ProHoster > Blog > Administrim > Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)

Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)

Mirëmëngjes.

Në vitet e fundit, kam përkushtuar një kohë të gjatë në kërkimin dhe krijimin e algoritmeve të ndryshme për përpunimin spazial të sinjaleve në rrjetet adaptuese të antenave, dhe vazhdoj të merrem me këtë në kuadër të punës sime aktuale. Këtu do të doja të ndaj njohuritë dhe trukët që kam zbuluar. Shpresoj se kjo do të jetë e dobishme për ata që fillojnë të studiojnë këtë fushë të përpunimit të sinjaleve ose thjesht janë të interesuar.

ÇfarĂ« janĂ« rrjetet adaptuese tĂ« antenave?

Rrjeti i antenave është një grup elementi antenash, të vendosur në një formë të caktuar në hapësirë. Thjeshtësisht, struktura e rrjetit adaptues të antenave që do të shqyrtojmë mund të paraqitet në këtë formë:
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)

Rrjetet adaptuese të antenave shpesh quhen "antenna të zgjuara" (Smart antenna). Një rrjetë "e zgjuar" e antenës krijohet nga blloku i përpunimit spazial të sinjalit dhe algoritme që realizohen në të. Këto algoritme analizojnë sinjalin e pranuar dhe formulojnë një grup peshash $inline$w_1
w_N$inline$, të cilat përcaktojnë amplitudën dhe fazën fillestare të sinjalit për secilin nga elementët. Ndërsa shpërndarja e caktuar amplitudo-fazore përcakton diagramën e drejtpërdrejtësisë të gjithë rrjetit në tërësi. Mundësia për të sintetizuar një diagramë drejtpërdrejtësie me formë të caktuar dhe për ta ndryshuar atë gjatë procesit të përpunimit të sinjalit është një nga karakteristikat kryesore të rrjeteve adaptuese të antenave, e cila lejon zgjidhjen e një spektri të gjerë të detyrave. Por, le të kalojmë një nga një.

Si formohet diagrami i drejtësisë?

Diagrami i drejtësisë karakterizon fuqinë e sinjalit të emetuar në një drejtim të caktuar. Për thjeshtësi, le të supozjmë që elementët e rrjetit janë izotropikë, që do të thotë se për secilin prej tyre fuqia e sinjalit të emetuar nuk varet nga drejtimi. Forcimi ose dobësimi i fuqisë së emetuar nga rrjeti në një drejtim të caktuar ndodh si rezultat i infeksioni të EMV, të emetuara nga elementët e ndryshëm të rrjetit të antenave. Një model i qëndrueshëm i infeksionit të EMV është e mundur vetëm në kushtet e koherencës, që do të thotë se diferenca e fazave të sinjaleve nuk duhet të ndryshojë me kalimin e kohës. Në rastin ideal, secili nga elementët e rrjetit të antenave duhet të emetojë sinjal harmonik në një frekuencë mbajtëse të njëjtë $inline$f_{0}$inline$. Megjithatë, në praktikë, është e nevojshme të punojmë me sinjale ngushtësisht të bandës, të cilat kanë një spekter të gjerë të fundëm $inline$Delta f << f_{0}$inline$.
Le të supozojmë se të gjithë elementët e AR-së emitojnë të njëjtin sinjal me amplitudë komplekse $inline$x_n(t)=u(t)$inline$. Atëherë në pr receptorin e pranuar, sinjali nga elementi n mund të paraqitet në formën analitike: $$display$$a_n(t) = u(t-tau_n)e^{i2pi f_0(t-tau_n)}$$display$$

ku $inline$tau_n$inline$ është vonesa në përhapjen e sinjalit nga elementi i antenës në pikën e pranimit.

Ky sinjal është
«kvasiharmonik» , dhe pĂ«r tĂ« pĂ«rmbushur kushtin e koherencĂ«s, Ă«shtĂ« e nevojshme qĂ« vonesa maksimale nĂ« pĂ«rhapjen e EMV-sĂ« midis dy elementĂ«ve tĂ« çdo lloji tĂ« jetĂ« shumĂ« mĂ« e vogĂ«l se koha karakteristike e ndryshimit tĂ« mbulesĂ«s sĂ« sinjalit $inline$T$inline$, dmth $inline$u(t-tau_n) ≈ u(t-tau_m)$inline$. Prandaj, kushti pĂ«r koherencĂ«n e sinjalit ngushtĂ«sisht tĂ« bandĂ«s mund tĂ« shprehet si vijon:$$display$$T≈frac{1}{Delta f}>>frac{D_{max}}{c}=max(tau_k-tau_m) $$display$$

ku $inline$D_{max}$inline$ është distanza maksimale midis elementëve të AR-së, dhe $inline$c$inline$ është shpejtësia e dritës.

Tek pranimi i sinjalit, grumbullimi koherent bëhet në formë digjitale në një bllok të përpunimit hapësinor. Në këtë rast, vlera komplekse e sinjalit digjital në dalje të këtij blloku përcaktohet nga shprehja:

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

Shprehja e fundit është më e përshtatshme për t'u paraqitur në formën e

produktit skalar të vektorëve kompleksë N-dimensionalë në formën matricore: $$display$$y=(textbf{w},textbf{x})=textbf{w}^Htextbf{x}$$display$$

- vektorët kolonë, dhe $inline$(.)^H$inline$ është operacioni

ku w dhe x i tërheqjes hermiteane. Tematika vektoriale e sinjaleve është një nga bazat në punën me rrjetet e antenave, pasi shpesh ndihmon në shmangien e llogaritjeve matematikore të ngarkuara. Për më tepër, identifikimi i sinjalit të pranuar në një moment të caktuar me një vektor shpesh lejon të shpëtojmë nga sistemi fizik real dhe të kuptojmë se çfarë ndodh në aspektin e gjeometrisë..

Për të llogaritur diagramin e drejtimit të rrjetit të antenave, është e nevojshme të imagjinohet e të lançohet një grup

valesh të sheshta nga të gjitha drejtimet e mundshme. Në këtë rast, vlerat e elementëve të vektorit mund të paraqiten si vijon: x $$display$$x_n=s_n=exp{-i(textbf{k}(phi,theta),textbf{r}_n)}$$display$$

vektori i valës

ku k – valor, $inline$phi$inline$ dhe $inline$theta$inline$ – kĂ«ndi azimutal dhe kĂ«ndi i vendit, qĂ« karakterizojnĂ« drejtimin e ardhjes sĂ« njĂ« vale tĂ« sheshtĂ«, $inline$textbf{r}_n$inline$ – koordinata e elementit tĂ« antenĂ«s, $inline$s_n$inline$ – elementi i vektorĂ«ve tĂ« fazĂ«s s tĂ« valĂ«s sĂ« sheshtĂ« me vektorin e valĂ«s k (nĂ« literaturĂ«n anglisht, vektori i fazĂ«s quhet steerage vector). VarĂ«sia e katrorit tĂ« amplitudĂ«s sĂ« sasisĂ« y nĂ« lidhje me $inline$phi$inline$ dhe $inline$theta$inline$ pĂ«rcakton diagramĂ«n e drejtueshmĂ«risĂ« sĂ« rrjetit tĂ« antenĂ«s nĂ« pranimin e njĂ« vektori tĂ« caktuar tĂ« koeficientĂ«ve tĂ« peshĂ«s w.

Karakteristikat e diagramës së drejtueshmërisë së rrjetit të antenës

Studimi i pronave tĂ« pĂ«rgjithshme tĂ« diagramĂ«s sĂ« drejtueshmĂ«risĂ« sĂ« rrjeteve tĂ« antenĂ«s Ă«shtĂ« i pĂ«rshtatshĂ«m nĂ« njĂ« rrjet antenash ekvidistant tĂ« linjave nĂ« planar horizontal (dmth. DN varet vetĂ«m nga kĂ«ndi azimutal $inline$phi$inline$). ËshtĂ« e pĂ«rshtatshme nga dy pikĂ«pamje: ato analitike dhe ato vizuale.

Do të llogarisim DN për një vektor peshe të njësi ($inline$w_n=1, n = 1 
 N$inline$), duke ndjekur mënyrën e përshkruar më sipër qasje.
Matematika këtuAntarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)
Projekti i vektorit të valës në boshtin vertikal: $inline$k_v=-frac{2pi}{lambda}sinphi$inline$
Koordinata vertikale e elementit të antenës me indeks n: $inline$r_{nv}=(n-1)d$inline$
KĂ«tu d – periudha e rrjetit tĂ« antenave (distanca midis elementeve tĂ« afĂ«rt), λ — gjatĂ«si vale. TĂ« gjithĂ« elementĂ«t e tjerĂ« nĂ« vektor r janĂ« tĂ« barabartĂ« me zero.
Sinjali i pranuar nga rrjeti i antenave regjistrohet në formën e mëposhtme:

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

Do ta aplikojmë formulën për shumën e progresionit gjeometrik dhe paraqitjen e funksioneve trigonometricë përmes eksponenteve komplekse :

$$display$$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}$$display$$


Në fund do të marrëim:

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

Periodikja e diagramës së drejtueshmërisë

Diagrami i marrë i drejtueshmërisë nga rrjeti i antenave është një funksion periodik i sinusit të këndit. Kjo do të thotë se për disa vlera të raportit d/λ ato kanë maksimume difrakcionale (shtesë).
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)Diagrami i pandryshuar i drejtueshmërisë së rrjetit të antenës për N = 5
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)Diagrami i normalizuar i drejtueshmërisë së rrjetit të antenës për N = 5 në sistemin polar

Pozita e ‘difrakcionikĂ«ve’ mund tĂ« shikohet drejtpĂ«rdrejt nga formula pĂ«r DN. MegjithatĂ«, ne do tĂ« pĂ«rpiqemi tĂ« kuptojmĂ« se nga vijnĂ« fizikisht dhe gjeometrikisht (nĂ« hapĂ«sirĂ«n N-dimensionale).

Elementet vektori fazor të vektorëve s përfaqësojnë eksponente komplekse $inline$e^{iPsi n}$inline$, vlerat e të cilave përcaktohen nga sasia e këndit të përgjithshëm $inline$Psi = 2pi frac{d}{lambda}sinphi$inline$.Nëse ekzistojnë dy kënde të përgjithshëm, përkatësisht lidhur me drejtimet e ndryshme të ardhjes së dallgëve të drejta, për të cilat përmbushet $inline$Psi_1 = Psi_2 + 2pi m$inline$, kjo do të thotë dy gjëra:

  • Fizikisht: frontet e dallgĂ«ve tĂ« drejta, qĂ« vijnĂ« nga kĂ«to drejtime, inducin nĂ« elementet e grilĂ«s sĂ« antenĂ«s shpĂ«rndarje identike tĂ« amplitudave dhe fazave tĂ« valĂ«zimeve elektromagnetike.
  • Gjeometrikisht: vektorĂ«t fazorĂ« pĂ«r kĂ«to dy drejtime pĂ«rputhen.

Drejtimet e ardhjes së dallgëve të lidhura në këtë mënyrë janë ekvivalentë dhe nuk dallohen mes tyre nga pikëpamja e grilës së antenës.

Si të përcaktojmë fushën e këndeve, në të cilën gjithmonë ndodhet vetëm një maksimum kryesor të DN? Ta bëjmë këtë në afërsi të azimutit zero nga pasojat e mëposhtme: sasia e ndryshimit të fazës midis dy elementeve fqinje duhet të jetë në intervalin nga $inline$-pi$inline$ në $inline$pi$inline$.

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

Duke zgjidhur këtë pabarazi, do të marrim kushtin për fushën e qartësisë në afërsi të zeros:

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

E dukshme Ă«shtĂ« se madhĂ«sia e fushĂ«s sĂ« qartĂ«sisĂ« sipas kĂ«ndit varet nga raporti d/λ. NĂ«se d = 0.5λ, nĂ«se çdo drejtim i ardhjes sĂ« sinjalit Ă«shtĂ« "individually", atĂ«herĂ« fusha e qartĂ«sisĂ« pĂ«rfshin tĂ« gjithĂ« spektrin e kĂ«ndeve. NjĂ«herĂ«, d = 2.0λ, drejtimet 0, ±30, ±90 – janĂ« ekvivalentĂ«. NĂ« diagramin e orientimit shfaqen petale difraktive.

Zakonisht, petalet difraktive synohen të shtypen përmes elementeve të drejtuara të antenës. Në këtë rast, diagrami i plotë i orientimit të grilës së antenës është produkt i DN të një elementi dhe grilës së elementeve izotrope. Parametrat e DN të një elementi zakonisht zgjidhen në bazë të kushtit për fushën e qartësisë së grilës së antenës.

Gjerësia e petalës kryesore

Ă«shtĂ« e njohur gjerĂ«sisht formula inxhenierike pĂ«r vlerĂ«simin e gjerĂ«sisĂ« sĂ« petkut kryesor tĂ« sistemit tĂ« antenĂ«s: $inline$Delta phi ≈ frac{lambda}{D}$inline$, ku D – pĂ«rmasĂ« karakteristike e antenĂ«s. Formula pĂ«rdoret pĂ«r lloje tĂ« ndryshme antenash, pĂ«rfshirĂ« ato me pasqyrĂ«. Ne do tĂ« tregojmĂ« se kjo Ă«shtĂ« e vlefshme edhe pĂ«r rrjetat e antenave.

Të përcaktojmë gjerësinë e petkut kryesor me zerot e para të DNH në afërsi të maksimumit kryesor. Numëruesi i shprehjeve për $inline$F(phi)$inline$ kalon në zero kur $inline$sinphi=mfrac{lambda}{dN}$inline$. Zerot e para korrespondrojnë me m = ±1. Duke supozuar $inline$frac{lambda}{dN}<<1$inline$ marrim $inline$Delta phi = 2frac{lambda}{dN}$inline$.

Zakonisht gjerësinë e DNH të AR përcaktohet sipas nivelit të fuqisë gjysmë (-3 dB). Në këtë rast përdoret shprehja:

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

ShembulliAntarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)

Gjerësia e petkut kryesor mund të kontrollohet duke caktuar vlera të ndryshme amplitudash për pesha të rrjetit të antenave. Le të shqyrtojmë tre shpërndarje:

  • ShpĂ«rndarje uniforme e amplitudĂ«s (weights 1): $inline$w_n=1$inline$.
  • Amplituda qĂ« bie nĂ« skajet e rrjetit (weights 2): $inline$w_n=0.5+0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
  • Amplituda qĂ« rritet nĂ« skajet e rrjetit (weights 3): $inline$w_n=0.5-0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$

Në figurë janë treguar diagramet e normalizuara të drejtpërdrejta në shkallë logarithmike:Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)
Nga figura mund të ndjekim tendencat e mëposhtme: shpërndarja që bie në skajet e rrjetit të amplitudave të peshave çon në zgjerimin e petkut kryesor të DNH, por në uljen e nivelit të petkëve anësorë. Amplitudat që rriten në skajet e rrjetit të antenave, përkundrazi, çojnë në ngushtimin e petkut kryesor dhe rritjen e nivelit të anësorëve. Këtu është e përshtatshme të shqyrtojmë rastet liminare:

  1. Amplitudat e peshave të të gjitha elementeve, përveç atyre krahinore, janë të barabarta me zero. Pesha për elementet krahinore është e barabartë me njërin. Në këtë rast, rrjeta bëhet ekuivalente me një AR me dy elemente me periudhë D = (N-1)d. Nuk është e vështirë të përllogaritet nga formula e paraqitur më sipër gjerësia e petkut kryesor. Në këtë rast, anësorët do të transformohen në maksimume difrakcionale dhe do të radhiten sipas nivelit me maksimumin kryesor.
  2. Pesha e elementit qendror është e barabartë me njërin, ndërsa të gjitha të tjerat janë zero. Në këtë rast, ne morëm në thelb një antenë me diagramë të drejtpërdrejtë izotrope.

Drejtimi i maksimumit kryesor

KĂ«shtu, ne kemi parĂ« se si mund tĂ« rregullojmĂ« gjerĂ«sinĂ« e petalit kryesor DN AR. Tani do tĂ« shikojmĂ« se si tĂ« drejtojmĂ« drejtimin. Le tĂ« kujtojmĂ« shprehjen vektoriale pĂ«r sinjalin e pranuar. Supozoni se do tĂ« dĂ«shironim qĂ« maksimumi i diagramĂ«s sĂ« drejtimit tĂ« shikonte nĂ« njĂ« drejtim tĂ« caktuar $inline$phi_0$inline$. Kjo do tĂ« thotĂ« se nga ky drejtim duhet tĂ« merret fuqia maksimale. Ky drejtim pĂ«rputhet me vektorin fazor $inline$textbf{s}(phi_0)$inline$ nĂ« N-hapĂ«sirĂ«n vektoriale, dhe fuqia e pranuar pĂ«rcaktohet si katrori i produktit skalar tĂ« kĂ«tij vektori fazor me vektorin e koeficientĂ«ve tĂ« peshimit w. Produkti skalar i dy vektorĂ«ve Ă«shtĂ« maksimal kur ata janĂ« kolinearĂ«, dmth. $inline$textbf{w}=beta textbf{s}(phi_0)$inline$, ku ÎČ â€“ njĂ« shumĂ«zues normalizues. KĂ«shtu, nĂ«se ne zgjedhim vektorin e peshĂ«s tĂ« njĂ«jtĂ« me fazorin pĂ«r drejtimin e kĂ«rkuar, do tĂ« kthejmĂ« maksimumin e diagramĂ«s sĂ« drejtimit.
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)
Si një shembull, le të shqyrtojmë koeficientët e peshës në vijim: $inline$textbf{w}=textbf{s}(10°)$inline$

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

Si rezultat do të marrim një diagram drejtimi me maksimumin kryesor në drejtim të 10°.

Tani do të aplikojmë të njëjtat koeficiente të peshës, por jo për marrjen e sinjalit, por për transmetimin. Këtu duhet të kemi parasysh se gjatë transmetimit të sinjalit drejtimi i vektorit të valës ndryshon në të kundërt. Kjo do të thotë se elementët të vektorit fazor për marrjen dhe transmetimin ndahen nga nënshkrimi në eksponent, dmth. janë të lidhur me njëri-tjetrin me konjugatin kompleks. Si rezultat, do të marrim maksimumin e diagramës së drejtimit për transmetim në drejtim -10°, që nuk përputhet me maksimumin e DN në marrje me të njëjtat koeficiente të peshës. Për të korrigjuar situatën, është e nevojshme të aplikohet gjithashtu konjugati kompleks në koeficientët e peshës.
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)
Karakteristikën e përshkruar të formimit të DN për marrje dhe transmetim duhet ta kemi gjithnjë parasysh gjatë punës me rrjetat e antenave.

Të luajmë me diagramin e drejtimit

Disa maksimume

Të vendosim një detyrë për të formuar dy maksimume kryesore të diagramës së drejtimit në drejtim: -5° dhe 10°. Për këtë do të zgjedhim si vektor peshe një shumë të peshuar të vektorëve fazorë për drejtimet përkatëse.

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

Antarat adaptivĂ« tĂ« antenna: si funksionon? (Themelore)Duke rregulluar koeficientin ÎČ mund tĂ« rregullohet raporti midis petaleve kryesore. KĂ«tu Ă«shtĂ« pĂ«rsĂ«ri e dobishme tĂ« shikoni se çfarĂ« ndodh nĂ« hapĂ«sirĂ«n vektoriale. NĂ«se ÎČ mĂ« shumĂ« se 0.5, atĂ«herĂ« vektori i koeficientĂ«ve tĂ« peshĂ«s qĂ«ndron mĂ« afĂ«r s(10°), ndryshe mĂ« afĂ«r s(-5°). Sa mĂ« afĂ«r tĂ« jetĂ« vektori i peshĂ«s ndaj njĂ«rit prej fazorĂ«ve, aq mĂ« i madh Ă«shtĂ« produkti skalar pĂ«rkatĂ«s, dhe kĂ«shtu magnituda e maksimumit pĂ«rkatĂ«s tĂ« DNH.
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)
Megjithatë, duhet të merret parasysh se të dy petalet kryesore kanë një gjerësi të fundme, dhe nëse duam të tregojmë dy drejtime të afërta, këto petale do të bashkohen në një, të orientuar në një drejtim të caktuar mesatar.

Një maksimum dhe zero

Tani le të përpiqemi të përshtatim maksimumin e diagramës së drejtimit në drejtimin $inline$phi_1=10°$inline$ dhe në të njëjtën kohë të shtypim sinjalin që vjen nga drejtimi $inline$phi_2=-5°$inline$. Për këtë nevojitet të vendosim zero DNH për këndin përkatës. Kjo mund të bëhet në këtë mënyrë:

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

ku $inline$textbf{s}_1 = textbf{s}(10°)$inline$, dhe $inline$textbf{s}_2 = textbf{s}(-5°)$inline$.
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)
Kuptimi gjeometrik i zgjedhjes së vektorit të peshës është si vijon. Ne duam që ky vektor w të ketë projekcionin maksimal mbi $inline$textbf{s}_1$inline$ dhe në të njëjtën kohë të jetë ortogonal ndaj vektorit $inline$textbf{s}_2$inline$. Vektori $inline$textbf{s}_1$inline$ mund të paraqitet si dy përbërës: vektori kolinear ndaj $inline$textbf{s}_2$inline$ dhe vektori ortogonal ndaj $inline$textbf{s}_2$inline$. Për të përmbushur kërkesën e problemit, duhet të zgjidhet komponenti i dytë si vektor i koeficientëve të peshës w. Komponentin kolinear mund ta llogarisim duke projektiuar vektorin $inline$textbf{s}_1$inline$ mbi vektorin e normalizuar $inline$frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}$inline$ duke përdorur produktin skalar.

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

Prandaj, duke e zbritur komponentin e tij kolinear nga vektori fillestar i fazur $inline$textbf{s}_1$inline$, do të marrim vektorin e kërkuar të peshës.
Antarat adaptivë të antenna: si funksionon? (Themelore)

Disa vërejtje shtesë

  1. Më herët përmenda çështjen e normalizimit të vektorit të peshave, domethënë, gjatësi e tij. Pra, normalizimi i vektorit të peshave nuk ndikon në karakteristikat e diagramit të drejtimit të griljeve të antenës: drejtimin e maksimumit kryesor, gjerësinë e petët kryesorë etj. Po ashtu, mund të tregohet se ky normalizim nuk ndikon as në OSH në daljen e bllokut të përpunimit hapësinor. Në këtë lidhje, kur shqyrtoj algoritmet e përpunimit hapësinor të sinjalit, zakonisht pranoj normalizimin njësor të vektorit të peshave, domethënë, $inline$textbf{w}^Htextbf{w}=1$inline$
  2. Mundësitë për formimin e DNH të griljeve të antenës përcaktohen nga numri i elementeve N. Sa më shumë elemente, aq më të gjera janë mundësitë. Sa më shumë gradë lirie gjatë përpunimit hapësinor të peshave, aq më shumë mundësi si të "kthehet" vektori i peshave në hapësirën N-dimensionale.
  3. Gjatë pranimit, DNH e griljeve të antenës fizikisht nuk ekziston, dhe gjithçka eksiston vetëm në "imagjinatën" e bllokut llogaritar që kryen përpunimin e sinjalit. Kjo do të thotë se në të njëjtin moment kohor mund të sintetizohet disa DNH dhe të kryhet përpunimi i pavarur i sinjaleve që vijnë nga drejtime të ndryshme. Në rastin e transmetimit, gjërat janë nd sedikit më të komplikuara, por gjithashtu ekziston mundësia për të sintetizuar disa DNH për transmetimin e flukseve të ndryshme të të dhënave. Teknologjia e tillë në sistemet e komunikacionit ka marrë emrin MIMO.
  4. Me kodin matlab të paraqitur, mund të eksperimentoni me DNH
    Kodi
    % cilësimet e griljeve të antenave
N = 10;             % numri i elementeve
d = 0.5;            % periudha e griljeve të antenës
wLength = 1;        % vala
mode = 'receiver';  % marrës ose transmetues

% peshat e griljeve të antenës
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;

% normalizoni peshat
w = w.\/sqrt(sum(abs(w).^2));

% grupi i vlerave të këndit për të llogaritur modelin
angGrid_deg = (-90:0.5:90);

% kthe shkallën në radian
angGrid = angGrid_deg * pi \/ 180;
% llogarit grupin e vektorëve të drejtimeve për grilën e këndit
switch (mode)
    case 'receiver'
        s = exp(2i*pi*d\/wLength*bsxfun(@times,(0:N-1)',sin(angGrid)));
    case 'transmitter'
        s = exp(-2i*pi*d\/wLength*bsxfun(@times,(0:N-1)',sin(angGrid)));
end

% llogarit modelin
y = (abs(w'*s)).^2;

% shkalla lineare
plot(angGrid_deg,y\/max(y));
grid on;
xlim([-90 90]);

% shkalla logaritemike
% plot(angGrid_deg,10*log10(y\/max(y)));
% grid on;
% xlim([-90 90]);

Cilat janë detyrat që mund të zgjidhen me anë të rrjetave të antenave adaptive?

Pranimi optimal i një sinjali të panjohurNëse drejtimi i sinjalit të ardhshëm është i panjohur (dhe nëse kanali i komunikimit ka më shumë se një rrugë, në fakt ka disa drejtime), duke analizuar sinjalin e pranuar nga rrjeta e antenave, mund të formohet një vektor optimal peshe. w Në këtë mënyrë, OSH në daljen e blokut të përpunimit hapësinor do të jetë maksimal.

Pranimi optimal i sinjalit në prani të zhurmaveKëtu, detyra paraqitet si vijon: parametrat hapësinorë të sinjalit të dobishëm të pritur janë të njohura, megjithatë në mjedisin e jashtëm ekzistojnë burime zhurme. Duhet të maksimizohet OSH në daljen e AR, duke minimizuar sa më shumë ndikimin e zhurmave në pranimin e sinjalit.

Transmetimi optimal i sinjalit për përdoruesinKjo detyrë zgjidhet në sistemet e komunikimeve celulare (4G, 5G), si dhe në Wi-Fi. Kuptimi është i thjeshtë: duke përdorur sinjale pilot speciale në kanalin e kthimit të përdoruesit, bëhet vlerësimi i karakteristikave hapësinore të kanalit të komunikimit dhe në bazë të tij zgjidhet vektori optimal i koeficientëve të peshes për transmetim.

Mmultipartikimi hapësinor i fluxeve të dhënashRrjetat e antenave adaptive lejojnë transmetimin e të dhënave për disa përdorues në të njëjtën kohë në të njëjtën frekuencë, duke formuar për secilin prej tyre një DNj individuale. Kjo teknologji quhet MU-MIMO dhe aktualisht po implementohet aktivisht (dhe në disa vende tashmë) në sistemet e komunikimit. Mundësia e mmultipartikimit hapësinor parashikohet, për shembull, në standardin e komunikimit celular 4G LTE, në standardin Wi-Fi IEEE802.11ay, dhe në standardet e komunikimit celular 5G.

Rrjetat virtuale të antenave për radarëtRrjetat e antenave digjitale lejojnë, duke përdorur disa elemente transmetuese të antenave, të formohen një rrjetë virtuale antenash me madhësi shumë më të madhe për përpunimin e sinjalit. Rrjeta virtuale ka të gjitha karakteristikat e një rrjete reale, megjithatë për realizimin e saj kërkon kosto më të ulëta të pajisjeve.

Vlerësimi i parametrave të burimeve të rrezatimitRrjetat e antenave adaptive lejojnë të zgjidhet detyra e vlerësimit të numrit, fuqisë, koordinatave këndore burimeve të radio-emisionit, për të vendosur lidhje statistikore midis sinjaleve nga burime të ndryshme. Tipari kryesor i grilave adaptivë të antenave në këtë çështje është aftësia për të arritur super-rezolutimin e burimeve të emisionit që ndodhen pranë njëra-tjetrës. Burimeve, distanca këndore midis të cilave është më e vogël se gjerësia e lobit kryesor të diagramit të orientimit të grilës së antenës (kufiri i rezolutës së Rayleigh). Kryesisht, kjo bëhet e mundur falë përfaqësimit vektorial të sinjalit, një modeli sinjali të njohur, si dhe aparatit të matematikës lineare.

Faleminderit për vëmendjen

Burimi: habr.com

Blini hosting tĂ« besueshĂ«m pĂ«r faqe interneti me mbrojtje nga DDoS, serverĂ« VPS VDS đŸ”„ Blini hosting tĂ« besueshĂ«m pĂ«r faqe interneti me mbrojtje nga DDoS, serverĂ« VPS VDS | ProHoster