Dizi Geometrilere Giriş

Anten dizileri, tek bir antenle imkansız olan modern radyo frekansı sistemlerinin temel bir taşıdır, elementlerin birbiriyle uyumlu olması ve bu tür bir enerji üretmesi için temel tasarım parametrelerini belirler.Mantıksal konfigürasyonda elementleri doğrudan belirler, bu da elementleri mümkün olan tüm yapıların geometrisini sentezleyebilir.

Bu makale, bu geometrilerin temellerini, avantajlarını ve ticaretlerini, en iyi modern kablosuz sistemlerin talep edilen koşullarını yerine getiren bir dizi yapılandırmayı inceleyeceğiz.

Radyasyon Desen Kontrolündeki Dizi Geometrinin Rolü

Her anten dizisinin bir geometrisi vardır - her elementin koordinatları. lineer bir dizi için, elementler bir çizgi boyunca yalan söylüyor; bir plan dizisi için, bir düzlemde yalan söylüyorlar.gelegesel ve eliptik diziler her elementin süperpozisyonları tarafından verilir:

[0]AF ( ⁇ , {{) = ⁇ n Bir exp (j k · rn)).

[FONT:0][Dönetici:0)[Dönetici:2)[Dönetici:0)[Dönemli) veya s.

Anahtar Performans Metrikleri

Dizi geometrileri değerlendirildiğinde, mühendisler doğrudanliği göz önünde bulundurun, yarı güç kirişi (HPBW), yan lob seviyesi (SLL), ve kümesleme ve eliptik diziler için, element locusların eğriliği genellikle granüler loblar azaltır, çünkü inter-element spacing tüm yönlerde sabit değildir, ancak aynı zamanda desen ölçeklendirmeyi de tanıtabilir.

Geometrik Diziler – Symmetry and Versattitude

Bir dairesel dizi, bir çemberin çevresi boyunca eşit olarak uzaylanmış anten elementlerinden oluşur. Bu geometri, bir plan dizisi için mümkün olan en simetrik, tüm elementlerin eşit amplifikasyon ve sıfır aşama ilerlemesi ile beslendiği zaman üniformalı bir kapsama alanı sunar.

Geometri ve Element Spacing

[FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S=S))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

Kirişleme ve Faz Excitation

Bir dairesel serinin ana kirişini istenen bir yöne yönlendirmek ( ⁇ )), {{)))[Dönemli))[Dönemli))[Dönetici: 0,8|Dönetici))

[FONT:0] [DÜDÜDÜDÜDÜ:2)[Üye Olmayanlar[Üye Olmayanlar[Üye Olmayanlar İçindekiler)[Üye Olmayanlar[Üye Olmayanlar[Üyeler)[Üye Olmayanlar[Üyeler)

Bu aşama işlevi, element indeksine saygı duyan kosinusoidal'dir. Uygulamada, faz geçişleri aşama değiştiricileri veya dijital kirişler kullanılarak yapılır.The Beam arrays can offer a main kiriş that is changingable over 360° in azimuth without important pattern behavior, unlike lineer array and patterning.The Beam up goes almost Constant for all lessimuthlights, a propertyUZT:0[Dönemli)[Dönemli olmayan bir özelliktir.This does dairesel diziler ideal for lateyway applications.

Radyasyon Desen Özellikleri Özellikleri Özellikleri

Tek başına heyecan verici bir dairesel dizi (tüm elementler eşit derecede amplitüd, sıfır aşama) her zaman en azimuth'da çok yönlüdür ve çemberin çapına eşit bir şekilde yükseltilir. Ancak, desen Bessel fonksiyonlarla iyi bir şekilde yakınlaşır. - 20, ana lob, bu tür bir dizinle karşılaştırılabilir.

Bir başka önemli özellik, dairesel dizilerin bir dördünü sergileyendir:0))[Dönderlik[Dönderlik) düzleme (görüntüler) yol açma veya daha doğrusu, sinyallerin reddedilmesi için bir avantaj olabilir.

Geometrik Dizilerin Pratik Uygulamaları

Geometrik diziler çeşitli özel sistemlerde kullanılır:

  • [FONT:0)Direction bulma (DF):[Dönetici serisinin simetrisi, varış açısının doğru tahminlerine izin verir (AoA) süper çözünürlük gibi 360° kullanım teknikleri kullanılarak tam bir şekilde doğru tahmin eder (örneğin, MIC, ESPRIT).
  • [FONT:0] Radyo astronomisi: [Dönetici:[Dönetici:0) Allen Teleskobu Dizisi ve diğer bazı radyo teleskopları görüntüleme için büyük etkili bir apertures sentezlemek için dairesel konfigürasyonlar kullanır.
  • [[FONT:0)Satellite iletişim: [Dönetici:[Dönetici: 0) Mobile uydu terminalleri genellikle geostationary uyduları takip etmek için dairesel diziler kullanır, terminal dönenler.
  • [FONT:0)Radar sistemleri:[Dönetici:[Döneticileri) Bazı hava gözetim radarları, elektronik kiriş tarama ile 360° kapsama sağlamak için dairesel diziler kullanıyor, geri dönüşli bir pedestal için gerekli olan ihtiyacı ortadan kaldırıyor.

Tasarım Challenges

Bir dairesel dizi tasarlamak, birkaç zorluk içerir.:0)Mutual darbeling[Dönetici 1) elementler arasındaki etkileşim ve örüntülemenin doğru modellenmesi için önemlidir.Bu, lineerlerden daha şiddetlidir, çünkü elementler aynı şekilde uzaysal değişikliklerdir ve elektromanyetik simülasyon ile (örneğin, CST, HFSS) doğru modelleme için önemlidir.

Geometrik diziler için ağ beslemesi de karmaşıktır, özellikle geniş bant sistemleri için. Tüm elementlere eşit yol uzunluğuna sahip bir şirket, birçok kablo uzunluğu ve faz değiştiricisi gerektirir. Dijital kirişler, mimariyi bağımsız amplüt ve faz kontrolüne sahip sağlayarak basitleştirir, ancak veri satın alma ve işleme yükü, N. ile lineer olarak artar.

Elliptical Diziler - Tailored Asymmetri

Elliptical diziler, bir çemberin yerine elipsiyonlar koymak için dairesel dizileri genel olarak tanımlar. 2a ve küçük eksen uzunluğu 2b şekli tanımlar, eksantrik e = sqrt (1 – b2/a2). Bu geometrideki asimetriklik, radyasyon kalıbında karşılık gelen simetrikliğe yol açar, ki bu da azimu olmayan gereksinimleri karşılamak için sömürülemez.

Elliptical Dizilerinin Matematiksel Açıklama

[FONTD:0)[Dönetici: 1)) Kaynak: [Dönetici]

[FONT:0]x[DÜDÜT:2)[Üye Olmayanlar {{[Üye Olmayanlar[Üyeler)[Üye Olmayanlar, Y[DÜye Olmayanlar[Üyeler)[Üye Olmayanlar[Üyeler)

{{[Dönem:0)[Dönemli[Dönemli) veya eller boyunca yay uzunluğunda eşit olarak uzayılabilir. Üniforma agular faz hesaplamasını basitleştirir ancak yay boyunca uygulanan sonuçlar yay boyunca yayılabilir.

Elptal bir dizi için dizi faktör:

[FONT:0)AF ( ⁇ , {{) = ⁇ n Bir exp[Kırtlı)[Dış:0)[0)[0)[0)[0) ⁇ ⁇ ⁇ {{[*|[*|)[*|[*|)[*|- {0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|2|2|2|0|2|0|0|2|0|)

Geometrik vakanın aksine, geometri rotasyon altında değişmez; desen gözlem uçağa saygı duyan elipsenin yönelimine bağlıdır.

Radyasyon Deseni

Elliptical diziler üretilebilmektedir:0.Demirsel kirişler[Dönemli) zeminde eliptolojik kirişler (Cehenksel) yer alan kirişler, genişleyen yörüngelerde ve eğimli eğimler halinden daha dar hale getirilir.

Bir eliptik serinin faz yönlendirmesi, dairesel durum olarak benzer bir kosine işlevi takip eder, ancak kosine terimin amplitüdünün amplitüdübüdünikasyonu daha fazla kontrol şekline uygulanabilir - örneğin, kirişlerin kirişlerin kuvvetlerini genişletmek için büyük eksende taramak anlamına gelir.

Sektör için Geometrik Diziler ile Karşılaştırma

Bölgenin, sektör dışındaki enerji kaybının bir simetrik bir model olduğunu düşünün, büyük eksenli ve küçük eksenli bir şekilde, sektör şeklini yakından izleyen elipik bir kiriş üretebilir.Bu kapsama verimliliği artırır ve diğer sektörlere müdahale eder.

Sayısal olarak, aynı katı açısı kapsayan bir dairesel kiriş (kırıklıksal bir kesite sahip olan bir kirişle elipik bir dizi) arasındaki fark, aynı katı açısı kapsayan bir döngüden daha yüksektir.

Radar ve Uydu İletişim Uygulamaları

Elliptical diziler giderek daha fazla kullanılıyor:

  • [FONT:0)Phased serisi hava radarı: Makul yükseklik kapsamını korumak için daha dar olan bir kiriş üretmek.
  • [Düz Dünya yörüngesinin (LEO) uydu antenleri: ) Geniş bir küçük asimetrik aralığın üzerinde hareket eden uydular, ancak nispeten sabit bir açıya sahip bir eliptik seri, tarama uçakta geniş bir kiriş genişliğine ve ortogonal uçaktaki dar kiriş genişliğine sahip olabilir.
  • [FONT:0]Marine ve hava yoluyla radar: Deniz gözetimi veya zemin haritası için gerekli olan ayak iziyle eşleştirmek.
  • [FONT:0]Millimeter- dalga gerisi: Elliptical refor antenler uzun süredir kullanılmış, ancak eliptik planlayıcı diziler artık 5G ve 6G sistemleri için kullanıcı dağıtımını şekillendirmek için mümkün.

Tasarım ve Ticaret-offları

Elptal bir dizi tasarlamak, dairesel diziler üzerinde ek karmaşıklıklar sunar:

  • [FONT:0) Hayır-uniform darbesi: elementler arasındaki karşılıklı darbe, elipse boyunca değişir. Bu, elementin elementten önemli ölçüde farklılık göstermesine neden olabilir, dizi zorlaşıcı bir şekilde uyum sağlar.
  • [FONT:0)Beam asymmetri:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Düzücük olarak algılanamaz; ancak, çok sayıda elipik diziler bir geçiş konfigürasyonunda birleştirilebilir.
  • [FONT:0) Ağamı:[Dönetici:0) Doğru dağıtım, temiz elipik bir kiriş üretmek için asimetrik olarak uyarılabilir. Bu, kurumsal yem veya kiriş ağırlıklarının karmaşıklığını artırır.
  • [FONT:0)Ortalama kontrolleri:[Dönetici: 1) Çünkü elementin yayılması tekdüzel değil, tüm radyal yönler için kontrol edilmelidir. En kötü davalar büyük eksenlerin sonuna kadar olabilir.

Bu zorluklara rağmen, eliptik diziler, dairesel veya lineer dizilerle elde edilemeyen eşsiz bir dizi kontrol sunar.

Dizi Geometry Optimizasyonunda Gelişmiş Konular

Geometri ve eliptik geometriler arasındaki seçim her zaman ikili değildir. Birçok modern sistem, en az elementlerle hedef bir model elde eden element pozisyonları belirlemek için optimizasyon algoritmaları kullanır. Bunlar genetik algoritmaları, parçacık swarm optimizasyonu ve sıkıştırılmış algılama teknikleri içerir.

Numerical Optimizasyon Yöntemleri

Mükemmel bir çembere veya elpse'ye elementleri düzeltmek yerine, bir pozisyon, kenarlarını azaltmak veya kirişleri şekillendirmek için biraz daha fazla kullanılabilir.Bu genellikle 0:0) veya [[Dönetici[Dönetici:2) bir düz ekran üretmek için optimize edilebilir. Örneğin, belirli olmayan pozisyonlardaki elementlerle bir dairesel dizi, aynı şekilde daha düşük yanlobes elde edilebilir.

Hybrid and Conformal Dizileri

Geometrik ve eliptik kavramlar, eliptik bir dağıtımdan çekildiğinde, bir silindir veya koniyer yüzeyi takip eden rastgele bir dizi ile analiz edilebilir. Örneğin, belirli bir projeksiyonda görüntülenen bir dizi.For example, ael-bölümündeki elementler ile bir dairesel dizi modellenebilir, ancak bir sabit bir düzlemde bulunan ve lineer diziye benzer şekilde incelenebilir.

Dijital Kirişle Bütünleşme

Modern dijital kiriş sistemleri karmaşık fazı ve hem dairesel hem de eliptik diziler için gerekli olan amplitüd dağıtımlarını kolaylıkla halledebilir. Analog kirişlerin maliyeti, yağışlılık veya kullanıcı olarak da dijital sinyal işleme ile değiştirilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Geometrik ve eliptik dizi geometriler, uzmanlaşmış radyasyon kalıpları oluşturmak için farklı avantajlar sunar. Geometrik diziler, sabit azimuthal kapsama ile uyumlu, tam 360° tarama gerektiren uygulamalar için ideal hale getirir. Elliptical diziler, bu yeteneği kontrol altına almak için bu yeteneği genişletir, eliptik bölgeleri eşleştirmeye uygun olarak ayarlamaya izin verir - sektörel iletişim ve radar sistemleri için doğrudan bir fayda sağlar.

Tasarımcılar, elementin aralıksız, karşılıklı darbe, beslenme karmaşıklığı ve desen şekli ile ticarete destek olmalıdır.Geceli diziler, standart kiriş formülüyle iyi desteklenmiş, eliptikler, senaryolarda sistem performansını önemli ölçüde geliştirebilecek bir model esnekliği sunar. Gelişmiş optimizasyon ve dijital kirişler mümkün olan sınırlarını zorlamaya devam ederken, geometrisini yazılımda adapte eden diziler sunar.

Kablosuz sistemler daha yüksek frekanslara ve daha talep edilen performans hedeflerine doğru geliştikçe, anlayış ve sömürücü dizi geometrisi anten mühendisleri için kritik bir beceri olarak kalacaktır. Hem dairesel hem de eliptik konfigürasyonlar iletişim için özel radyasyon desenleri tasarımında kalıcı roller oynayacaktır, radar ve algılama.