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Il design dell'array di Antenna rappresenta un aspetto critico dei moderni sistemi di comunicazione wireless, dove l'obiettivo primario è quello di massimizzare la qualità del segnale, riducendo al minimo i modelli di radiazione indesiderati. La soppressione del livello di lobo laterale (SLL) è una sfida fondamentale nel design dell'antenna, poiché i lobi laterali di alta qualità degradano l'efficienza delle radiazioni e portano ad una maggiore efficienza degli spettri.

La sfida di gestire i modelli di radiazione indesiderati si estende su più domini applicativi, dalle reti wireless 5G e dalle comunicazioni satellitari ai sistemi radar e alle tecnologie di navigazione. Un livello di basso lobo laterale è fondamentale per identificare piccoli obiettivi tra grandi dimensioni e altri obiettivi.

Comprendere lobi laterali e lobi posteriori in Antenna Arrays

Definizione Lobi laterali e loro impatto

In ingegneria antenna, sidelobes sono i lobi (massima locale) del modello di radiazione di campo lontano di un'antenna o altra fonte di radiazione, che non sono il lobo principale. Queste picchi secondari nel modello di radiazione si verificano a vari angoli lontano dalla direzione principale del fascio e rappresentano radiazioni indesiderate che possono degradare significativamente le prestazioni del sistema.

I lobi laterali creano diverse sfide operative nei sistemi di antenna. Nel trasmettere antenne, l'energia irradiata attraverso lobi laterali rappresenta la potenza sprecata che potrebbe altrimenti contribuire al fascio principale, riducendo l'efficienza del sistema generale.

La grandezza dei lobi laterali è generalmente misurata in decibel rispetto al picco del fascio principale. È generalmente auspicabile minimizzare il livello sidelobe (SLL), che è misurato in decibel rispetto al picco del fascio principale. Ad esempio, un'antenna lineare uniforme di apertura produce un primo livello lobo laterale di circa -13.2 dB rispetto al fascio principale, mentre per un'antenna di apertura circolare, anche con una distribuzione laterale uniforme17

Lobi posteriori: La sfida di ritorno

Lobi posteriori rappresentano picchi di radiazione diretti di fronte alla direzione principale del fascio e pongono sfide uniche nella progettazione del sistema di antenna. Questi modelli di radiazione di retro-faccia possono causare diversi problemi, tra cui una maggiore suscettibilità alle interferenze multipath, un ridotto rapporto anteriore-to-back e potenziali preoccupazioni di sicurezza in applicazioni sensibili dove le perdite di segnale in direzioni non intenzionate devono essere minimizzate.

Per i sistemi di navigazione satellitare, le radiazioni dello schienale possono raccogliere riflessi di terra e segnali multipath che degradano l'accuratezza di posizionamento. Nelle applicazioni radar, i lobi posteriori forti possono rilevare obiettivi indesiderati o ingombrare dietro l'antenna, creando false ritorni e riducendo l'efficacia del sistema.

Lobi da Grating: un caso speciale

Per antenne di apertura discrete (come ad esempio array phased) in cui l'elemento che spazia è maggiore di una lunghezza d'onda di mezzo, l'effetto di alias spaziale provoca che alcuni lobi laterali diventino sostanzialmente più grandi in ampiezza, e si avvicinano al livello del lobo principale; questi sono chiamati lobi di grattugia.

L'aspetto dei lobi di grattugia può compromettere gravemente le prestazioni dell'antenna creando più travi forti in direzioni non intenzionali. I lobi di grattugia sono un caso speciale di un lobo laterale. In tal caso, i lobi laterali dovrebbero essere considerati tutti i lobi che si trovano tra il lobo principale e il primo lobo di grattugia, o tra lobi di grattugia.

Tecniche avanzate per la riduzione dello Lobo laterale

Funzioni di ampiezza e finestra

L'affinamento di ampiezza rappresenta una delle tecniche più fondamentali e ampiamente utilizzate per la riduzione del lobo laterale negli array di antenne. I livelli di lobo laterale possono essere ridotti rastremando i bordi della distribuzione di apertura (cambiando dall'uniformità) a scapito della ridotta direttività.

Varie funzioni finestra possono essere applicate per ottenere l'ampiezza di nastro, ogni offrendo diversi trade-off tra livello lobo laterale, larghezza principale del fascio e direttività. Si scopre che la finestra Blackman è migliore per la riduzione del lobo laterale nell'analisi di antenne lineari, rettangolari e circolari.

La scelta della funzione finestra dipende dalle specifiche esigenze di prestazione del sistema antenna. Mentre le distribuzioni uniformi di ampiezza forniscono la massima direttività, producono anche i livelli più alti del lobo laterale. Le distribuzioni a scomparsa sacrificano una certa direttività per raggiungere livelli di lobo laterali più bassi, con il grado di affusolazione che determina l'equilibrio tra questi fattori concorrenti.

Strategie di spaziatura ottimale degli elementi

La distanza tra gli elementi svolge un ruolo cruciale nel determinare le caratteristiche del pattern di radiazione degli array di antenne. La corretta spaziatura impedisce la formazione di lobi gratificanti, consentendo un efficace controllo del lobo laterale. Questo si traduce in una distribuzione di potenza binomiale (1:2:1 ratio), riducendo efficacemente il SLL mentre si sopprime il lobo di grattugia. La regola tradizionale del pollice suggerisce di mantenere l'elemento spaziatura a o sotto la metà della lunghezza d'onda per evitare che le strategie di grattatura raggiunge, ma moderne tecniche di ottimizzazione possono raggiungere.

Grazie all'ottimizzazione delle posizioni di singoli elementi, i progettisti possono creare modelli di radiazione con livelli di lobo laterali notevolmente ridotti, mantenendo le caratteristiche principali del fascio accettabili. Il noto metodo ibrido di Moments/Genetic Algorithm (MoM/GA) consente di combinare le prestazioni di sintesi degli array, che regolano sia i coefficienti di ottimizzazione dell'eccitazione che gli spazi di ottimizzazione degli elementi.

Le lobi gratificanti sia dei modelli E-plane che H-plane sono soppresse al di sotto −13.8 e −11.5 dB, che dimostra l'efficacia della tecnica di array radi basato su GA per risolvere il problema del lobo gratificante degli array planari EL. Queste tecniche consentono la progettazione di array con costi ridotti mantenendo i costi di radiazione, mantenendo al contempo le caratteristiche accettabili dei costi di resistenza degli elementi.

Dolph-Chebyshev Array Design

Gli array Dolph-Chebyshev rappresentano un approccio classico alla sintesi di array di antenna che fornisce un controllo ottimale del lobo laterale per una data larghezza di trave. Questa metodologia di progettazione produce array dove tutti i lobi laterali hanno ampiezza uguale, impostato ad un livello specificato sotto il raggio principale. La distribuzione Chebyshev raggiunge il raggio principale più stretto possibile per un dato livello di lobo laterale massimo, o equivalente, il livello di lobo laterale più basso possibile per un dato raggio.

La base matematica degli array Dolph-Chebyshev si basa sui polinomi Chebyshev, che forniscono la distribuzione ottimale dell'ampiezza per raggiungere lobi laterali a goccia uguale. Questo approccio offre prestazioni prevedibili e controllabili del lobo laterale, rendendolo particolarmente prezioso per applicazioni in cui devono essere garantiti livelli specifici dello lobo laterale. La tecnica può essere applicata a array lineari di qualsiasi dimensione, con la conseguente distribuzione di ampiezza determinata dal livello del lobo laterale desiderato e la gamma.

Mentre gli array Dolph-Chebyshev forniscono eccellenti prestazioni teoriche, le implementazioni pratiche devono tener conto di fattori come l'accoppiamento reciproco tra elementi, modelli di elementi finiti e tolleranze di produzione.

Ottimizzazione dell'algoritmo evolutivo

Gli algoritmi evolutivi sono emersi come potenti strumenti per l'ottimizzazione dell'antenna array, offrendo la capacità di esplorare spazi di progettazione complessi e trovare soluzioni che potrebbero non essere evidenti attraverso metodi analitici. Il lavoro ha dimostrato che l'algoritmo di firefly migliorato (EFA) esegue meglio dell'algoritmo genetico (GA) nell'ottimizzazione del livello di lobo laterale dell'antenna senza alcun effetto serio sulla larghezza del fascio.

Gli algoritmi genetici rappresentano uno degli approcci evolutivi più diffusi per la sintesi di array di antenne. I risultati mostrano che il design di antenne circolari non uniformi che utilizzano il metodo PSO fornisce una riduzione del livello di lobo laterale migliore di quella ottenuta con algoritmi genetici.

Recenti sviluppi hanno introdotto algoritmi evolutivi più sofisticati appositamente studiati per l'ottimizzazione dell'antenna, che progetta una serie lineare a tempo-modulato (TMLA) con livello basso di sidelobe (SLL) e basso livello di banda laterale (SBL) basato sull'algoritmo di ottimizzazione del dandelion non lineare (CENDO) a basso livello di scambio caotico, che incorporano conoscenze specifiche per problemi e meccanismi adattativi per migliorare la velocità di convergenza e la qualità delle soluzioni, consentendo una migliore performance superiore con la progettazione di array.

Sintesi ibrida

Il design moderno dell'antenna si basa sempre più sugli approcci di sintesi ibrida che combinano più tecniche di ottimizzazione per ottenere prestazioni superiori. Questo documento propone un nuovo framework di sintesi ibrida denominato 1DC/MoM/GA, che integra la precisione analitica di MoM, la capacità di ricerca globale di GA, e la potenza di espansione spaziale della convoluzione unidimensionale (1DC).

Il concetto di array di antenna virtuale (VAA) rappresenta un approccio innovativo per ridurre la complessità computazionale nella sintesi di array planare. Il VAA decompone l'UPAA (M×N) in array lineari verticali e orizzontali uniformi (V–ULAA e H–ULAA) costituiti rispettivamente da elementi di antenna M e N, il V-ULAA e H-ULAA sono posizionati perpendicolarmente e abbastanza da vicino, oltre a formare un nuovo (AA+N).

Gli approcci ibridi possono raggiungere notevoli prestazioni di riduzione del lobo laterale. Il metodo proposto raggiunge una riduzione di sei volte in SLL mantenendo l'efficienza computazionale. Decompondo complessi problemi di array planari in ottimizzazioni lineari più semplici e combinando i risultati, queste tecniche consentono la progettazione di grandi array che sarebbero computazionalmente intrattabili utilizzando metodi convenzionali.

Tecniche di soppressione Lobe

Metodi di modifica dell'aeromobile

Per ridurre la radiazione del lobo posteriore, utilizziamo il contorno di terra scanalato emettendo slot sull'angolo del piano terra. I risultati dell'esperimento mostrano che la radiazione del lobo posteriore è ridotta inferiore a −35 dBi e il rapporto anteriore-indietro più di 40 dB. Questa tecnica modifica la distribuzione corrente sul piano terra, riducendo la radiazione arretrata senza incidere significativamente sul fascio principale.

Con l'ottenimento di slot nel piano terra, la radiazione posteriore di tale antenna viene soppresso. Slot sono stati fatti simmetricamente sui quattro bordi del piano terra rettangolare. Il posizionamento strategico e le dimensioni di queste slot possono essere ottimizzati per raggiungere la massima soppressione lobo posteriore, mantenendo buone caratteristiche di impedenza di corrispondenza e di radiazione emisfero anteriore. Questo approccio offre un metodo relativamente semplice e conveniente per migliorare i disegni anteriori in microstrip.

Il concetto di design dei radiatori è costituito dal design asimmetrico dei radiatori posizionati asimmetricamente rispetto al piano terra, che altera le relazioni di fase tra radiazione in avanti e indietro, consentendo l'interferenza distruttiva nella regione dello lobo posteriore mantenendo l'interferenza costruttiva nella direzione principale del fascio.

Integrazione di elementi parassitari

Gli elementi parassitari offrono un potente metodo per controllare i modelli di radiazione e sopprimere lobi posteriori senza richiedere ulteriori reti di alimentazione attiva. Gli elementi parassitari posizionati strategicamente circondano la patch primaria di radiazione dell'antenna. Senza ottenere direttamente l'elettricità, questi anelli servono come elementi passivi che influenzano il campo elettromagnetico che circonda gli elementi radianti attivi. Possiamo regolare con successo il modello di radiazione dell'antenna per abbassare l'intensità della radiazione lobo posteriore pianificando con attenzione il loro posizionamento e dimensione.

L'efficacia degli elementi parassitari deriva dalla loro capacità di rimodellare la distribuzione del campo elettromagnetico intorno agli elementi attive dell'antenna. Questi elementi passivi accoppiano elettromagneticamente con gli elementi pilotati, modificando il modello di radiazione generale attraverso gli effetti di interferenza controllata.

Gli anelli parassitari rappresentano una configurazione particolarmente efficace per la soppressione del lobo posteriore nei disegni di antenne a patch. Questi elementi di conduzione circolare o rettangolare che circondano la patch principale radiante possono essere sintonizzati per creare distribuzioni di campo che minimizzano la radiazione arretrata. La tecnica offre il vantaggio di mantenere una struttura dell'antenna relativamente semplice, fornendo miglioramenti sostanziali delle prestazioni, rendendolo attraente per implementazioni pratiche nelle applicazioni con spazio-constrained.

Patch Etching Tecniche

Patch etching rappresenta un approccio innovativo alla soppressione dello lobo posteriore che modifica la distribuzione corrente sull'elemento radiante stesso. Utilizzando le tecniche di etching patch, la patch antenna viene incisa direttamente con i modelli accurati. Le regioni che vengono incise via modificano la distribuzione attuale della patch, che modifica il modello di radiazione. Il design affronta la soppressione delle direzioni di radiazione non desiderate, in particolare i lobi posteriori, eliminando selettivamente le porzioni di.

La rimozione strategica del materiale dalla patch dell'antenna consente un controllo preciso sui modelli di flusso attuali, che influenzano direttamente la distribuzione del campo irradiato. Con la creazione di specifici schemi di incisione, i progettisti possono sopprimere le correnti che contribuiscono alla radiazione dello lobo posteriore, preservando o migliorando le correnti che supportano il fascio principale.

I progettisti possono esplorare varie configurazioni di incisione per identificare i modelli che forniscono una soppressione ottimale del lobo posteriore, mantenendo le caratteristiche di corrispondenza di impedenza accettabile e principale del fascio. La tecnica è particolarmente adatta ai processi di fabbricazione del circuito stampato, dove i modelli di incisione precisi possono essere implementati con alta precisione e ripetibilità.

Applicazioni di superficie ad alta impedenza

Le superfici ad alta impedenza (HIS) offrono un approccio avanzato alla riduzione dello lobo posteriore, sopprimendo le onde superficiali che contribuiscono alla radiazione indesiderata, e mostrano che l'HIS può sopprimere le onde superficiali e ridurre i lobi posteriori.

Le superfici ad alta impedenza sono tipicamente costituite da modelli metallici periodici su un substrato dielettrico a terra, creando una struttura che presenta un'elevata impedenza superficiale su una specifica banda di frequenza. Quando integrata con le matrici di antenne, le strutture HIS possono migliorare significativamente il rapporto anteriore-torno impedendo alle correnti superficiali di scorrere ai bordi del piano terra, dove altrimenti si irradiano all'indietro.

La progettazione di superfici ad alta impedenza richiede un'attenta considerazione della banda di frequenza operativa, delle proprietà substrate e dell'integrazione con gli elementi dell'antenna. Inoltre, questa carta esplora il miglioramento delle prestazioni dell'antenna con diversi numeri delle celle HIS. L'ottimizzazione dei parametri HIS consente ai progettisti di ottenere una sostanziale riduzione del lobo posteriore mantenendo dimensioni compatte dell'antenna e una complessità di produzione accettabile.

Strategie di eccitazione multi-modi

La soppressione avanzata del lobo posteriore può essere ottenuta attraverso un controllo attento delle modalità di eccitazione dell'antenna. Il design integra due meccanismi per la soppressione del lobo posteriore: l'impiego di monopoli e dipolo, e l'inclusione di un microstrip risonatore all'interno di un substrato multistrato.

La combinazione di diverse modalità di radiazione consente di interferenze costruttive nella direzione in avanti creando interferenze distruttive nella direzione posteriore. Questo approccio richiede un'attenta analisi delle caratteristiche modali della struttura dell'antenna e un controllo preciso del meccanismo di eccitazione. La configurazione T-branch aiuta a ridurre le correnti elettriche sul piano terra, attivando una modalità di risonanza parallela, diminuendo così le radiazioni dello strumento posteriore a causa di una ridotta dispersione dal bordo del terreno.

Le strategie di eccitazione multimodale sono particolarmente efficaci nei progetti di antenna a banda larga in cui la soppressione del lobo posteriore deve essere mantenuta in un ampio range di frequenza. Levando le caratteristiche di frequenza-dipendenti di diverse modalità, i progettisti possono raggiungere prestazioni di rapporto anteriore-to-back costanti in tutta la banda operativa.

Tecniche di arruffamento e adattivo

Fondamenti di Digital Beamforming

Il teletrasporto digitale rappresenta un potente approccio al controllo dei modelli di radiazione che consente una regolazione dinamica delle caratteristiche dell'array in risposta ai cambiamenti delle esigenze operative.A differenza delle reti di teletrasformazione fisse, dei segnali di processo dei sistemi di teletrasformazione digitali da singoli elementi di array nel dominio digitale, offrendo una flessibilità senza precedenti nella sintesi dei modelli e nel controllo dello lobo laterale.

Il principio fondamentale della teletrasformazione digitale comporta l'applicazione di pesi complessi ai segnali da ogni elemento di array prima di combinarli per formare l'uscita di array. Questi pesi controllano sia l'ampiezza che la fase del contributo di ogni elemento, consentendo un controllo preciso sul modello di radiazione risultante.

I sistemi di teletrasformazione digitale offrono diversi vantaggi per il controllo dello lobo laterale e dello lobo posteriore. La capacità di calcolare e applicare pesi ottimali in tempo reale consente risposte adattative agli ambienti di interferenza in evoluzione. I raggi indipendenti multipli possono essere formati simultaneamente, ciascuno con caratteristiche dello lobo laterali ottimizzate per la sua applicazione specifica. L'implementazione digitale elimina anche molte delle limitazioni pratiche associate alle reti di teletrasformazione analogiche, come le tolleranze dei componenti e la sensibilità alla temperatura.

Attaccante adattivo

Lo sterzo nullo adattivo estende i concetti di base di teletrasformazione, mettendo automaticamente nulli i modelli in direzioni di interferimento dei segnali. Questa tecnica dimostra particolarmente prezioso in ambienti dinamici in cui le fonti di interferenza possono apparire, scomparire o muoversi nel tempo.

Diversi algoritmi di adattamento sono stati sviluppati per applicazioni di sterzo null, ognuna con caratteristiche specifiche e prestazioni di trade-off. L'algoritmo Least Mean Squares (LMS) offre semplicità computazionale e prestazioni robuste per molte applicazioni.

L'efficacia dello sterzo nullo adattativo dipende da diversi fattori, tra cui il numero di elementi di array, la spaziatura degli elementi e le caratteristiche dell'ambiente di interferenza. Le argini con più elementi possono posizionare nulli più indipendenti, consentendo la soppressione di interferenze multiple contemporaneamente.

Tecniche a raggi d'arreo con tempo

L'antenna Time-modulated array (TMAA) è un nuovo tipo di antenna array basata sulla tecnologia di modulazione del tempo. Con l'introduzione di "tempo" come la quarta libertà di progettazione dimensionale nella progettazione di antenne di array convenzionali in spazio tridimensionale, l'antenna di array ha caratteristiche di modulazione del tempo, che controlla meglio le caratteristiche di radiazione dell'antenna di array e raggiunge la migliore sintesi di modelli di radiazione di campo.

La modulazione del tempo introduce un ulteriore grado di libertà per il controllo del modello, passando periodicamente elementi di array su e fuori secondo sequenze di tempo ottimizzate. Questo approccio consente la riduzione del lobo laterale senza richiedere reti di ampiezza complessa o spaziatura di elementi non uniformi. La natura che va a tempo dell'eccitazione crea un modello di radiazione che può essere ottimizzato per il livello del lobo laterale e il livello della banda laterale, affrontando sfide uniche ai sistemi modulati.

La progettazione di array modulati nel tempo comporta l'ottimizzazione di diversi parametri, tra cui la durata in tempo per ogni elemento, la sequenza di commutazione e potenzialmente la spaziatura degli elementi. Gli algoritmi di ottimizzazione moderni possono ottimizzare simultaneamente questi parametri per raggiungere le caratteristiche del pattern di radiazione desiderate.

Sistemi di travi a trazione

I sistemi di travatura interrotta offrono un compromesso pratico tra antenne a travi fisse e array completamente adattativi, offrendo una migliore copertura e un rifiuto di interferenza con una complessità moderata.Per migliorare le capacità di comunicazione direzionale, il design incorpora anche un'antenna a trave commutata che utilizza una tecnica a circuito corto.

Questi sistemi mantengono un insieme di travi predefinite che coprono diversi settori angolari, selezionando il fascio che fornisce le migliori prestazioni per le condizioni attuali. Ogni fascio può essere progettato con caratteristiche di lobo laterale ottimizzate e lobo posteriore per la sua specifica direzione, garantendo buone prestazioni indipendentemente dalla quale è attiva la trave. Il meccanismo di commutazione può essere implementato attraverso interruttori RF, diodi PIN o altri componenti elettronici che consentono una rapida selezione del fascio.

I sistemi di travatura interruttori trovano applicazioni in vari scenari di comunicazione wireless, dalle stazioni di base cellulari alle comunicazioni satellitari. La capacità di selezionare travi differenti consente una migliore qualità del segnale, una minore interferenza e una maggiore capacità rispetto alle antenne omnidirezionali o fisse.

Considerazioni pratiche di progettazione e migliori pratiche

Effetti di accoppiamento e mitigazione Mutual

L'accoppiamento reciproco tra elementi di array rappresenta una delle sfide pratiche più significative nel design dell'antenna array. Quando gli elementi sono posizionati in prossimità, l'accoppiamento elettromagnetico provoca il modello di radiazione di ogni elemento e l'impedenza di ingresso per essere influenzata da elementi vicini.

L'impatto dell'accoppiamento reciproco aumenta in diminuzione della spaziatura degli elementi, creando un compromesso fondamentale nel design degli array. La spaziatura più vicina consente array più compatti e può contribuire a prevenire lobi grattugiati, ma aumenta gli effetti di accoppiamento che possono degradare le prestazioni. I progettisti devono analizzare attentamente gli effetti di accoppiamento durante la fase di progettazione e possono essere necessari per regolare le eccitazioni degli elementi o le posizioni per compensare queste interazioni.

Le reti di decoupling possono essere inserite tra elementi per ridurre l'accoppiamento, anche se queste aggiungono complessità e potenziale perdita. Le modifiche di progettazione degli elementi, come l'utilizzo di forme specifiche di patch o l'aggiunta di elementi parassitari, possono ridurre l'accoppiamento mantenendo le caratteristiche di radiazione desiderate. Le tecniche di sintesi avanzate possono spiegare gli effetti di accoppiamento durante il processo di ottimizzazione, producendo progetti che raggiungono le prestazioni di destinazione nonostante le interazioni di accoppiamento.

Considerazioni sulla larghezza di banda

Grazie alle prestazioni del lobo laterale e del lobo posteriore costanti, in una banda larga di frequenza, si presentano sfide significative nel design dell'antenna. Molte tecniche di riduzione del lobo laterale, in particolare quelle basate su ampiezza o distributive specifiche, sono intrinsecamente dipendenti dalla frequenza di funzionamento, dai modelli di elementi, dall'accoppiamento reciproco e dalla spaziatura elettrica, che variano, potenzialmente degradando il modello di radiazione ottimizzato.

La progettazione di array a banda larga richiede un'attenta considerazione di come i vari parametri cambiano con la frequenza. I progetti degli elementi devono mantenere i modelli stabili attraverso la banda operativa, con una variazione minima delle caratteristiche di larghezza di trave, guadagno e polarizzazione. Le reti di alimentazione devono fornire ampiezza e distribuzioni di fase adeguate a tutte le frequenze, che possono richiedere componenti a banda larga sofisticati o reti di compensazione dipendente dalla frequenza.

Gli strumenti computazionali moderni consentono ai progettisti di ottimizzare gli array per le prestazioni a banda larga valutando i modelli di radiazione a più frequenze durante il processo di sintesi. Gli approcci di ottimizzazione multi-oggettivi possono bilanciare le prestazioni della banda di frequenza, garantendo livelli di lobo laterali accettabili in tutta la gamma di funzionamento.

Tolleranze di fabbricazione e robustezza

Le antenne reali mostrano inevitabilmente variazioni dalle loro caratteristiche progettate a causa di tolleranze di produzione, variazioni dei componenti e effetti ambientali. Queste deviazioni possono influenzare significativamente le prestazioni del lobo laterale, in particolare nei disegni che si basano su precise relazioni di ampiezza o fase tra gli elementi.

Gli errori di posizione degli elementi rappresentano una delle variazioni di produzione più comuni, in particolare in grandi array. Anche gli errori di piccola posizione possono causare errori di fase che degradano le prestazioni del lobo laterale, specialmente a frequenze più elevate dove la lunghezza d'onda è piccola. Gli errori di ampiezza derivano dalle tolleranze dei componenti nelle reti di alimentazione, dalle variazioni delle caratteristiche degli elementi e dai divisori di potenza imperfetti.

Le tecniche di progettazione robuste possono ridurre al minimo la sensibilità alle variazioni di produzione. I metodi di analisi statistica possono valutare come le tolleranze influiscono sulle prestazioni, consentendo ai progettisti di identificare i parametri critici che richiedono un controllo stretto. Alcuni approcci di sintesi ottimizzano esplicitamente la robustezza, producendo disegni che mantengono prestazioni accettabili nonostante le variazioni previste.

Efficienza computazionale in grandi argini

Il carico computazionale della sintesi dell'array di antenna aumenta notevolmente con la dimensione dell'array, in particolare per gli array planari dove il numero di elementi cresce come il quadrato della dimensione lineare. Ci sono anche problemi nella sintesi di array come il costo computazionale, soprattutto come aumenta la dimensione dell'antenna.

Diversi metodi possono ridurre i requisiti computazionali per la sintesi di grandi array. I metodi di decomposizione rompono grandi array planari in array lineari più piccoli che possono essere ottimizzati in modo indipendente, come dimostrato dalle tecniche di array virtuali. Lo sfruttamento di simmetria riduce il numero di variabili indipendenti riconoscendo che molti array presentano strutture simmetriche.

Gli algoritmi evolutivi si prestano naturalmente all'implementazione parallela, poiché le soluzioni multiple dei candidati possono essere valutate simultaneamente su diversi processori. Le unità di elaborazione grafica (GPU) forniscono un massiccio parallelismo che può essere sfruttato per i calcoli di pattern e gli algoritmi di ottimizzazione, consentendo la progettazione di array che sarebbero impraticabili utilizzando approcci di calcolo convenzionali.

Integrazione con sistemi RF

Gli array Antenna non funzionano in modo isolato ma devono essere integrati con sistemi RF completi, tra cui reti di alimentazione, amplificatori, filtri e componenti di elaborazione dei segnali. Il design di questi sistemi di supporto influisce significativamente sulle prestazioni complessive, comprese le caratteristiche dello lobo laterale e dello lobo posteriore.

Le reti di alimentazione aziendale dividono la potenza tra gli elementi di array attraverso divisori di potenza cascaded, offrendo una buona ampiezza e controllo di fase ma una perdita potenzialmente significativa in grandi array. Le reti di alimentazione della serie collegano gli elementi sequenziali lungo una linea di trasmissione, fornendo implementazioni compatte con capacità di scansione a banda ridotta e a raggi. Le reti di alimentazione parallele offrono compromessi tra questi estremi, con caratteristiche a seconda della specifica topologia impiegata.

Le implementazioni di array attivi, dove ogni elemento ha un proprio amplificatore, offrono vantaggi per il controllo dello lobo laterale, consentendo un ampiezza e una regolazione di fase precisi a ogni elemento. Tuttavia, introducono ulteriori complessità, costi e consumi di energia. La scelta tra implementazioni passive e attive dipende dai requisiti applicativi, con fattori quali prestazioni richieste, vincoli di costo, disponibilità di potenza e considerazioni di affidabilità che giocano ruoli importanti nella decisione.

Approcci di progettazione specifici

5G e Millimeter-Wave Comunicazioni

I sistemi wireless di quinta generazione e le comunicazioni a onde millimetriche presentano sfide e opportunità uniche per la progettazione di array di antenna. In primo luogo, l'antenna dovrebbe avere un alto guadagno, che aumenta la gamma di radar e riduce la potenza di trasmissione richiesta. In secondo luogo, l'alta efficienza è necessaria per ridurre le perdite di dissipazione e ridurre ulteriormente la potenza di trasmissione richiesta.

Le brevi lunghezze d'onda a frequenze millimetriche consentono implementazioni compatte di array con molti elementi in piccole aperture fisiche, consentendo travi ad alta luminosità con un'eccellente direttività, ma aumenta anche la sensibilità alla produzione di tolleranze e errori di allineamento. Il controllo laterale del lobo diventa particolarmente critico in ambienti urbani densi dove più utenti e stazioni di base operano in prossimità, richiedendo eccellenti capacità di reiezione delle interferenze.

I sistemi di implementazione a onde millimetriche utilizzano spesso implementazioni integrate nei circuiti in cui elementi di antenna, reti di alimentazione e componenti attivi sono fabbricati su un unico substrato. Questa integrazione offre vantaggi in termini di compattezza e consistenza produttiva, ma introduce sfide legate alla gestione termica, perdite substrate e flessibilità di progettazione limitata.

Sistemi radar e sensori

Le applicazioni radar pongono requisiti rigorosi sul lobo laterale e le prestazioni dello lobo posteriore, come lobi indesiderati possono rilevare l'ingombro, creare obiettivi falsi, o rivelare la presenza del radar ad avversari.

I sistemi radar automobilistici per evitare collisioni e la guida autonoma richiedono antenne con modelli di radiazione attentamente controllati per rilevare obiettivi a varie gamme e angoli, rifiutando la disfunzione e l'interferenza da altri veicoli. Questi sistemi operano spesso a 24 GHz o 77 GHz, dove le implementazioni di array compatte possono fornire la risoluzione angolare e le prestazioni di gamma.

I sistemi radar a diaframma sintetici (SAR) e radar a diaframma inversa (ISAR) utilizzano le antenne per creare immagini ad alta risoluzione di obiettivi e terreni. Queste applicazioni richiedono livelli di lobo laterali estremamente bassi per evitare che i ritorni forti possano nascondere le caratteristiche più deboli dell'immagine.

Sistemi di navigazione e di navigazione

I sistemi di comunicazione e navigazione satellitare richiedono antenne con un'eccellente soppressione dello lobo posteriore per ridurre gli effetti multipath e le interferenze da fonti basate sul suolo. Questo studio introduce un'antenna compatta e a banda larga polarizzata (CP) che presenta una soppressione del lobo posteriore, personalizzata per le applicazioni del sistema satellitare di navigazione globale (GNSS).

I ricevitori GNSS devono mantenere un funzionamento affidabile in ambienti difficili con riflessi multipath, interferenze e jamming. Le antenne con elevati rapporti di fronte-back rifiutano i segnali che arrivano da sotto l'orizzonte, che sono in genere riflessi multipath o interferenze piuttosto che segnali satellitari diretti.

I terminali di comunicazione satellitare affrontano sfide simili, richiedendo antenne che massimizzano il guadagno verso i satelliti, riducendo al minimo il pick-up di interferenza terrestre e rumore. Le antenne di array phased consentono lo sterzo elettronico per tracciare i satelliti mentre si muovono attraverso il cielo, con lobo laterale e il controllo dello lobo posteriore assicurando che l'antenna mantiene una buona qualità del segnale durante il range di tracciamento.

Stazioni di base wireless e punti di accesso

Le stazioni di base wireless e i punti di accesso beneficiano in modo significativo di array di antenne con caratteristiche dello lobo laterale controllato e dello lobo posteriore. Questi sistemi devono fornire copertura alle aree di servizio desiderate, riducendo al minimo le interferenze alle celle o ai sistemi adiacenti.

Le stazioni di base moderne impiegano sempre più la tecnologia MMO (multiple-input multiple-output) che utilizza grandi array di antenne con una sofisticata trave per servire più utenti contemporaneamente. Questi sistemi richiedono un eccellente controllo del lobo laterale per ridurre al minimo le interferenze tra i raggi utente, consentendo un'elevata efficienza spettrale e la capacità di sistema.

I punti di accesso wireless interni affrontano sfide uniche legate alla propagazione multipath e alla necessità di fornire una copertura uniforme in ambienti di costruzione complessi. Le matrici di antenna con modelli di radiazione controllata possono modellare la copertura per abbinare geometrie delle camere, ridurre i punti morti e ridurre le interferenze tra i punti di accesso.

Tecniche di misura e verifica

Testing a camera anecoico

Misura accurata dei modelli di radiazione dell'antenna, comprese le caratteristiche dello lobo laterale e dello lobo posteriore, richiede strutture di prova specializzate che minimizzano i riflessi e le interferenze esterne. Le camere anecoiche forniscono ambienti controllati in cui i modelli dell'antenna possono essere misurati con alta precisione attraverso ampie gamme angolari.

Le misurazioni del modello comportano in genere il montaggio dell'antenna in prova su un sistema di posizionamento che può ruotarlo attraverso tutti gli angoli richiesti mentre un'antenna della sonda misura il campo irradiato. Per la caratterizzazione del modello tridimensionale completa, le misurazioni devono essere effettuate in molte posizioni angolari, richiedendo sistemi di posizionamento automatizzati e apparecchiature di acquisizione dati. La distanza di misura deve essere sufficiente per garantire condizioni di campo lontano, dove il modello misurato rappresenta esattamente le caratteristiche di radiazione reali dell'antenna.

Lobi laterali e lobo posteriore richiedono particolare attenzione alla gamma dinamica e precisione di misura. I lobi di basso livello possono essere 30 dB o più sotto il fascio principale, che richiedono ricevitori sensibili e attenzione attenta al rumore e alle interferenze. Le misurazioni multiple ad ogni angolo, le tecniche di mediazione e le procedure di calibrazione attenta aiutano a garantire una caratterizzazione accurata delle caratteristiche di pattern a basso livello.

Tecniche di misura vicino al Field

Le tecniche di misura del campo vicino offrono vantaggi per caratterizzare grandi antenne dove le misurazioni del campo lontano richiedono intervalli di test poco pratici. Questi metodi misurano il campo elettromagnetico vicino all'antenna, quindi utilizzano trasformazioni matematiche per calcolare il modello di radiazione di campo lontano. Le misurazioni del campo vicino possono essere eseguite in strutture più piccole rispetto alle misurazioni di campo lontano, e spesso forniscono informazioni più dettagliate sulle caratteristiche dell'antenna.

Le geometrie di misura vicino al campo sono comunemente utilizzate, tra cui la scansione planare, cilindrica e sferica. Le misurazioni planari a campo vicino scandono una superficie piana di fronte all'antenna, offrendo semplicità ed efficienza per le antenne con i modelli concentrati nell'emisfero in avanti. La scansione cilindrica si adatta alle antenne con modelli omnidirezionali o ampi, mentre la scansione sferica fornisce informazioni complete sui pattern ma richiede sistemi di posizionamento più complessi e tempi di misura più lunghi.

La trasformazione da misurazioni in campo vicino a modelli di campo lontano si basa sulla teoria elettromagnetica e sull'elaborazione numerica. Le trasformazioni accurate richiedono un'attenta attenzione alla distanza della griglia di misura, alla dimensione della superficie di scansione e alla correzione della sonda. I moderni sistemi di campo vicino includono software sofisticati che eseguono automaticamente queste trasformazioni, fornendo modelli di campo lontano che possono essere direttamente confrontati con le previsioni di progettazione e le specifiche.

Convalida simulazione e modellazione

Gli strumenti di simulazione elettromagnetica svolgono un ruolo cruciale nella progettazione di array di antenna, consentendo analisi dettagliate dei modelli di radiazione, comprese le caratteristiche del lobo e dello lobo posteriore, prima della fabbricazione. La convalida viene effettuata attraverso le simulazioni MATLAB e la modellazione a onda piena CST, con risultati che dimostrano prestazioni superiori rispetto alle tecniche di accoppiamento allo stato dell'arte.

Diversi metodi numerici sono comunemente utilizzati per la simulazione dell'antenna, ciascuno con punti e punti specifici. Metodo di Moments (MoM) eccelle per antenne e strutture planari, offrendo un calcolo efficiente per molte configurazioni di array. Finite Element Method (FEM) gestisce geometrie complesse e materiali inomogenei bene, rendendolo adatto per progetti di antenne integrate.

Un buon accordo tra simulazione e misurazione convalida l'approccio di modellazione e conferma che tutti gli effetti fisici rilevanti sono stati adeguatamente considerati. Le discrepanze tra simulazione e misurazione possono indicare errori di modellazione, variazioni di produzione o problemi di misura che richiedono l'indagine.

Tecnologie emergenti e direzioni future

Applicazioni di apprendimento della macchina

Le tecniche di apprendimento automatico stanno cominciando ad avere un impatto sulla progettazione dell'antenna, offrendo nuovi approcci all'ottimizzazione e alla sintesi dei modelli. Le reti neurali possono imparare le relazioni tra i parametri di progettazione e le metriche di prestazione, consentendo una rapida esplorazione degli spazi di progettazione e identificazione di configurazioni promettenti.

I metodi di apprendimento approfondito mostrano una particolare promessa per problemi di progettazione complessi in cui i metodi di ottimizzazione tradizionali lottano. Le reti neurali convoluzionali possono elaborare direttamente le geometrie dell'antenna, imparando a prevedere i modelli di radiazione dalle caratteristiche strutturali.

L'apprendimento di rinforzo offre un altro viale per l'ottimizzazione dell'antenna, dove gli algoritmi imparano strategie di progettazione ottimali attraverso l'interazione iterativa con gli ambienti di simulazione. Questi approcci possono gestire i problemi di ottimizzazione multi-oggettiva naturalmente, bilanciando requisiti concorrenti come il livello del lobo laterale, la larghezza di trave e il guadagno.

Array riconfigurabili e adattivi

Questi array utilizzano componenti sintonizzabili come varagori, diodi PIN o switch MEMS RF per modificare i modelli di elementi, l'accoppiamento o le caratteristiche di rete di alimentazione in tempo reale. Questa riconfigurabilità consente a un singolo sistema di antenne di adattarsi alle mutevoli esigenze operative, ottimizzando le prestazioni per le condizioni attuali.

Gli array configurabili in frequenza possono regolare la loro banda operativa per adattarsi allo spettro disponibile o evitare interferenze, mentre gli array configurabili in modo da modificare le loro caratteristiche di radiazione per ottimizzare la copertura o sopprimere le interferenze da specifiche direzioni.

L'integrazione di array riconfigurabili con tecnologie radio cognitive e software-definite consente sistemi wireless intelligenti che possono percepire il loro ambiente elettromagnetico e adattarsi di conseguenza. Questi sistemi possono regolare dinamicamente i modelli di radiazione per massimizzare la qualità del segnale, minimizzare le interferenze e ottimizzare l'utilizzo dello spettro.

Integrazione Metamateriale e Metasurface

I metamateriali e le metasuperficie offrono nuovi approcci per il controllo delle onde elettromagnetiche, con implicazioni significative per il design dell'antenna. Queste strutture ingegnerizzate presentano proprietà elettromagnetiche non presenti nei materiali naturali, consentendo nuovi metodi per il controllo dello lobo laterale e del lobo posteriore.

Le metasuperficie gradite possono manipolare i fronti d'onda per creare i modelli di radiazione desiderati, offrendo un'alternativa agli approcci tradizionali di array phased. Queste strutture possono essere progettate per fornire distribuzioni specifiche di fase e ampiezza che minimizzano i lobi laterali mantenendo alta efficienza. La natura planare delle metasuperficie li rende attraenti per applicazioni a basso profilo dove gli array convenzionali di antenne sarebbero troppo voluminosi.

Grazie alla regolazione delle proprietà di singoli elementi di metasuperficie, il modello di radiazione globale può essere modificato per ottimizzare le prestazioni per le condizioni attuali. La ricerca continua ad esplorare il potenziale di queste tecnologie, con risultati promettenti che suggeriscono che gli approcci basati su metamateriali possono consentire nuove classi di sistemi di antenna ad alte prestazioni.

Integrazione con materiali avanzati

I materiali avanzati consentono nuove implementazioni di array antenna con prestazioni migliorate e dimensioni ridotte. I materiali dielettrici a basso consumo consentono di ottenere array più efficienti con migliori caratteristiche di radiazione, mentre i materiali ad alta permitività consentono la miniaturizzazione degli elementi dell'antenna. I substrati flessibili consentono di integrare array conformali in superfici curve, aprendo nuove possibilità di applicazione.

Le tecnologie di produzione additive stanno rivoluzionando la fabbricazione di antenne, consentendo complesse strutture tridimensionali che sarebbero difficili o impossibili da produrre utilizzando metodi tradizionali. Queste tecniche consentono l'integrazione di materiali multipli con proprietà diverse, creando antenne con caratteristiche elettromagnetiche e meccaniche ottimizzate.

I nanomateriali come il grafone e i nanotubi di carbonio offrono proprietà elettromagnetiche uniche che possono abilitare nuovi concetti di antenna. Questi materiali possono fornire una conducibilità sintonizzata, consentendo antenne riconfigurabili con meccanismi di controllo semplificati. La ricerca in antenne basate su nanomateriali continua a rivelare nuove possibilità, anche se implementazioni pratiche ancora affrontare sfide legate alla fabbricazione, integrazione e affidabilità.

Linee guida e raccomandazioni complete di progettazione

Considerazioni iniziali di fase di progettazione

Il design di array di antenna di successo inizia con una chiara definizione di requisiti e vincoli. I progettisti devono stabilire specifiche di destinazione per il livello del lobo laterale, il livello del lobo posteriore, la larghezza di trave, il guadagno e altre metriche di prestazione.

L'analisi del commercio durante la fase iniziale di progettazione aiuta a identificare soluzioni possibili e a stabilire aspettative realistiche delle prestazioni. La riduzione del lobo laterale viene tipicamente al costo di una ridotta direttività o di una maggiore larghezza di trave, che richiedono un attento bilanciamento dei requisiti concorrenti.

La scelta della topologia di array rappresenta una decisione di progettazione fondamentale che influisce su tutte le scelte successive. Gli array lineari offrono semplicità e facilità di analisi, ma forniscono uno sterzo a fascio in una sola dimensione. Gli array planari consentono lo sterzo e il controllo del pattern bidimensionale, ma aumentano la complessità e i costi.

Selezione strategia di ottimizzazione

La scelta di strategie di ottimizzazione appropriate influisce significativamente sull'efficienza progettuale e sulle prestazioni finali. I metodi analitici come la sintesi di Dolph-Chebyshev forniscono soluzioni rapide per configurazioni di array semplici ma non possono essere in grado di spiegare tutti gli effetti pratici. L'ottimizzazione numerica con algoritmi evolutivi offre flessibilità e può gestire vincoli complessi ma richiede risorse computazionali e un'attenta sintonia dei parametri.

Gli approcci ibridi che combinano metodi analitici e numerici spesso forniscono il miglior equilibrio di efficienza e prestazioni. I primi progetti basati su metodi analitici possono essere raffinati utilizzando l'ottimizzazione numerica per spiegare gli effetti pratici come l'accoppiamento reciproco e i modelli di elementi finiti. Le strategie di ottimizzazione multistadio possono affrontare in modo sequenziale diversi aspetti del design, prima di ottimizzare le posizioni degli elementi, poi le ampiezze di eccitazione e infine le fasi.

La scelta degli obiettivi e dei vincoli di ottimizzazione richiede un'attenta considerazione. L'ottimizzazione a singolo obiettivo focalizzata esclusivamente sul livello del lobo laterale può produrre disegni con caratteristiche inaccettabili in altre aree.

Protocolli di verifica e di prova

I protocolli di prova devono affrontare tutti i parametri di performance critici, inclusi i modelli di radiazione, le caratteristiche di impedenza, la purezza di polarizzazione e il guadagno. Le misurazioni a più frequenze durante la banda operativa verificano le prestazioni a banda larga e identificano eventuali problemi di dipendenza dalla frequenza.

I test ambientali convalidano le prestazioni in condizioni operative realistiche, comprese le variazioni di temperatura, umidità, vibrazione e altri fattori ambientali, garantendo che l'antenna mantenga le prestazioni accettabili durante la sua busta operativa prevista.

Documentazione delle decisioni di progettazione, dei risultati delle analisi e dei dati di prova fornisce informazioni preziose per i progetti futuri e la risoluzione dei problemi. I record dettagliati consentono ai progettisti di capire perché sono state fatte scelte specifiche e come il design è evoluto.

Pratico Attuazione Lista di controllo

  • Selezione e progettazione degli elementi di antenne con modelli stabili in tutta la banda di comando, bassa polarizzazione trasversale e caratteristiche di impedenza appropriate.
  • Ottimizzazione della geometria arginata:[] Determinare posizioni degli elementi ottimali considerando la prevenzione del lobo di grattugia, il controllo dello lobo laterale e i vincoli fisici.
  • Progettazione di distribuzione eccitazione:[[] Applicare l'ampiezza di nastro utilizzando le funzioni di finestra appropriate per raggiungere i livelli di lobo laterali di destinazione.
  • Attuazione di rete:[] Reti di alimentazione di progettazione che forniscono l'ampiezza e le distribuzioni di fase richieste con perdita minima. Considerare i requisiti di larghezza di banda e garantire una buona corrispondenza di impedenza.
  • Integrazione di soppressione dello schermo Lobe:[[] Modificazioni del piano terra di implementazione, elementi parassitari, o altre tecniche di riduzione dello lobo posteriore come appropriato. Verificare che i metodi di soppressione dello lobo posteriore non influiscono negativamente sulle caratteristiche principali del fascio o sulla corrispondenza di impedenza.
  • Simulation and Analysis:[] Eseguire simulazioni elettromagnetiche dettagliate che rappresentano tutti gli effetti fisici rilevanti. Analizzare l'accoppiamento reciproco, gli effetti dei bordi e gli impatti della rete di alimentazione. Verificare le prestazioni attraverso la banda piena e la gamma angolare.
  • Prototipo di fabbricazione:[[] Prototipi che utilizzano processi rappresentativi dei metodi di produzione. Misure di controllo della qualità di attuazione per garantire accuratezza dimensionale e proprietà dei materiali.
  • Misurazione e convalida:[] Condurre misurazioni complete dei modelli in adeguate strutture di prova. Misurare le caratteristiche di impedenza, il guadagno e la purezza di polarizzazione.
  • Ottimizzazione delle prestazioni:[] Identificare qualsiasi discrepanza tra le prestazioni misurate e prevedibili.
  • Trasferimento di documentazione e conoscenza:[[] Creare documentazione dettagliata del processo di progettazione, dei risultati di analisi e dei dati di prova. Lezioni di documenti apprese e raccomandazioni per i progetti futuri.

Conclusioni

Ridurre lobi laterali e lobi posteriori nel design di array antenna rappresenta una sfida multiforme che richiede un'attenta considerazione di numerosi fattori e trade-off. Il livello lobo laterale, che è uno dei parametri chiave da minimizzare per prestazioni efficaci degli array antenna, può effettivamente essere ottimizzato o ridotto in modo che le prestazioni del sistema non saranno negativamente influenzati. Le tecniche e metodologie discusse in questa guida completa forniscono ai progettisti un modello robusto per le radiazioni.

Il successo nella progettazione di array di antenna richiede l'integrazione di comprensione teorica, esperienza pratica e strumenti computazionali moderni. Dai concetti fondamentali come l'ampiezza di nastro e l'ottimizzazione di spaziatura degli elementi alle tecniche avanzate che coinvolgono algoritmi evolutivi e teletrasformazioni adattative, i progettisti hanno numerosi approcci disponibili per il controllo delle radiazioni indesiderate. La scelta di metodi specifici dipende dai requisiti di applicazione, dalle specifiche di prestazioni e dai vincoli pratici tra cui costi, complessità e capacità di produzione.

Con l'evoluzione dei sistemi di comunicazione wireless, le prestazioni sempre più elevate e la maggiore flessibilità, l'importanza di un efficace controllo lobo laterale e lobo posteriore aumenterà solo. Le tecnologie emergenti, tra cui l'ottimizzazione dell'apprendimento automatico, array riconfigurabili e l'integrazione metamateriale promettono nuove funzionalità e prestazioni migliorate.

Per ulteriori informazioni sul design dell'antenna e sulla teoria elettromagnetica, i lettori possono consultare le risorse dal IEEE Antennas and Propagation Society[], esplorare i fornitori di carta tecnica in riviste come IEEE Transactions on Antenna tutorials and Propagation Society, o la simulazione di riferimento completo libri di testo sulla teoria dell'antenna e il design.

Ogni progetto presenta sfide e opportunità uniche per perfezionare le competenze di progettazione e sviluppare una comprensione più profonda. Combinando conoscenze teoriche con esperienza pratica e sfruttando strumenti computazionali moderni, i progettisti possono creare array di antenne che spingono i confini delle prestazioni, incontrando vincoli reali. Il campo dell'ingegneria dell'antenna continua a offrire interessanti opportunità di innovazione e progresso, con lobo laterale e il controllo dello lobo posteriore rimanente centrale per ottenere prestazioni di sistema ottimali.