No campo deantenas de matriz, beamforming, também conhecido como filtragem espacial, é uma técnica de processamento de sinal usada para transmitir e receber ondas de rádio sem fio ou ondas sonoras de maneira direcional.Beamforming é comumente usado em sistemas de radar e sonar, comunicações sem fio, acústica e equipamentos biomédicos.Normalmente, a formação de feixe e a varredura de feixe são realizadas definindo a relação de fase entre a alimentação e cada elemento do conjunto de antenas, de modo que todos os elementos transmitam ou recebam sinais em fase em uma direção específica.Durante a transmissão, o formador de feixe controla a fase e a amplitude relativa do sinal de cada transmissor para criar padrões de interferência construtivos e destrutivos na frente de onda.Durante a recepção, a configuração do conjunto de sensores prioriza a recepção do padrão de radiação desejado.
Tecnologia de formação de feixe
Beamforming é uma técnica usada para direcionar um padrão de radiação de feixe para uma direção desejada com uma resposta fixa.Formação de feixe e varredura de feixe de umantenamatriz pode ser alcançada por um sistema de mudança de fase ou um sistema de atraso de tempo.
Mudança de fase
Em sistemas de banda estreita, o atraso também é chamado de mudança de fase.Em radiofrequência (RF) ou frequência intermediária (IF), a formação de feixe pode ser obtida por mudança de fase com deslocadores de fase de ferrite.Na banda base, a mudança de fase pode ser alcançada por processamento digital de sinal.Na operação de banda larga, a formação de feixe com retardo de tempo é preferida devido à necessidade de tornar a direção do feixe principal invariante com a frequência.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Atraso
O atraso de tempo pode ser introduzido alterando o comprimento da linha de transmissão.Tal como acontece com a mudança de fase, o atraso de tempo pode ser introduzido na radiofrequência (RF) ou na frequência intermediária (IF), e o atraso de tempo introduzido desta forma funciona bem em uma ampla faixa de frequência.No entanto, a largura de banda da matriz de varredura temporal é limitada pela largura de banda dos dipolos e pelo espaçamento elétrico entre os dipolos.Quando a frequência de operação aumenta, o espaçamento elétrico entre os dipolos aumenta, resultando num certo grau de estreitamento da largura do feixe em altas frequências.Quando a frequência aumenta ainda mais, acabará por levar a lóbulos de grade.Em um phased array, os lóbulos da grade ocorrerão quando a direção de formação do feixe exceder o valor máximo do feixe principal.Este fenômeno provoca erros na distribuição do feixe principal.Portanto, para evitar lóbulos de grade, os dipolos da antena devem ter espaçamento adequado.
Pesos
O vetor de peso é um vetor complexo cuja componente de amplitude determina o nível do lóbulo lateral e a largura do feixe principal, enquanto a componente de fase determina o ângulo do feixe principal e a posição nula.Os pesos de fase para matrizes de banda estreita são aplicados por deslocadores de fase.
RM-PA7087-43(71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Projeto de formação de feixe
Antenas que podem se adaptar ao ambiente de RF alterando seu padrão de radiação são chamadas de antenas ativas em fase.Os projetos de formação de feixe podem incluir matriz Butler, matriz Blass e conjuntos de antenas Wullenweber.
Matriz do Mordomo
A matriz Butler combina uma ponte de 90° com um deslocador de fase para obter um setor de cobertura tão amplo quanto 360° se o design do oscilador e o padrão de diretividade forem apropriados.Cada feixe pode ser usado por um transmissor ou receptor dedicado, ou por um único transmissor ou receptor controlado por um switch RF.Desta forma, a Matriz Butler pode ser usada para direcionar o feixe de uma matriz circular.
Matriz de Brahs
A matriz de Burras usa linhas de transmissão e acopladores direcionais para implementar formação de feixe com atraso de tempo para operação em banda larga.A matriz de Burras pode ser projetada como um beamformer broadside, mas devido ao uso de terminações resistivas, apresenta perdas maiores.
Conjunto de antenas Woollenweber
O conjunto de antenas Woollenweber é um conjunto circular usado para aplicações de localização de direção na banda de alta frequência (HF).Este tipo de conjunto de antenas pode usar elementos omnidirecionais ou direcionais, e o número de elementos é geralmente de 30 a 100, dos quais um terço é dedicado à formação sequencial de feixes altamente direcionais.Cada elemento é conectado a um dispositivo de rádio que pode controlar a ponderação de amplitude do padrão do conjunto de antenas através de um goniômetro que pode varrer 360° quase sem alteração nas características do padrão da antena.Além disso, o conjunto de antenas forma um feixe que irradia para fora do conjunto de antenas através do atraso de tempo, conseguindo assim uma operação em banda larga.
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Horário da postagem: 07/06/2024
