазу сигнала сваког антенског порта да бисте формирали специфичан образац оријентације снопа који најбоље функционише за једно или више специфичних УЕ.

3) Обликовање зрака путем претходног кодирања: Ово је техника која мења образац оријентације зрака (форму зрачења) применом специфичне матрице за претходно кодирање.