Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)

Tere!

Viimased paar aastat olen pĂŒhendunud erinevate ruumiliste signaalitöötluse algoritmide uurimisele ja vĂ€ljatöötamisele adaptiivsetes antennigrillides ning jĂ€tkan seda praegu oma töös. Siin soovin jagada neid teadmisi ja nippe, mille olen enda jaoks avastanud. Loodan, et see on kasulik inimestele, kes alustavad signaalitöötluse valdkonna Ă”ppimist vĂ”i on lihtsalt huvitatud.

Mis on adaptiivne antennigrill?

Antennigrill on hulk antennielemente, mis on mingil mÀÀral ruumis paigutatud. Lihtsustatult vÔib meie vaadeldava adaptiivse antennigrilli struktuuri kujutada jÀrgmiselt:
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)

Adaptiivseid antennigrille nimetatakse sageli "nutikateks" antennideks (Smart antenna). "Nutika" antennigrilli teeb seadmestik ruumilise signaalitöötluse moodul ja algoritmid, mis on seal realiseeritud. Need algoritmid analĂŒĂŒsivad vastuvĂ”etud signaali ja kujundavad kaalu koefitsientide kogumi $inline$w_1
w_N$inline$, mis mÀÀravad iga elemendi jaoks signaali amplituudi ja algfaasi. Kindel amplituud-faas jaotus mÀÀrab suunadiagrammi kogu grillile tervikuna. VĂ”ime sĂŒnteesida vajaliku kujuga suunadiagrammi ja muuta seda signaalitöötluse protsessi kĂ€igus on ĂŒks peamisi omadusi adaptiivsetes antennigrillides, mis vĂ”imaldab lahendada laia ĂŒlesannete spektri. Kuid rÀÀgime kĂ”igepealt kĂ”ikidest detailidest.

Kuidas suunadiagrammi kujundatakse?

Suunadiagramm iseloomustab vĂ”imsust, mida signaal kiirgab teatud suunas. Lihtsuse huvides oletame, et grillielemendid on isotroopsed, st igaĂŒhe kiiratava signaali vĂ”imsus ei sĂ”ltu suunast. Grillilt teatud suunas kiiratava vĂ”imsuse suurendamine vĂ”i vĂ€hendamine toimub interferentsi EMV-de, mida kiirgavad erinevad antennigrilli elemendid. Stabiilne interferentsipilt EMV-de jaoks on vĂ”imalik ainult siis, kui need on koherentsed, st signaalide faasi erinevus ei tohi aja jooksul muutuda. Ideaaljuhul peaks iga antennigrilli element kiirgama harmoonilist signaali samal kande sageda $inline$f_{0}$inline$. Kuid praktikas tuleb töötada kitsaste signaalidega, millel on lĂ”plik laiusega spekter $inline$Delta f << f_{0}$inline$.
Olgu kĂ”ik AR elemendid kiirgavad sama signaali, millel on kompleksne amplituud $inline$x_n(t)=u(t)$inline$. Siis on kaugemal vastuvĂ”tjas vastuvĂ”etud n-nda elemendi signaal kujutatav analĂŒĂŒtilises vormis:

$$display$$a_n(t) = u(t-tau_n)e^{i2pi f_0(t-tau_n)}$$display$$

kus $inline$tau_n$inline$ – signaali levimise viivituse aeg antenni elemendist vastuvĂ”tupunktini.
Selline signaal on «kvasiharmooniline», ja koherentsuse tingimise tĂ€itmiseks on vajalik, et elektromagnetiliste lainete levimise maksimaalne viivitus kahe igasuguse elemendi vahel oleks palju vĂ€iksem, kui iseloomuliku signaali envelopi muutumise aeg $inline$T$inline$, st $inline$u(t-tau_n) ≈ u(t-tau_m)$inline$. Seega saab kitsaste signaalide koherentsuse tingimuse jĂ€rgmiselt kirjeldada:

$$display$$T≈frac{1}{Delta f}>>frac{D_{max}}{c}=max(tau_k-tau_m) $$display$$

kus $inline$D_{max}$inline$ — maksimaalne kaugus AR elementide vahel ja $inline$c$inline$ — valguse kiirus.

Signaali vastuvĂ”tmisel toimub koherentne summamine digitaalsetes sĂŒsteemides ruumilise töötlemise plokis. Sellisel juhul mÀÀratakse selle ploki vĂ€ljundis oleva digitaalsete signaalide kompleksne vÀÀrtus valemiga:

$$display$$y=sum_{n=1}^Nw_n^*x_n$$display$$

Viimase valemi on mugavam esitada skalaarse korrutisena N-mÔÔtmeliste komplekssete vektorite maatriksivormis:

$$display$$y=(textbf{w},textbf{x})=textbf{w}^Htextbf{x}$$display$$

kus w ja x — vektori veergude vahel ja $inline$(.)^H$inline$ - hermiidi konjugatsiooni tegu. Signaalide vektori esitamine on ĂŒks peamisi ĂŒlesandeid antennide vĂ”rkude töös, kuna see vĂ”imaldab sageli vĂ€ltida mahukaid matemaatilisi arvutusi. Lisaks vĂ”imaldab vastuvĂ”etud signaali tuvastamine mingil ajahetkel vektoriga sageli abstraheerida reaalsest fĂŒĂŒsilisest sĂŒsteemist ja mĂ”ista, mis tegelikult toimub geomeetrilisest vaatenurgast..

Et arvutada antennide vÔrgustiku suunadiagrammi, tuleb vaimselt jÀrjestikku "kÀivitada" sellele komplekt

tasasignaale kÔigist vÔimalikest suundadest. Sel juhul saab vektori elementide vÀÀrtused esitada jÀrgmises vormis: $$display$$x_n=s_n=exp{-i(textbf{k}(phi,theta),textbf{r}_n)}$$display$$ x lainete vektor

$$display$$x_n=s_n=exp{-i(textbf{k}(phi,theta),textbf{r}_n)}$$display$$

kus k – lainetegevuse vektor, $inline$phi$inline$ ja $inline$theta$inline$ – azimuutnurk ja kohtnurk, mis iseloomustavad tasase laine saabumise suunda, $inline$textbf{r}_n$inline$ – antennielemendi koordinaat, $inline$s_n$inline$ – faasi suuna elemendi s tasase laine lainevektoriga k (ingliskeelses kirjanduses nimetatakse faasi suuna vektorit steerage vector). Amplituudi ruudu sĂ”ltuvus y kohta $inline$phi$inline$ ja $inline$theta$inline$ mÀÀrab antenni vĂ”rgustiku suunadiagrammi vastuvĂ”tuks antud kaaluvektori puhul w.

AntennivÔrgustiku suunadiagrammi omadused

Üldiste omaduste uurimiseks on mugav tutvuda suunadiagrammi analĂŒĂŒsi ja visuaalse esitluse kohaselt horisontaalses tasapinnas asuva lineaarse ekvidistantsiga antennivĂ”rgustikuga (st suunadiagramm sĂ”ltub ainult azimuutnurgast $inline$phi$inline$).

Arvutame suunadiagrammi ĂŒhtse kaaluvektori puhul ($inline$w_n=1, n = 1 
 N$inline$), jĂ€rgides kirjeldatud ĂŒle lĂ€henemist.
Matemaatika siinKohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)
Lainevektori projektsioon vertikaalsesse telge: $inline$k_v=-frac{2pi}{lambda}sinphi$inline$
Antennielemendi vertikaalne koordinaat, mille indeks on n: $inline$r_{nv}=(n-1)d$inline$
Siin d – antennivĂ”rgustiku periood (kaugus naaber-elementide vahel), λ — lainepikkus. KĂ”ik muud vektori elemendid r on vĂ”rdsed nulliga.
AntennivÔrgustiku kaudu vastuvÔetav signaal on kirja pandud jÀrgmiselt:

$$display$$y=sum_{n=1}^{N}1 ⋅exp{i2pi nfrac{d}{lambda}sinphi}$$display$$

Kohaldame valemit geomeetrilise progressiooni summale ja trigonomeetriliste funktsioonide esitamine komplekssete eksponentide kaudu :

$$display$$y=frac{1-exp{i2pi Nfrac{d}{lambda}sinphi}}{1-exp{i2pi frac{d}{lambda}sinphi}}=frac{sin(pi frac{Nd}{lambda}sinphi)}{sin(pi frac{d}{lambda}sinphi)}exp{ipi frac{d(N-1)}{lambda}sinphi}$$display$$


LÔpuks saame:

$$display$$F(phi)=|y|^2=frac{sin^2(pi frac{Nd}{lambda}sinphi)}{sin^2(pi frac{d}{lambda}sinphi)} $$display$$

Suunadiagrammi perioodsus

Saadav antennivÔrgustiku suunadiagramm on perioodiline funktsioon, mis sÔltub nurga siinusest. See tÀhendab, et teatud suhetes d/λ on sellele difraktsiooni (korduvad) maksimumid.
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)N = 5 jaoks normaliseerimata antennivÔrgustiku suunadiagramm
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PĂ”hitĂ”ed)N = 5 jaoks normaliseeritud antennivĂ”rgustiku suunadiagramm polaarses koordinaatsĂŒsteemis

Difraktsioonide asukoht on otseselt nĂ€htav valemist DĂŒna. Kuid me proovime mĂ”ista, kust need fĂŒĂŒsiliselt ja geomeetriliselt pĂ€rinevad (N-mÔÔtmelises ruumis).

Elemendid faasiriva vektorid s esindavad end komplekssete eksponentide $inline$e^{iPsi n}$inline$, mille vÀÀrtused mÀÀratakse laiendatud nurga suuruse jÀrgi $inline$Psi = 2pi frac{d}{lambda}sinphi$inline$. Kui eksisteerivad kaks laiendatud nurka, mis vastavad erinevatele pÀritolusuundadele, mille puhul kehtib $inline$Psi_1 = Psi_2 + 2pi m$inline$, tÀhendab see kahte asja:

  • FĂŒĂŒsiliselt: tasapinnalised lainefrontid, mis tulevad nendest suundadest, indutseerivad antennireĆŸiimi elementides identseid amplituud-faasjaotusi elektromagnetiliste lainete jaoks.
  • Geomeetriliselt: faasirivad nende kahe suuna jaoks ĂŒhtivad.

Sel moel seotud laine tuleku suunad on antennireĆŸiimi seisukohalt ekvivalentne ja neist ei ole vĂ”imalik eristada.

Kuidas mÀÀrata nurkade ala, kus alati on ainult ĂŒks peamine maksimum DÜ? Teeme seda nulli azimuti ĂŒmbruses jĂ€rgmiste kaalutluste pĂ”hjal: kahe naabruse elemendi vahelise faasi tĂ”us peaks jÀÀma vahemikku $inline$-pi$inline$ kuni $inline$pi$inline$.

$$display$$-pi<2pifrac{d}{lambda}sinphi<pi$$display$$

Seda ebaĂŒhtlust lahendades saame tingimuse ainukuse ala mÀÀramisel nulli ĂŒmber:

$$display$$|sinphi|<frac{lambda}{2d}$$display$$

On selge, et ainukuse ala suurus nurgas sĂ”ltub suhtest d/λ. Kui d = 0.5λ, sel juhul on iga sisse tuleku suund "individuaalne", ja ainukuse ala katab kogu nurkade vahemiku. Kui aga d = 2.0λ, siis suunad 0, ±30, ±90 – on ekvivalentne. Suunadiagrammil ilmuvad difraktsioonilehed.

Tavaliselt pĂŒĂŒtakse difraktsiooni lehti summutada suunatud antennelementide abil. Sel juhul on kogu antennigrupi suunadiagramm ĂŒhe elemendi DÜ ja isotroopsete elementide rĂŒhma korrutis. Ühe elemendi DÜ parameetrid valitakse tavaliselt lĂ€htudes antennigrupi ainukuse alast.

Pealehe laius

On laialdaselt tuntud inseneritehniline valem pĂ”hilaine laienevuse hindamiseks antennisĂŒsteemis: $inline$Delta phi ≈ frac{lambda}{D}$inline$, kus D on antenni iseloomulik suurus. Valemit kasutatakse erinevat tĂŒĂŒpi antennide jaoks, sealhulgas peegeldavate. NĂ€itame, et see kehtib ka antennide reeglites.

MÀÀrame pÔhilaine laienevuse esimestest nullidest suunamises pÔhimaaksima lÀhedal. Nimetaaja avalda kui $inline$F(phi)$inline$ lÀheneb nullile, kui $inline$sinphi=mfrac{lambda}{dN}$inline$. Esimese nullid vastavad m = ±1. Eeldades, $inline$frac{lambda}{dN}<<1$inline$ saame $inline$Delta phi = 2frac{lambda}{dN}$inline$.

Tavaliselt mÀÀratakse AR suuna laienemine œ vĂ”imsuseni (-3 dB) lĂ€henedes. Sel juhul kasutatakse vĂ€ljendit:

$$display$$Delta phi≈0.88frac{lambda}{dN}$$display$$

NÀideKohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)

PÔhilaine laiust saab reguleerida, mÀÀrates erinevad amplituudi vÀÀrtused antenniringi kaaludes. Vaadakem kolme jaotust:

  • Ühtlane amplituudijaotus (weights 1): $inline$w_n=1$inline$.
  • Servade suunas langevad amplituudivÀÀrtused (weights 2): $inline$w_n=0.5+0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
  • Servade suunas suurenevad amplituudivÀÀrtused (weights 3): $inline$w_n=0.5-0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$

Joonisel on nÀidatud saadud normeeritud suundi graafikute logaritmilises skaalas:Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)
Joone pĂ”hjal vĂ”ib mĂ€rgata jĂ€rgmisi suundi: servade suunas langev amplituudijaotus kaaludes toob kaasa pĂ”hilaine laienemise, kuid kahaneb kĂŒlglaine tase. Servade suunas suurenev amplitaudivÀÀrtused hĂ”rendavad pĂ”hilaine, kuid suurendavad kĂŒlglaine taset. Siin on mugav kaaluda piirjuhtumeid:

  1. Kaalude amplituudid on kĂ”ikide elementide, vĂ€lja arvatud ÀÀrmised, nulliga. ÄÀrmuslike elementide kaalud on ĂŒhtased. Sel juhul muutub reegel ekvivalentselt kaheelemendiliseks AR-ks perioodiga D = (N-1)d. Pole raske arvutuda pĂ”hilaine laienemist eespool esitatud valemi abil. Sellisel juhul muutuvad kĂŒlglaineid difraktsioonibaasid ja ĂŒhtlustuvad pĂ”himaaksimiga.
  2. Keskmise elemendi kaal on ĂŒhtlane, ja kĂ”igi teiste omad on null. Sel juhul saame pĂ”himĂ”tteliselt ĂŒhe antenni isotroopse suunaga.

PÔhimaksima suund

Nii, oleme vaadanud, kuidas reguleerida peamise lehtri laiemust DN AR. NĂŒĂŒd vaatame, kuidas juhtida suunda. Tuletame meelde vektoriline vĂ€ljendus vastuvĂ”etud signaali jaoks. Oletame, et soovime, et suuna diagrammi maksimum oleks suunatud mĂ”nesse suunda $inline$phi_0$inline$. See tĂ€hendab, et sellest suunast peaks olema vastuvĂ”etud maksimaalne vĂ”imsus. Antud suunale vastab faasivektor $inline$textbf{s}(phi_0)$inline$ N-dimensioonilises vektorruumis, samas kui vastuvĂ”etud vĂ”imsus mÀÀratakse selle faasivektori ja kaalukoefitsientide vektori skalaarsest korrutisest saadud ruuduga w. Kahe vektori skalaarkorrutis on maksimaalne, kui nad on kollineaarsed, st $inline$textbf{w}=beta textbf{s}(phi_0)$inline$, kus ÎČ on teatud normaliseeriv tegur. Nii et kui valime kaaluvateks vektoriteks faasivektori nĂ”utud suunale, siis pöörame diagrammi maksimumi.
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)
Vaatame nÀiteks jÀrgmisi kaalukoefitsiente: $inline$textbf{w}=textbf{s}(10°)$inline$

$$display$$w_n=exp{i2pifrac{d}{lambda}(n-1)sin(10pi/180)}$$display$$

KokkuvÔttes saame diagrammi suuna maksimumiga suunas 10°.

NĂŒĂŒd rakendame samu kaalukoefitsiente, kuid mitte signaali vastuvĂ”tmiseks, vaid edastamiseks. Siin tuleb arvesse vĂ”tta, et signaali edastamisel muutub lainevektori suund vastupidiseks. See tĂ€hendab, et elemendid faasivektorist vastuvĂ”tmiseks ja edastamiseks erinevad eksponentsiaali nĂ€itajas, st need on seotud kompleksse konjugatsiooniga. LĂ”ppkokkuvĂ”ttes saame diagrammi maksimumi edastamiseks suunas -10°, mis ei ĂŒhti DN maksimumiga vastuvĂ”tmisel sama kaalukoefitsientide korral. Selle olukorra parandamiseks on vajalik rakendada kompleksset konjugatsiooni ka kaalukoefitsientidele.
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)
Kirjeldatud omadust DN vormistamisel vastuvÔtmiseks ja edastamiseks tuleks alati meeles pidada antennide rakkudega töötades.

Katsume suuna diagrammi

MÔned maksimumid

MÀÀrame ĂŒlesande luua kaks peamist maksimumi diagrammi suunas: -5° ja 10°. Selleks valime kaaluvateks vektoriteks faasivektorite kaalutud summa vastavates suundades.

$$display$$textbf{w} = betatextbf{s}(10°)+(1-beta)textbf{s}(-5°)$$display$$

Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PĂ”hitĂ”ed)Reguleerides koefitsienti ÎČ vĂ”ib reguleerida suhet pealepestikute vahel. Siin on taas mugav vaadata, mis toimub vektoriaalses ruumis. Kui ÎČ ĂŒle 0.5, siis kaalu koefitsientide vektor asub lĂ€hemal s(10°), muidu s(-5°). Mida lĂ€hemal on kaaluv vektor ĂŒhe faasori suhtes, seda suurem on vastav skalaarne korrutis ja seega ka vastava maksimumi vÀÀrtus.
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)
Kuid tuleb arvestada, et mÔlemal pealepestikul on lÔplik laius, ja kui soovime reguleerida kahe lÀhedase suuna suunas, sulanduvad need pealepestikud kokku, suunates mÔne keskmise suuna poole.

Üks maksimum ja null

NĂŒĂŒd proovime seadistada kiirusdiagrammi maksimumi suunale $inline$phi_1=10°$inline$ ja samas vaigistada signaali, mis tuleb suunast $inline$phi_2=-5°$inline$. Selleks on vajalik seadistada vastava nurga jaoks null kiirusdiagrammi. Seda saab teha jĂ€rgmisel viisil:

$$display$$textbf{w}=textbf{s}_1-frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{N}textbf{s}_2$$display$$

kus $inline$textbf{s}_1 = textbf{s}(10°)$inline$, ja $inline$textbf{s}_2 = textbf{s}(-5°)$inline$.
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)
Kaaluvektori valiku geomeetriline tÀhendus on jÀrgmine. Me tahame, et see vektor w omaks maksimaalset projektsiooni $inline$textbf{s}_1$inline$ ja samal ajal oleks ortogonaalne vektorile $inline$textbf{s}_2$inline$. Vektori $inline$textbf{s}_1$inline$ saab esitada kahe summa kaudu: vektori kollineaarne $inline$textbf{s}_2$inline$ ja ortogonaalne vektor $inline$textbf{s}_2$inline$. Probleemi lahendamiseks tuleb valida teine komponent kaalukoefitsientide vektorina w. Kollineaarset komponenti saab arvutada projekteerides vektori $inline$textbf{s}_1$inline$ normaliseeritud vektorile $inline$frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}$inline$ skalaarse korrutise abil.

$$display$$textbf{s}_{1||}=frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{sqrt{N}}$$display$$

Seega, lahutades algsest faasorvektorist $inline$textbf{s}_1$inline$ selle kollineaarse komponendi, saame otsitava kaaluvektori.
Kohandatavad antennikihid: kuidas see töötab? (PÔhitÔed)

MÔned tÀiendavad mÀrkused

  1. Üleval mainisin kaaluvektori normaliseerimise kĂŒsimust, st selle pikkust. Nii et kaaluvektori normaliseerimine ei mĂ”juta antenni vĂ”rgu suunadiagraami omadusi: peamise maksimumi suunda, peamise lehe laiust jne. Samuti on vĂ”imalik nĂ€idata, et see normaliseerimine ei mĂ”juta ka vĂ€ljundis ruumilise töötlemise ploki OSH-d. SeetĂ”ttu on ruumilise signaalitöötluse algoritmide kaalumise puhul tavaline vĂ”tta kaaluvektori ĂŒhiknormaliseerimine, st $inline$textbf{w}^Htextbf{w}=1$inline$.
  2. AntennivĂ”rgu suunadiagraami loomise vĂ”imalused sĂ”ltuvad elementide kogusest N. Mida rohkem elemente, seda laiemad on vĂ”imalused. Ruumilise kaalu töötlemise vabaduse astmed kasvavad, samuti vĂ”imalused kaaluvektoriga N-mÔÔtmelises ruumis “toimetada”.
  3. AntennivĂ”rgu suunadiagramm ei eksisteeri fĂŒĂŒsiliselt, vaid see eksisteerib vaid arvutibloki „meeles”, mis teostab signaali töötlemist. See tĂ€hendab, et samal ajahetkel on vĂ”imalik sĂŒnteesida mitu suunadiagrammi ja iseseisvalt töödelda signaale, mis tulevad erinevatest suundadest. Edastamise puhul on asjad keerulisemad, kuid ka siin on vĂ”imalik sĂŒnteesida mitu suunadiagrammi kahe erineva andmevoo edastamiseks. Seda tehnoloogiat nimega MIMO.
  4. AntennivÔrgu suunadiagrammidega saab esitatud MATLAB koodi abil ise katsetada.
    Kood
    % antennivÔrgu seaded
    N = 10;             % elementide arv
    d = 0.5;            % antennivÔrgu periood
    wLength = 1;        % lainepikkus
    mode = 'vastuvÔtja';  % vastuvÔtja vÔi edastaja
    
    % antennivÔrgu kaaluvektorid
    w = ones(N,1);    
    % w = 0.5 + 0.3*cos(2*pi*((0:N-1)-0.5*(N-1))\/N).';
    % w = 0.5 - 0.3*cos(2*pi*((0:N-1)-0.5*(N-1))\/N).';
    % w = exp(2i*pi*d\/wLength*sin(10\/180*pi)*(0:N-1)).';
    % b = 0.5; w = b*exp(2i*pi*d\/wLength*sin(+10\/180*pi)*(0:N-1)).' + (1-b)*exp(2i*pi*d\/wLength*sin(-5\/180*pi)*(0:N-1)).';
    % b = 0.5; w = b*exp(2i*pi*d\/wLength*sin(+3\/180*pi)*(0:N-1)).' + (1-b)*exp(2i*pi*d\/wLength*sin(-3\/180*pi)*(0:N-1)).';
    
    % s1 = exp(2i*pi*d\/wLength*sin(10\/180*pi)*(0:N-1)).';
    % s2 = exp(2i*pi*d\/wLength*sin(-5\/180*pi)*(0:N-1)).';
    % w = s1 - (1\/N)*s2*s2'*s1;
    % w = s1;
    
    % normaliseeri kaaluvektorid
    w = w.\/sqrt(sum(abs(w).^2));
    
    % nurkade vÀÀrtuste kogum mustri arvutamiseks
    angGrid_deg = (-90:0.5:90);
    
    % muuda kraad radiaaniks
    angGrid = angGrid_deg * pi \/ 180;
    % arvuta suunamisvektorite kogum nurgagruppide jaoks
    switch (mode)
        case 'vastuvÔtja'
            s = exp(2i*pi*d\/wLength*bsxfun(@times,(0:N-1)',sin(angGrid)));
        case 'edastaja'
            s = exp(-2i*pi*d\/wLength*bsxfun(@times,(0:N-1)',sin(angGrid)));
    end
    
    % arvuta muster
    y = (abs(w'*s)).^2;
    
    % lineaarne skaala
    plot(angGrid_deg,y\/max(y));
    grid on;
    xlim([-90 90]);
    
    % logaritmiline skaala
    % plot(angGrid_deg,10*log10(y\/max(y)));
    % grid on;
    % xlim([-90 90]);

Millised ĂŒlesanded saab lahendada kohandatava antennide vĂ”rgu abil?

Tundmatu signaali optimaalne vastuvĂ”ttKui signaali sissetuleku suund on teadmata (ja kui suhtluskanal on mitme suunaga, on suundi ĂŒldse mitu), siis analĂŒĂŒsides antennide vĂ”rgu vastuvĂ”etud signaali, saab vormida optimaalse kaaluvĂ” vectori w nii, et ruumilise töötlemise ploki vĂ€ljundis oleks maksimaalne OSH.

Optimaalne signaali vastuvĂ”tt mĂŒra taustalSiin on ĂŒlesanne jĂ€rgmine: oodata kasuliku signaali ruumilised parameetrid on teada, kuid vĂ€liskeskkonnas on mĂŒraallikaid. On vajalik maksimeerida AAR-i vĂ€ljundit, vĂ€hendades vĂ”imalikult palju mĂŒra mĂ”ju signaali vastuvĂ”tule.

Optimaalne signaali edastamine kasutajaleSeda ĂŒlesannet lahendatakse mobiilsidesĂŒsteemides (4G, 5G), samuti Wi-Fi-s. MĂ”te on lihtne: spetsiaalsete pilootsignaalide abil kasutaja tagasisidekanalis hinnatakse suhtluskanali ruumilisi omadusi ja selle alusel valitakse edastamiseks optimaalne kaaluvĂ” vector.

Ruumiline andmevoogude multidussioonimineKohandatavad antennide vĂ”rgu vĂ”imaldavad edastada andmeid mitmetele kasutajatele samal ajal samal sagedusel, luues igaĂŒhe jaoks individuaalse suunakuju. Seda tehnoloogiat nimetatakse MU-MIMO ja seda rakendatakse aktiveeritult (ja kohati juba) suhtlussĂŒsteemides. Ruumilise multidussioonimise vĂ”imalused on ette nĂ€htud nĂ€iteks mobiilsidetehnoloogia 4G LTE, Wi-Fi standardis IEEE802.11ay ja mobiilsidetehnoloogia 5G standardites.

Virtuaalsed antenni massiivid radarite jaoksDigitaalsed antennide vÔrgud vÔimaldavad luua signaali töötlemiseks virtuaalse antennide vÔrgu tunduvalt suuremate mÔÔtmetega, kasutades mitmeid edastavaid antennielemente. Virtuaalne vÔrk omab kÔiki reaalsete omadusi, kuid selle rakendamiseks on vajalik vÀhem riistvaralisi ressursse.

Kiirgusallikate parameetrite hindamineKohandatavad antennide vĂ”rgud vĂ”imaldavad lahendada arvu, vĂ”imsuse hindamise ĂŒlesande, nurksete koordinaatide raadioallikate allikaid, et luua statistilist seost erinevate allikate signaalide vahel. Adekvaatsete antennivĂ”rkude peamine eelis selles osas on vĂ”ime eristada lĂ€hedalasuvaid kiirgallikaid ĂŒlitĂ€pselt. Allikad, mille vaheline nurk on vĂ€iksem kui peamise lehtri laius antennivĂ”rgu suunamises.Rayleighi lahutusvĂ”ime piir). See on peamiselt vĂ”imalik tĂ€nu signaali vektorepresentatsioonile, tuntud signaalimudelile ning lineaari matemaatika metoodikale.

AitÀh tÀhelepanu eest

Allikas: habr.com

Osta usaldusvÀÀrne hostimine veebilehtede jaoks DDoS-i kaitsega, VPS VDS serverid đŸ”„ Osta usaldusvÀÀrne hostimine veebilehtede jaoks DDoS-i kaitsega, VPS VDS serverid | ProHoster