Service Hotline
Nieuws
Nieuws
Discussie over array-antenne en opstelling
2022-04-10
454
Abstract:
In het echte leven is de terminal die we gebruiken over het algemeen uitgerust met een enkele antenne of MIMO-antenne, die hoge versterkingen en een relatief brede straal van 3 dB hebben in het stralingsrichtingdiagram van een enkele antenne. Bij veel communicatie over lange afstanden is een sterke richtantenne (bijvoorbeeld een antenne van een basisstation) nodig om de ruimteverzwakking te compenseren.
Directionele antenne
In de Xuege-antennekolom, omnidirectionele oscillatorantenne (antenne van elektromagnetische golfgeneratie naar symmetrische oscillator) wordt als eerste geïntroduceerd. Het voordeel van dit type antenne is de volledige dekking, maar de winst is niet hoog en het communicatiebereik is beperkt. Bovendien heeft een omnidirectionele antenne tijdens het gebruik een groter oppervlak nodig.
Stel dat in een donkere, onzichtbare omgeving een zaklamp een kracht van 3 heeft W en is zeer helder ondanks het zeer kleine lichtdomein, een lichtbundel in het donker. Het vermogen van een gewone gloeilamp is 60 W en het 360° lichtdomein is zeer breed, maar de helderheid is relatief zwak. Hoewel het vermogen van een gloeilamp 20 keer zo groot is als dat van een zaklamp, is een zaklamp onvermijdelijk toepasbaar op gloeilampen om bepaalde objecten in het zicht te verlichten, ondanks het onzichtbare lichtdomein. Beide hebben hun respectievelijke voor- en nadelen. Een zaklamp is vergelijkbaar met een richtantenne en een gloeilamp is vergelijkbaar met een omnidirectionele antenne.
Relatief gesproken is een richtantenne, die een meer gecentraliseerde straling heeft energie-niveau en hogere versterkingen dan een omnidirectionele antenne, is geschikter voor point-to-point communicatie over lange afstanden. De directionele end-fire antenne in het directionele diagram - yagi-antenne - wordt samengesteld na het vergroten van een passieve reflector en het parallel plaatsen van acht passieve directors, die veel voorkomen in HF., VHF- en UHF-golfmerken.
Zoals blijkt uit onderstaande figuur, is het richtingsdiagram van de H-zijde van de aangeslagen halvegolfoscillator een cirkel, wat betekent dat de stralingsenergie een dekking van 360° in een horizontaal vlak kan realiseren en niet-directioneel is. Maar na het naast elkaar plaatsen van een of meerdere extra passieve oscillatoren, het richtingsdiagram in H-vlak zal richtinggevend zijn.
Over het algemeen geldt dat hoe groter het aantal directeuren is, hoe sterker de directionaliteit zal zijn; maar het is geen lineaire relatie, want de geïnduceerde stroom op verschillende eindgeleiders wordt geleidelijk verzwakt.
Naast de yagi-antenne omvat de conventionele richtantenne ook paraboolantennes, Vivaldi-antennes en microstrip-patchantennes met vloerantennes (HFSS- en CST-simulatievergelijking van patchantenne en karakteristieke moduleanalyse en toepassing van patchantenne).
Waarom worden array-antennes gebruikt?
The Een antennesysteem dat is samengesteld uit vele identieke, afzonderlijke antennes (bijvoorbeeld een symmetrische antenne) volgens de wet, wordt ook wel een antenne-array genoemd. Onafhankelijke eenheden, algemeen bekend als een antenne-array, worden array-elementen of antenne-eenheden genoemd. Het zal een lineaire array of planaire array zijn.
Directionaliteit en diafragma-efficiëntie worden vermeld in het artikel Bespreking van een vlakke kaliberantenneOm te voldoen aan de steeds strengere eisen van systemen zoals communicatie, radar, navigatie, microgolflanding, verstoring en anti-foristurbatie, is het noodzakelijk om antenne-eenheden te rangschikken om de antennekorrels te verbeteren, want wanneer "iedereen voegt brandstof toe, de vlammen stijgen hoog”.
Laten we nu eens kijken waarom de winst nog beter zou kunnen zijn na het plaatsen van een antenne-array (bijvoorbeeld met een uniforme lineaire array):
Zoals de bovenstaande afbeelding laat zien, wordt elke antenne beschouwd als een puntbron, rekening houdend met de grootte en vorm van de antenne en de koppelingsfactor tussen de units. Aangezien de verre zone bij benadering kan worden gezien, zijn de stralen van verschillende antenne-units naar het aangewezen punt parallel, en is het golfpadverschil tussen de nth eenheid en de 1st eenheid is:
De excitatiestroom van de eerste antenne-eenheid in de afbeelding is het excitatiefaseverschil van twee aangrenzende eenheden en het stralingsveld van de verre zone van de nth eenheid (willekeurige vorm) kan hieronder worden geschreven:
Het totale veld kan hieronder worden vastgelegd:
Stel dat de arrayfactor is:
Het kan worden vereenvoudigd tot:
Put vooruit en normaliseer de gemeenschappelijke factor, en de genormaliseerde factor zal worden verkregen:
Wanneer het totale stralingsvermogen hetzelfde is, wordt de verhouding tussen de vermogensdichtheid in de maximale richting van de hoofdlob en de gemiddelde vermogensdichtheid van de hele ruimte gedefinieerd als directiviteitsfactor. Als we het antenneverlies verwaarlozen, kan de richtingsfactor worden beschouwd als de werkelijke antennewinst. De formule ziet er als volgt uit als alleen een uniforme lineaire array wordt beschouwd.
Met betrekking tot de side shot-array wordt de volgende vergelijking opgesteld als het aantal eenheden N relatief groot is:
IIn het geval van integrale werking kan de verdere werking worden gerealiseerd door het vervangen van de boven- en ondergrenzen van de integraal.
Daarom kunnen voor een uniforme lineaire array met uniforme amplitude en dezelfde fase de grootste winsten hieronder worden uitgedrukt:
Het gaat hier om de arraylengte. Dit laat zien dat wanneer de eenheidsafstand vast is, het aantal eenheden en de versterking theoretisch een lineair verband vertonen. De formule geeft echter aan dat wanneer de arraygrootte vast is, deze niet per se nuttig is om de versterking van de array te verbeteren wanneer antenne-eenheden blindelings worden vergroot. Zo ontstaat een sparse array. Een sparse array kan het aantal antenne-eenheden tot op zekere hoogte beperken om de engineeringkosten te verlagen, en is bovendien vrijer in de rangschikking van array-elementen. Dit zou bovendien uitstekende antenneprestaties kunnen opleveren.
Stel dat de onderstaande afbeelding een lineaire array van een patchantenne is, dan is de totale arraylengte: aantal eenheden * eenheidsafstand = 100 mm. Sinds Vertalen dat werkt in CST-modellering ondersteunt modellering met alle variabelen, afmeting van de y-asrichting van antenne-eenheid kan worden vastgezet als 12.5 mm en richting op x-as is ingesteld als 100 mm/stuk. Stel het aantal eenheden in als een variabele ter referentie, en overeenkomstige werkelijke versterkingsveranderingen van verschillende aantallen eenheden zullen worden gesimuleerd in het geval van uniforme arraying onder een vaste totale arrayinglengte.
Onderstaande figuur toont de omstandigheden van verschillende aantallen eenheden: Poortreflectiecoëfficiënt van eenheid 1. 17GHz S11 is in principe bij -15dB of zo, en poortafstemming is uitstekend.
Onder de afmetingen van 12.5 mm×100 mm, de overeenkomstige maximale winst van 17GHz zal als volgt zijn diafragma-efficiëntie is 100%.
Hieronder ziet u de richting van 17GHz onder excitatie in dezelfde fase van alle eenheden door vergelijking met verschillende aantallen eenheden.
Volgens het bovenstaande resultaat zal de directionaliteit worden verlaagd als het aantal eenheden te schaars is eerste paar bloemblaadjes zal relatief hoog zijn. Aantal eenheden (8 en 10) hebben in principe een consistente directionaliteit. De eerste heeft een grote afstand tussen de eenheden en isolatie tussen eenheden is voordeliger.
In Over het algemeen kan het blind vergroten van de antenne-eenheden, op basis van de grootte van de array, de antenneversterking niet altijd verbeteren; integendeel, het kan leiden tot een verslechtering van de isolatie tussen antenne-eenheden, wat bovendien de antenneversterking verlaagt. De afstand tussen de eenheden en het aantal eenheden moeten worden bepaald op basis van het bereik van de bundelscanhoek, de isolatie van de eenheden en de specifieke vereisten (bijv. de werkelijke kostenbegroting).
Hierboven vindt u de inhoud die met iedereen moet worden gedeeld. Ik hoop je te helpen ~~
Het artikel is afkomstig van het netwerk en is alleen bedoeld voor herdruk. Mening, standpunt en technologie van dit artikel zijn niet relevant voor deze website. In geval van overtreding, phuren neem gerust contact met ons op om het te verwijderen!
Related Recommendations
