Discussion sur l'antenne réseau et la disposition

Résumé:  

Dans la vie réelle, le terminal que nous utilisons est généralement équipé d'une antenne unique ou d'une antenne MIMO, qui présentent des gains élevés et un faisceau relativement large de 3 dB dans un diagramme de direction de rayonnement à antenne unique. Dans de nombreuses demandes de communication longue distance, une antenne directionnelle puissante (par exemple, une antenne de station de base) est nécessaire pour compenser l'atténuation spatiale. 

Comme le montre la figure ci-dessous, le diagramme directionnel de la face H de l'oscillateur demi-onde excité est un cercle, ce qui signifie que l'énergie du rayonnement peut réaliser une couverture de 360° dans le plan horizontal et qu'elle est non directionnelle. Mais après avoir placé côte à côte un ou plusieurs oscillateurs passifs supplémentaires, le diagramme directionnel en face H sera directionnel. 

En général, plus le nombre d’administrateurs est grand, plus la directionnalité sera forte ; mais il ne s'agit pas d'une relation linéaire, car le courant induit sur les différentes directions d'extrémité s'affaiblit progressivement.

Outre l'antenne yagi, l'antenne directionnelle conventionnelle comprend également l'antenne parabolique, l'antenne Vivaldi et l'antenne patch microruban avec sol (Comparaison de la simulation HFSS et CST de l'antenne patch et analyse du module caractéristique et application de l'antenne patch).

The Un système d'antennes agencé et constitué de plusieurs antennes identiques (par exemple, une antenne symétrique) selon la loi définie est également appelé réseau d'antennes. Les unités indépendantes communément appelées réseau d'antennes sont appelées éléments de réseau ou unités d'antenne. Il s'agit d'un réseau linéaire ou planaire.

Directionnalité et efficacité d'ouverture sont mentionnés dans l'article Discussion sur l’antenne de calibre planaire. Pour répondre aux exigences de plus en plus strictes des systèmes tels que la communication, le radar, la navigation, l'atterrissage par micro-ondes, les perturbations et l'anti-perturbation, il est nécessaire de déployer des unités d'antennes pour améliorer les grains d'antenne, car lorsque «tout le monde ajoute du carburant, les flammes montent haut ».

Ensuite, étudions pourquoi les gains pourraient être améliorés après la mise en réseau d’antennes (en prenant par exemple un réseau linéaire uniforme) : 

IEn cas de mise en fonctionnement intégral, l'opération ultérieure peut être réalisée en substituant les limites supérieure et inférieure de l'intégrale. 

Par conséquent, pour un réseau linéaire uniforme avec une amplitude uniforme et la même phase, les gains les plus importants peuvent être exprimés ci-dessous :

Il s'agit ici de la longueur du réseau. Cela montre que, lorsque l'espacement des unités est fixe, le nombre d'unités et les gains présentent une relation théoriquement linéaire. Cependant, la formule indique que, lorsque la taille du réseau est fixe, elle n'est pas nécessairement utile pour améliorer les gains du réseau lors d'une augmentation aveugle du nombre d'unités d'antenne. On obtient ainsi un réseau clairsemé. Un réseau clairsemé permet de réduire le nombre d'unités d'antenne dans une certaine mesure, réduisant ainsi les coûts d'ingénierie, et offre une plus grande liberté d'agencement des éléments du réseau. De plus, cela permet d'obtenir des antennes plus performantes.          

Supposons que la figure ci-dessous soit un réseau linéaire d'une antenne patch, la longueur totale fixe du réseau est : nombre d'unités * espacement des unités = 100 mm. Depuis Translate fonctionnant dans la modélisation CST prend en charge la modélisation toutes variables, la dimension de la direction de l'axe y de l'unité d'antenne peut être fixée comme 12.5 mm et la direction sur l'axe x est définie comme 100 mm/unité. Définissez le nombre d'unités comme variable à titre de référence, et les changements de gain réels correspondants de différents nombres d'unités seront simulés en cas de réseau uniforme sous une longueur totale de réseau fixe. 

La figure ci-dessous montre les circonstances de différents nombres d'unités : Coefficient de réflexion du port de l'unité 1. 17 GHz S11 est fondamentalement à -15 dB environ, et la correspondance des ports est excellente. 

Sous les dimensions de 12.5 mm × 100 mm, les gains maximaux correspondants de 17 GHz seront les suivants lorsque efficacité d'ouverture est 100%. 

Ci-dessous montre la directionnalité de 17 GHz sous excitation de même phase de toutes les unités en comparant avec différents nombres d'unités. 

D'après le résultat ci-dessus, si le nombre d'unités est trop clairsemé, la directionnalité sera réduite et la premier la paire de pétales sera relativement haute. Les nombres d'unités (8 et 10) ont une directionnalité fondamentalement cohérente. Le premier a un grand espacement des unités et l’isolation entre les unités est plus avantageuse.

In En règle générale, compte tenu de la taille du réseau, l'augmentation aveugle du nombre d'antennes ne permet pas toujours d'améliorer le gain d'antenne ; au contraire, elle peut entraîner une détérioration de l'isolation entre les antennes, ce qui, de plus, diminue le gain d'antenne. L'espacement et le nombre d'antennes doivent être déterminés en fonction de la plage d'angle de balayage du faisceau, de l'isolation des antennes et des exigences spécifiques (par exemple, du budget réel).  

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