Discusión sobre la antena de matriz y su disposición

Abstracto:  

En la vida real, el terminal que utilizamos generalmente está equipado con una sola antena o antena MIMO, que tiene altas ganancias y un haz relativamente ancho de 3 dB en el diagrama de dirección de radiación de una sola antena. En muchas demandas de comunicaciones a larga distancia, se necesita una antena direccional potente (por ejemplo, una antena de estación base) para compensar la atenuación espacial. 

Como se muestra en la figura siguiente, el diagrama direccional de la cara H del oscilador de media onda excitado es un círculo, lo que significa que la energía de radiación puede alcanzar una cobertura de 360° en el plano horizontal y no es direccional. Pero después de colocar uno o varios osciladores pasivos adicionales uno al lado del otro, el diagrama direccional en la cara H será direccional. 

En general, cuanto mayor sea el número de directores, más fuerte será la direccionalidad; pero no es una relación lineal, ya que la corriente inducida en varios directores del extremo se debilita gradualmente.

Además de la antena Yagi, la antena direccional convencional también incluye una antena parabólica, una antena Vivaldi y una antena de parche microstrip con piso (Comparación de simulación HFSS y CST de antena de parche y análisis de módulo característico y aplicación de antena de parche).

The El sistema de antenas dispuesto y constituido por muchas antenas individuales idénticas (por ejemplo, antena simétrica) según una ley definida también se denomina conjunto de antenas. Las unidades independientes comúnmente conocidas como conjunto de antenas se denominarán elementos de conjunto o unidades de antena. Será una matriz lineal o una matriz plana.

Direccionalidad y eficiencia de apertura se mencionan en el artículo Discusión sobre la antena de calibre plano. Para satisfacer las demandas cada vez más estrictas de sistemas como comunicaciones, radar, navegación, aterrizaje por microondas, perturbaciones y anti-disturbios, es necesario disponer unidades de antena para mejorar los granos de las antenas, para cuando “todo el mundo echa combustible, las llamas crecen alto”.

A continuación, veamos por qué las ganancias podrían mejorarse después de la disposición de antenas (tomando por ejemplo una matriz lineal uniforme): 

IEn el caso de poner en operación integral, la operación adicional se puede realizar sustituyendo los límites superior e inferior de la integral. 

Por lo tanto, para una matriz lineal uniforme con amplitud uniforme y la misma fase, las mayores ganancias se pueden expresar a continuación:

Aquí se trata de una matriz de longitud. Esto muestra que cuando el espaciado de las unidades es fijo, el número de unidades y las ganancias muestran una relación lineal en teoría. Mientras tanto, la fórmula significa que cuando el tamaño de la matriz es fijo, no es necesariamente útil para mejorar las ganancias de la matriz cuando se aumentan las unidades de antena a ciegas. Por lo tanto, se deriva una matriz dispersa. El conjunto disperso puede reducir las unidades de antena hasta cierto punto para reducir los costos de ingeniería y, además, es más libre a la hora de organizar los elementos del conjunto. Papá, que, además, podría conseguir un rendimiento de antenas más excelente.          

Supongamos que la siguiente figura es un conjunto lineal de una antena de parche, la longitud total fija del conjunto es: número de unidades * espacio entre unidades = 100 mm. Desde La operación de traducción en el modelado CST admite el modelado de todas las variables, la dimensión de la dirección del eje y de La unidad de antena se puede fijar como 12.5 mm y la dirección en el eje x se establece como 100 mm/unidad. Establezca el número de unidades como variable de referencia y se simularán los cambios de ganancia reales correspondientes de diferentes números de unidades en el caso de una disposición uniforme con una longitud de disposición total fija. 

La siguiente figura muestra circunstancias de diferentes números de unidades: Coeficiente de reflexión del puerto de la Unidad 1. 17GHz S11 está básicamente en -15 dB aproximadamente y la coincidencia de puertos es excelente. 

Bajo las dimensiones de 12.5 mm×100 mm, las ganancias máximas correspondientes de 17 GHz serán las siguientes cuando eficiencia de apertura es 100%. 

A continuación se muestra la direccionalidad de 17 GHz bajo la misma fase de excitación de todas las unidades comparándolas con diferentes números de unidades. 

Según el resultado anterior, si el número de unidades es demasiado escaso, la direccionalidad se reducirá y la first El par de pétalos será relativamente alto. Los números de unidades (8 y 10) tienen una direccionalidad básicamente consistente. El primero tiene un gran espacio entre unidades y el aislamiento entre unidades es más ventajoso.

In En general, basándose en la determinación del tamaño de la matriz, aumentar ciegamente la unidad de antena no siempre puede mejorar la ganancia de la antena; por el contrario, puede provocar un deterioro del aislamiento entre las unidades de antena, lo que, además, reduce la ganancia de la antena. El espaciamiento de las unidades y el número de unidades deben determinarse de acuerdo con el rango del ángulo de escaneo del haz, el aislamiento de la unidad y los requisitos específicos (por ejemplo, presupuesto de costos reales).  

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