Diskussion über Array-Antenne und Anordnung

Abstract:  

Im wirklichen Leben ist das von uns verwendete Terminal im Allgemeinen mit einer Einzelantenne oder MIMO-Antenne ausgestattet, die hohe Gewinne und einen relativ breiten 3-dB-Strahl im Strahlungsrichtungsdiagramm einer Einzelantenne aufweist. Bei vielen Kommunikationsanforderungen über große Entfernungen ist eine starke Richtantenne (z. B. eine Basisstationsantenne) erforderlich, um die Raumdämpfung auszugleichen. 

Wie in der Abbildung unten dargestellt, ist das Richtungsdiagramm der H-Fläche des angeregten Halbwellenoszillators ein Kreis, was bedeutet, dass die Strahlungsenergie eine 360°-Abdeckung in der horizontalen Ebene erreichen kann und ungerichtet ist. Aber nachdem man einen oder mehrere zusätzliche passive Oszillatoren nebeneinander platziert hat, Das Richtungsdiagramm in der H-Fläche ist gerichtet. 

Im Allgemeinen gilt: Je größer die Anzahl der Direktoren, desto stärker ist die Direktionalität. Es handelt sich jedoch nicht um eine lineare Beziehung, da der induzierte Strom an verschiedenen Endrichtungsgebern allmählich schwächer wird.

Zu den herkömmlichen Richtantennen zählen neben der Yagi-Antenne auch die Parabolantenne, die Vivaldi-Antenne und die Mikrostreifen-Patchantenne mit Boden (HFSS- und CST-Simulationsvergleich von Patchantennen und charakteristische Modulanalyse und Anwendung von Patchantennen).

The Ein Antennensystem, das aus vielen identischen Einzelantennen (z. B. symmetrischen Antennen) nach einem bestimmten Gesetz besteht, wird auch als Antennenarray bezeichnet. Unabhängige Einheiten, allgemein als Antennenarrays bekannt, werden als Array-Elemente oder Antenneneinheiten bezeichnet. Es kann sich um ein lineares oder planares Array handeln.

Direktionalität und Blendeneffizienz werden im Artikel erwähnt Diskussion der Planar-Kaliber-Antenne. Um den immer strengeren Anforderungen der Systeme wie Kommunikation, Radar, Navigation, Mikrowellenlandung, Störung und Anti-Dfforisturbance gerecht zu werden, ist es notwendig, Antenneneinheiten anzuordnen, um Antennenkörner zu verbessern, denn wenn „Jeder gibt Treibstoff nach, die Flammen steigen hoch“.

Als nächstes wollen wir untersuchen, warum die Verstärkung durch die Anordnung der Antennen verbessert werden kann (beispielsweise durch eine gleichmäßige lineare Anordnung): 

IIm Falle der Integraloperation kann die weitere Operation durch Ersetzen der Ober- und Untergrenzen des Integrals realisiert werden. 

Daher können für ein gleichmäßiges lineares Array mit gleichmäßiger Amplitude und gleicher Phase die größten Gewinne wie folgt ausgedrückt werden:

Hier geht es um die Array-Länge. Dies zeigt, dass bei festem Abstand zwischen den Einheiten theoretisch eine lineare Beziehung zwischen der Anzahl der Einheiten und der Verstärkung besteht. Die Formel zeigt jedoch, dass eine feste Array-Größe nicht unbedingt zur Verbesserung der Array-Verstärkung bei blinder Vergrößerung der Antenneneinheiten beiträgt. Daher leitet sich das Sparse Array ab. Ein Sparse Array kann die Anzahl der Antenneneinheiten bis zu einem gewissen Grad reduzieren, um die Entwicklungskosten zu senken, und ermöglicht zudem eine freiere Anordnung der Array-Elemente. Dies kann zudem zu einer besseren Antennenleistung führen.          

Angenommen, die Abbildung unten zeigt ein lineares Array einer Patchantenne. Die feste Gesamtlänge des Arrays beträgt: Anzahl der Einheiten * Geräteabstand = 100 mm. Da Die in der CST-Modellierung arbeitende Übersetzung unterstützt die Modellierung aller Variablen, Dimension der Y-Achsenrichtung von Antenneneinheit kann als 12.5 mm und die Richtung auf der x-Achse ist eingestellt als 100 mm/Einheit. Stellen Sie die Anzahl der Einheiten als Referenzvariable ein, und entsprechende tatsächliche Verstärkungsänderungen verschiedener Anzahlen von Einheiten werden im Falle einer gleichmäßigen Anordnung unter fester Gesamtanordnungslänge simuliert. 

Die folgende Abbildung zeigt die Umstände bei unterschiedlicher Anzahl von Einheiten: Portreflexionskoeffizient von Einheit 1. 17GHz S11 liegt grundsätzlich bei -15 dB oder so, und die Portanpassung ist ausgezeichnet. 

Unter den Abmessungen von 12.5 mm × 100 mm, entsprechender maximaler Gewinn von 17 GHz wird wie folgt sein, wenn Blendeneffizienz ist 100%. 

Unten zeigt die Richtungsabhängigkeit von 17 GHz bei gleichphasiger Erregung aller Einheiten durch Vergleich mit unterschiedlicher Anzahl von Einheiten. 

Gemäß dem obigen Ergebnis wird die Direktionalität verringert und die Anzahl der Einheiten verringert, wenn die Anzahl der Einheiten zu gering ist zuerst Das Blütenblattpaar wird relativ hoch sein. Die Anzahl der Einheiten (8 und 10) weist grundsätzlich eine einheitliche Richtung auf. Ersteres hat einen großen Einheitenabstand und eine Isolierung zwischen den Einheiten ist vorteilhafter.

In Generell lässt sich aufgrund der Größe des Arrays nicht immer durch eine blinde Vergrößerung der Antenneneinheiten der Antennengewinn verbessern. Im Gegenteil, dies kann zu einer Verschlechterung der Isolation zwischen den Antenneneinheiten führen, was wiederum den Antennengewinn verringert. Abstand und Anzahl der Einheiten sollten entsprechend dem Strahlwinkelbereich, der Isolation der Einheiten und den spezifischen Anforderungen (z. B. dem tatsächlichen Kostenbudget) bestimmt werden.  

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