No campo deantenas de matrizA formação de feixes, também conhecida como filtragem espacial, é uma técnica de processamento de sinais usada para transmitir e receber ondas de rádio sem fio ou ondas sonoras de forma direcional. A formação de feixes é comumente usada em sistemas de radar e sonar, comunicações sem fio, acústica e equipamentos biomédicos. Normalmente, a formação de feixes e a varredura de feixes 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 feixes 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 feixes
A formação de feixes é uma técnica usada para direcionar um padrão de radiação de feixe para uma direção desejada com uma resposta fixa. A formação de feixes e a varredura de feixes de umantenaa matriz pode ser obtida por um sistema de deslocamento de fase ou um sistema de retardo de tempo.
Mudança de fase
Em sistemas de banda estreita, o atraso de tempo também é chamado de deslocamento de fase. Em radiofrequência (RF) ou frequência intermediária (FI), a formação de feixes pode ser obtida por deslocamento de fase com defasadores de ferrite. Na banda base, o deslocamento de fase pode ser obtido por processamento digital de sinais. Em operação de banda larga, a formação de feixes com retardo de tempo é preferível devido à necessidade de tornar a direção do feixe principal invariante com a frequência.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Atraso de tempo
O atraso de tempo pode ser introduzido alterando o comprimento da linha de transmissão. Assim como no deslocamento de fase, o atraso de tempo pode ser introduzido em radiofrequência (RF) ou frequência intermediária (IF), e o atraso de tempo introduzido dessa forma funciona bem em uma ampla faixa de frequência. No entanto, a largura de banda do conjunto varrido no tempo 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 em um certo grau de estreitamento da largura do feixe em altas frequências. Quando a frequência aumenta ainda mais, isso eventualmente levará a lóbulos de grade. Em um conjunto em fase, lóbulos de grade ocorrerão quando a direção de formação do feixe exceder o valor máximo do feixe principal. Esse fenômeno causa erros na distribuição do feixe principal. Portanto, para evitar lóbulos de grade, os dipolos da antena devem ter espaçamento apropriado.
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(71-86 GHz)
RM-PA1075145-32(10,75-14,5 GHz)
Projeto de formação de feixes
Antenas que podem se adaptar ao ambiente de RF alterando seu padrão de radiação são chamadas de antenas de matriz faseada ativa. Os projetos de formação de feixe podem incluir matrizes de Butler, Blass e Wullenweber.
Matriz de Butler
A Matriz Butler combina uma ponte de 90° com um defasador para atingir um setor de cobertura de até 360°, se o projeto do oscilador e o padrão de diretividade forem adequados. Cada feixe pode ser usado por um transmissor ou receptor dedicado, ou por um único transmissor ou receptor controlado por um comutador de RF. Dessa forma, a Matriz Butler pode ser usada para direcionar o feixe de um conjunto circular.
Matriz de Brahs
A matriz de Burras utiliza linhas de transmissão e acopladores direcionais para implementar a formação de feixes com retardo de tempo para operação em banda larga. A matriz de Burras pode ser projetada como um formador de feixes de banda larga, mas, devido ao uso de terminações resistivas, apresenta perdas maiores.
Conjunto de antenas Woollenweber
O conjunto de antenas Woollenweber é um conjunto circular utilizado para aplicações de direcionamento na faixa de alta frequência (HF). Este tipo de conjunto de antenas pode utilizar 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 por meio de um goniômetro que pode varrer 360° com praticamente nenhuma alteração nas características do padrão da antena. Além disso, o conjunto de antenas forma um feixe que irradia para fora do conjunto de antenas por meio de um atraso de tempo, permitindo assim a operação em banda larga.
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Horário da postagem: 07/06/2024
