어레이 안테나 및 배열에 대한 토론

요약 :  

실제 생활에서 우리가 사용하는 단말기에는 일반적으로 단일 안테나 또는 MIMO 안테나가 장착되어 있으며 단일 안테나 방사 방향 다이어그램에서 이득이 높고 상대적으로 넓은 3dB 빔을 갖습니다. 많은 장거리 통신 요구 사항에서 공간 감쇠를 보완하기 위해 강력한 지향성 안테나(예: 기지국 안테나)가 필요합니다. 

아래 그림에서 볼 수 있듯이 여기된 반파 발진기의 H면 방향 다이어그램은 원입니다. 이는 방사 에너지가 수평면에서 360° 범위를 실현할 수 있고 방향성이 없음을 의미합니다. 하지만 하나 또는 여러 개의 추가 패시브 오실레이터를 나란히 배치한 후, H면의 방향 다이어그램은 방향이 있습니다. 

일반적으로 이사의 수가 많을수록 방향성은 더욱 강해집니다. 그러나 그것은 선형 관계가 아닙니다. 왜냐하면 다양한 끝단 방향 지시자에 유도된 전류가 점차 약해지기 때문입니다.

야기 안테나 외에도 일반적인 지향성 안테나에는 포물선 안테나, 비발디 안테나, 바닥형 마이크로스트립 패치 안테나가 포함됩니다(패치 안테나의 HFSS 및 CST 시뮬레이션 비교 및 패치 안테나의 특성 모듈 분석 및 응용).

The 정해진 법칙에 따라 여러 개의 동일한 단일 안테나(예: 대칭 안테나)로 배열되고 구성된 안테나 시스템을 안테나 배열이라고도 합니다. 일반적으로 안테나 배열이라고 하는 독립된 단위는 배열 요소 또는 안테나 유닛이라고 합니다. 이는 선형 배열 또는 평면 배열입니다.

방향성과 조리개 효율 기사에 언급되어 있어요 평면 구경 안테나에 대한 토론통신, 레이더, 항법, 마이크로파 착륙, 교란 및 방호와 같은 시스템의 점점 더 엄격해지는 요구 사항을 충족하기 위해서는 안테나 그레인을 개선하기 위해 안테나 유닛을 배열해야 합니다.모두가 연료를 추가하면 불꽃이 높이 솟아오릅니다.”.

다음으로, 안테나 배열 후 이득이 향상될 수 있는 이유를 살펴보겠습니다(예를 들어 균일한 선형 배열). 

I적분 연산을 하는 경우에는 적분의 상한과 하한을 대입하여 추가 연산을 실현할 수 있습니다. 

따라서 균일한 진폭과 동일한 위상을 갖는 균일한 선형 배열의 경우 가장 큰 이득은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

여기서는 배열 길이를 다룹니다. 이는 유닛 간격이 고정되어 있을 때, 유닛 수와 이득이 이론적으로 선형 관계를 보임을 보여줍니다. 한편, 이 공식은 배열 크기가 고정되어 있을 때, 안테나 유닛을 무작정 늘릴 경우 배열 이득을 향상시키는 데 반드시 유용하지는 않음을 나타냅니다. 따라서 희소 배열이 도출됩니다. 희소 배열은 안테나 유닛 수를 어느 정도 줄여 엔지니어링 비용을 절감할 수 있으며, 배열 요소를 자유롭게 배치할 수 있습니다. 따라서 안테나 성능도 더욱 향상될 수 있습니다.          

아래 그림이 패치 안테나의 선형 배열이라고 가정하면, 고정된 전체 배열 길이는 다음과 같습니다. 단위 수 * 단위 간격 = 100mm. 이후 CST 모델링에서 Translate 작업은 전변수 모델링을 지원하며, y축 방향의 차원은 다음과 같습니다. 안테나 유닛은 다음과 같이 고정될 수 있습니다. 12.5mm이고 x축 방향은 다음과 같이 설정됩니다. 100mm/개. 참조용 변수로 단위 수를 설정하면 고정된 전체 배열 길이에서 균일한 배열의 경우 서로 다른 단위 수의 해당 실제 게인 변화가 시뮬레이션됩니다. 

아래 그림은 다양한 유닛 수의 상황을 보여줍니다. 유닛 1의 포트 반사 계수. 17GHz S11 기본적으로는 -15dB 정도이며 포트 매칭이 뛰어납니다. 

다음의 치수 아래 12.5mm×100mm, 17GHz의 해당 최대 이득은 다음과 같습니다. 조리개 효율 100 %입니다. 

아래는 방향성을 보여줍니다. 다양한 수의 장치와 비교하여 모든 장치의 동일 위상 여기에서 17GHz. 

위의 결과에 따르면, 단위 수가 너무 적으면 방향성이 낮아지고 먼저 한 쌍의 꽃잎은 상대적으로 높습니다. 단위 수(8과 10)는 기본적으로 일관된 방향성을 갖습니다. 전자는 유닛 간격이 크고 유닛 간 격리가 더 유리합니다.

In 일반적으로, 배열 크기를 기준으로 안테나 유닛을 무작정 늘리는 것은 안테나 이득을 항상 개선하는 것은 아닙니다. 오히려 안테나 유닛 간 격리도 저하를 초래하여 안테나 이득을 더욱 저하시킬 수 있습니다. 유닛 간격 및 유닛 개수는 빔 스캐닝 각도 범위, 유닛 격리도, 그리고 구체적인 요구 사항(예: 실제 비용 예산)을 고려하여 결정해야 합니다.  

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