🥇Mkusanyiko wa antena unaojirekebisha: inafanya kazi vipi? (Misingi)

Siku njema.

Nimetumia miaka michache iliyopita kutafiti na kuunda algoriti mbalimbali za usindikaji wa mawimbi ya anga katika safu za antena zinazobadilika, na ninaendelea kufanya hivyo kama sehemu ya kazi yangu ya sasa. Hapa ningependa kushiriki maarifa na hila ambazo niligundua mwenyewe. Natumai kuwa hii itakuwa muhimu kwa watu wanaoanza kusoma eneo hili la usindikaji wa mawimbi au wale wanaopenda tu.

Safu ya antena inayobadilika ni nini?

Safu ya antenna - hii ni seti ya vipengele vya antenna vilivyowekwa kwenye nafasi kwa namna fulani. Muundo uliorahisishwa wa safu ya antenna inayoweza kubadilika, ambayo tutazingatia, inaweza kuwakilishwa katika fomu ifuatayo:

Safu za antena zinazobadilika mara nyingi huitwa antena "smart" (Antena ya busara) Kinachofanya safu ya antenna "smart" ni kitengo cha usindikaji wa ishara za anga na algorithms kutekelezwa ndani yake. Algoriti hizi huchanganua mawimbi yaliyopokewa na kuunda seti ya vigawo vya uzani $inline$w_1…w_N$inline$, ambayo hubainisha amplitude na awamu ya awali ya mawimbi kwa kila kipengele. Usambazaji wa awamu ya amplitude huamua muundo wa mionzi kimiani nzima kwa ujumla. Uwezo wa kuunganisha muundo wa mionzi ya sura inayohitajika na kuibadilisha wakati wa usindikaji wa ishara ni moja ya sifa kuu za safu za antenna zinazofaa, ambayo inaruhusu kutatua matatizo mbalimbali. mbalimbali ya kazi. Lakini mambo ya kwanza kwanza.

Je, muundo wa mionzi hutengenezwaje?

Muundo wa mwelekeo inaashiria nguvu ya ishara iliyotolewa kwa mwelekeo fulani. Kwa unyenyekevu, tunadhani kwamba vipengele vya kimiani ni isotropiki, i.e. kwa kila mmoja wao, nguvu ya ishara iliyotolewa haitegemei mwelekeo. Kukuza au kupungua kwa nguvu iliyotolewa na grating katika mwelekeo fulani hupatikana kutokana na kuingiliwa Mawimbi ya sumakuumeme yanayotolewa na vipengele mbalimbali vya safu ya antena. Mchoro thabiti wa kuingiliwa kwa mawimbi ya sumakuumeme inawezekana tu ikiwa wao mshikamano, i.e. tofauti ya awamu ya ishara haipaswi kubadilika kwa muda. Kwa hakika, kila kipengele cha safu ya antenna kinapaswa kuangaza ishara ya harmonic kwa masafa sawa ya mtoa huduma $inline$f_{0}$inline$. Hata hivyo, katika mazoezi mtu anapaswa kufanya kazi na mawimbi ya mikanda nyembamba yenye wigo wa upana wa kikomo $inline$Delta f << f_{0}$inline$.
Ruhusu vipengele vyote vya Uhalisia Ulioboreshwa kutoa mawimbi sawa na amplitude tata $inline$x_n(t)=u(t)$inline$. Kisha kuendelea kijijini kwa mpokeaji, ishara iliyopokelewa kutoka kwa kipengele cha n-th inaweza kuwakilishwa ndani uchambuzi fomu:

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

ambapo $inline$tau_n$inline$ ni kuchelewa kwa uenezi wa mawimbi kutoka kwa kipengele cha antena hadi mahali pa kupokea.
Ishara kama hiyo ni "quasi-harmonic", na ili kukidhi hali ya mshikamano, ni muhimu kwamba ucheleweshaji wa juu katika uenezi wa mawimbi ya sumakuumeme kati ya vipengele viwili ni chini sana kuliko wakati wa tabia ya mabadiliko katika bahasha ya ishara $inline$T$inline$, i.e. $inline$u(t-tau_n) ≈ u(t-tau_m)$inline$. Kwa hivyo, hali ya mshikamano wa ishara nyembamba inaweza kuandikwa kama ifuatavyo:

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

ambapo $inline$D_{max}$inline$ ndio umbali wa juu zaidi kati ya vipengee vya Uhalisia Ulioboreshwa, na $inline$с$inline$ ni kasi ya mwanga.

Wakati ishara inapokelewa, majumuisho madhubuti hufanywa kwa njia ya dijiti katika kitengo cha usindikaji wa anga. Katika kesi hii, thamani ngumu ya ishara ya dijiti kwenye pato la kizuizi hiki imedhamiriwa na usemi:

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

Ni rahisi zaidi kuwakilisha usemi wa mwisho katika fomu bidhaa ya nukta Vekta changamano za N-dimensional katika umbo la tumbo:

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

ambapo w и x ni vekta za safu wima, na $inline$(.)^H$inline$ ndio operesheni Mchanganyiko wa Hermitian.

Uwakilishi wa Vector wa ishara ni mojawapo ya msingi wakati wa kufanya kazi na safu za antenna, kwa sababu mara nyingi hukuruhusu kuzuia hesabu ngumu za hesabu. Kwa kuongeza, kutambua ishara iliyopokelewa kwa wakati fulani kwa wakati na vector mara nyingi huruhusu mtu kujiondoa kutoka kwa mfumo halisi wa kimwili na kuelewa nini hasa kinachotokea kutoka kwa mtazamo wa jiometri.

Ili kuhesabu muundo wa mionzi ya safu ya antenna, unahitaji kiakili na mfululizo "kuzindua" seti ya mawimbi ya ndege kutoka pande zote zinazowezekana. Katika kesi hii, maadili ya vipengele vya vector x inaweza kuwakilishwa katika fomu ifuatayo:

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

ambapo k - vekta ya wimbi, $inline$phi$inline$ na $inline$theta$inline$ - pembe ya azimuth и pembe ya mwinuko, inayoashiria mwelekeo wa kuwasili kwa wimbi la ndege, $inline$textbf{r}_n$inline$ ni kiratibu cha kipengele cha antena, $inline$s_n$inline$ ni kipengele cha vekta ya awamu. s wimbi la ndege na vector ya wimbi k (katika fasihi ya Kiingereza vekta inayomaliza inaitwa steerage vector). Utegemezi wa ukubwa wa mraba wa wingi y kutoka $inline$phi$inline$ na $inline$theta$inline$ huamua muundo wa mionzi ya safu ya antena kwa ajili ya kupokea kwa vekta fulani ya migawo ya uzani w.

Vipengele vya muundo wa mionzi ya safu ya antenna

Inafaa kusoma sifa za jumla za muundo wa mionzi ya safu za antena kwenye safu ya antena ya usawa katika ndege iliyo mlalo (yaani, muundo unategemea tu pembe ya azimuthal $inline$phi$inline$). Rahisi kutoka kwa maoni mawili: mahesabu ya uchambuzi na uwasilishaji wa kuona.

Hebu tuhesabu DN kwa vekta ya uzani wa kitengo ($inline$w_n=1, n = 1 ... N$inline$), tukifuata ilivyoelezwa. juu ya mbinu.
Hesabu hapa
Makadirio ya vekta ya wimbi kwenye mhimili wima: $inline$k_v=-frac{2pi}{lambda}sinphi$inline$
Uratibu wima wa kipengele cha antena chenye index n: $inline$r_{nv}=(n-1)d$inline$
Hapa d kipindi cha safu ya antenna (umbali kati ya vitu vilivyo karibu); λ - urefu wa mawimbi. Vipengele vingine vyote vya vector r ni sawa na sifuri.
Ishara iliyopokelewa na safu ya antenna imeandikwa katika fomu ifuatayo:

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

Wacha tutumie formula kwa jumla ya maendeleo ya kijiometri и uwakilishi wa kazi za trigonometriki katika suala la vielelezo changamano :

$$display$$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}$$display$$

Kama matokeo, tunapata:

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

Mzunguko wa muundo wa mionzi

Mpangilio wa mionzi ya safu ya antena ni kazi ya mara kwa mara ya sine ya pembe. Hii inamaanisha kuwa kwa maadili fulani ya uwiano D/λ ina diffraction (ziada) maxima.
Muundo wa mionzi isiyo sanifu ya safu ya antena ya N = 5
Mfano wa mionzi ya kawaida ya safu ya antenna kwa N = 5 katika mfumo wa kuratibu wa polar

Msimamo wa "vigunduzi vya diffraction" vinaweza kutazamwa moja kwa moja kutoka fomula kwa DN. Hata hivyo, tutajaribu kuelewa wapi wanatoka kimwili na kijiometri (katika nafasi ya N-dimensional).

Vitu awamu vector s ni vielelezo changamano $inline$e^{iPsi n}$inline$, thamani ambazo hubainishwa na thamani ya pembe ya jumla $inline$Psi = 2pi frac{d}{lambda}sinphi$inline$. Ikiwa kuna pembe mbili za jumla zinazolingana na mwelekeo tofauti wa kuwasili kwa wimbi la ndege, ambalo $inline$Psi_1 = Psi_2 + 2pi m$inline$, basi hii inamaanisha mambo mawili:

Kimwili: pande za mawimbi ya ndege zinazotoka pande hizi huleta usambaaji sawa wa awamu ya amplitude ya msisimko wa sumakuumeme kwenye vipengele vya safu ya antena.
Kijiometri: awamu za vekta maana pande hizi mbili zinaendana.

Maelekezo ya kuwasili kwa mawimbi yanayohusiana kwa njia hii ni sawa kutoka kwa mtazamo wa safu ya antena na hayawezi kutofautishwa kutoka kwa kila mmoja.

Jinsi ya kuamua kanda ya pembe ambayo upeo mmoja tu wa DP huwa daima? Wacha tufanye hivi karibu na azimuth sufuri kutoka kwa mazingatio yafuatayo: ukubwa wa mabadiliko ya awamu kati ya vipengee viwili vilivyo karibu lazima iwe katika safu kutoka $inline$-pi$inline$ hadi $inline$pi$inline$.

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

Kutatua ukosefu huu wa usawa, tunapata hali ya eneo la upekee katika eneo la sufuri:

$$display$$|sinphi|

Inaweza kuonekana kuwa ukubwa wa kanda ya pekee katika angle inategemea uhusiano D/λ. Ikiwa d = 0.5λ, basi kila mwelekeo wa kuwasili kwa ishara ni "mtu binafsi", na eneo la pekee linashughulikia upeo kamili wa pembe. Kama d = 2.0λ, basi maelekezo 0, ±30, ±90 ni sawa. Lobes za diffraction zinaonekana kwenye muundo wa mionzi.

Kwa kawaida, lobes za diffraction hutafutwa kukandamizwa kwa kutumia vipengele vya antena vya mwelekeo. Katika kesi hiyo, muundo kamili wa mionzi ya safu ya antenna ni bidhaa ya muundo wa kipengele kimoja na safu ya vipengele vya isotropiki. Vigezo vya muundo wa kipengele kimoja kawaida huchaguliwa kulingana na hali ya eneo la kutokuwa na utata wa safu ya antenna.

Upana wa lobe kuu

Inajulikana sana fomula ya uhandisi ya kukadiria upana wa tundu kuu la mfumo wa antena: $inline$Delta phi ≈ frac{lambda}{D}$inline$, ambapo D ni ukubwa bainifu wa antena. Fomu hiyo hutumiwa kwa aina mbalimbali za antena, ikiwa ni pamoja na za kioo. Hebu tuonyeshe kwamba pia ni halali kwa safu za antenna.

Hebu tujue upana wa lobe kuu kwa zero za kwanza za muundo katika eneo la upeo wa juu. Nambari maneno kwa $inline$F(phi)$inline$ hutoweka wakati $inline$sinphi=mfrac{lambda}{dN}$inline$. Zero za kwanza zinahusiana na m = ± 1. Kuamini $inline$frac{lambda}{dN}<<1$inline$ tunapata $inline$Delta phi = 2frac{lambda}{dN}$inline$.

Kwa kawaida, upana wa muundo wa mwelekeo wa antenna unatambuliwa na kiwango cha nusu-nguvu (-3 dB). Katika kesi hii, tumia usemi:

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

Mfano

Upana wa lobe kuu inaweza kudhibitiwa kwa kuweka maadili tofauti ya amplitude kwa mgawo wa uzani wa safu ya antena. Wacha tuangalie usambazaji tatu:

Usambazaji wa amplitude sare (uzito 1): $inline$w_n=1$inline$.
Thamani za ukubwa hupungua kuelekea kingo za wavu (uzito 2): $inline$w_n=0.5+0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
Thamani za amplitude zikiongezeka kuelekea kingo za wavu (uzito 3): $inline$w_n=0.5-0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$

Takwimu inaonyesha mifumo ya mionzi ya kawaida inayosababishwa kwa kiwango cha logarithmic:
Mwelekeo wafuatayo unaweza kufuatiwa kutoka kwa takwimu: usambazaji wa amplitudes ya mgawo wa uzito kupungua kuelekea kando ya safu husababisha upanuzi wa lobe kuu ya muundo, lakini kupungua kwa kiwango cha lobes upande. Maadili ya amplitude yanaongezeka kuelekea kingo za safu ya antenna, kinyume chake, husababisha kupungua kwa lobe kuu na ongezeko la kiwango cha lobes za upande. Ni rahisi kuzingatia kesi za kupunguza hapa:

Amplitudes ya coefficients ya uzani wa vipengele vyote isipokuwa vile vilivyokithiri ni sawa na sifuri. Uzito wa vitu vya nje ni sawa na moja. Katika kesi hii, kimiani inakuwa sawa na AR ya vipengele viwili na kipindi D = (N-1)d. Si vigumu kukadiria upana wa petal kuu kwa kutumia formula iliyotolewa hapo juu. Katika kesi hii, kuta za kando zitageuka kuwa maxima ya diffraction na kusawazisha na upeo kuu.
Uzito wa kipengele cha kati ni sawa na moja, na wengine wote ni sawa na sifuri. Katika kesi hii, kimsingi tulipokea antenna moja na muundo wa mionzi ya isotropiki.

Mwelekeo wa upeo kuu

Kwa hiyo, tuliangalia jinsi unaweza kurekebisha upana wa lobe kuu ya AP AP. Sasa hebu tuone jinsi ya kuelekeza mwelekeo. Hebu tukumbuke kujieleza kwa vekta kwa ishara iliyopokelewa. Hebu tutake upeo wa muundo wa mionzi uangalie upande fulani $inline$phi_0$inline$. Hii ina maana kwamba nguvu ya juu inapaswa kupokea kutoka kwa mwelekeo huu. Mwelekeo huu unalingana na vekta inayomaliza $inline$textbf{s}(phi_0)$inline$ in N-nafasi ya vekta ya mwelekeo, na nguvu iliyopokelewa inafafanuliwa kama mraba wa bidhaa ya scalar ya vekta hii ya awamu na vekta ya coefficients ya uzani. w. Bidhaa ya scalar ya vekta mbili ni ya juu wakati wao colinear, i.e. $inline$textbf{w}=beta textbf{s}(phi_0)$inline$, ambapo β - sababu fulani ya kawaida. Kwa hivyo, ikiwa tunachagua vector ya uzito sawa na vector ya awamu kwa mwelekeo unaohitajika, tutazunguka upeo wa muundo wa mionzi.

Fikiria vipengele vifuatavyo vya uzani kama mfano: $inline$textbf{w}=textbf{s}(10°)$inline$

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

Matokeo yake, tunapata muundo wa mionzi na upeo kuu katika mwelekeo wa 10 °.

Sasa tunatumia mgawo sawa wa uzani, lakini sio kwa mapokezi ya ishara, lakini kwa maambukizi. Inafaa kuzingatia hapa kwamba wakati wa kusambaza ishara, mwelekeo wa vector ya wimbi hubadilika kwenda kinyume. Hii ina maana kwamba vipengele vector ya awamu kwa ajili ya mapokezi na maambukizi hutofautiana katika ishara ya kielelezo, i.e. zimeunganishwa na mnyambuliko changamano. Matokeo yake, tunapata upeo wa muundo wa mionzi ya maambukizi kwa mwelekeo wa -10 °, ambayo hailingani na upeo wa muundo wa mionzi kwa mapokezi na coefficients sawa ya uzito. Ili kurekebisha hali hiyo, ni muhimu tumia muunganisho changamano kwa mgawo wa uzito pia.

Kipengele kilichoelezwa cha uundaji wa mifumo ya mapokezi na maambukizi inapaswa kukumbushwa daima wakati wa kufanya kazi na safu za antenna.

Wacha tucheze na muundo wa mionzi

Highs kadhaa

Hebu tuweke kazi ya kuunda maxima mawili kuu ya muundo wa mionzi katika mwelekeo: -5 ° na 10 °. Ili kufanya hivyo, tunachagua kama vekta ya uzani jumla ya uzani wa vekta zinazomaliza kwa mwelekeo unaolingana.

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

Kurekebisha uwiano β Unaweza kurekebisha uwiano kati ya petals kuu. Hapa tena ni rahisi kuangalia kile kinachotokea katika nafasi ya vector. Kama β ni kubwa kuliko 0.5, basi vekta ya mgawo wa uzani iko karibu na s(10°), vinginevyo kwa s(-5°). Karibu vector ya uzito ni kwa moja ya phasors, zaidi ya bidhaa sambamba ya scalar, na kwa hiyo thamani ya DP ya juu inayofanana.

Walakini, inafaa kuzingatia kwamba petals kuu zote mbili zina upana wa mwisho, na ikiwa tunataka kuungana kwa njia mbili za karibu, basi petals hizi zitaunganishwa kuwa moja, zinazoelekezwa kuelekea mwelekeo fulani wa kati.

Upeo mmoja na sifuri

Sasa hebu tujaribu kurekebisha upeo wa muundo wa mionzi kwa mwelekeo $inline$phi_1=10°$inline$ na wakati huo huo tukandamize mawimbi yanayotoka upande $inline$phi_2=-5°$inline$. Ili kufanya hivyo, unahitaji kuweka zero ya DN kwa pembe inayofanana. Unaweza kufanya hivi kama ifuatavyo:

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

ambapo $inline$textbf{s}_1 = textbf{s}(10°)$inline$, na $inline$textbf{s}_2 = textbf{s}(-5°)$inline$.

Maana ya kijiometri ya kuchagua vekta ya uzani ni kama ifuatavyo. Tunataka vekta hii w ilikuwa na makadirio ya juu zaidi kwenye $inline$textbf{s}_1$inline$ na wakati huo huo ilikuwa ya orthogonal kwa vekta $inline$textbf{s}_2$inline$. Vekta $inline$textbf{s}_1$inline$ inaweza kuwakilishwa kama maneno mawili: vekta ya collinear $inline$textbf{s}_2$inline$ na vekta ya orthogonal $inline$textbf{s}_2$inline$. Ili kukidhi taarifa ya tatizo, ni muhimu kuchagua sehemu ya pili kama vekta ya migawo ya uzani. w. Kijenzi cha collinear kinaweza kukokotwa kwa kuonyesha vekta $inline$textbf{s}_1$inline$ kwenye vekta ya kawaida $inline$frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}$inline$ kwa kutumia bidhaa ya scalar.

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

Kwa hivyo, tukiondoa kijenzi chake cha collinear kutoka kwa vekta ya awali ya $inline$textbf{s}_1$inline$, tunapata vekta ya uzito tunayotaka.

Vidokezo vingine vya ziada

Kila mahali hapo juu, niliacha suala la kurekebisha vekta ya uzani, i.e. urefu wake. Kwa hivyo, kuhalalisha vector ya uzani haiathiri sifa za muundo wa mionzi ya safu ya antenna: mwelekeo wa upeo kuu, upana wa lobe kuu, nk. Inaweza pia kuonyeshwa kuwa urekebishaji huu hauathiri SNR katika utoaji wa kitengo cha usindikaji wa anga. Katika suala hili, tunapozingatia algorithms ya usindikaji wa ishara za anga, kwa kawaida tunakubali urekebishaji wa kitengo cha vekta ya uzani, i.e. $inline$textbf{w}^Htextbf{w}=1$inline$
Uwezekano wa kuunda muundo wa safu ya antenna imedhamiriwa na idadi ya vipengele N. Vipengele zaidi, uwezekano mkubwa zaidi. Viwango vingi vya uhuru wakati wa kutekeleza usindikaji wa uzani wa anga, chaguo zaidi za jinsi ya "kupotosha" vekta ya uzani katika nafasi ya N-dimensional.
Wakati wa kupokea mifumo ya mionzi, safu ya antenna haipo kimwili, na yote haya yanapatikana tu katika "mawazo" ya kitengo cha kompyuta ambacho kinasindika ishara. Hii ina maana kwamba wakati huo huo inawezekana kuunganisha mifumo kadhaa na kujitegemea mchakato wa ishara zinazotoka pande tofauti. Katika kesi ya maambukizi, kila kitu ni ngumu zaidi, lakini pia inawezekana kuunganisha DN kadhaa ili kusambaza mitiririko tofauti ya data. Teknolojia hii katika mifumo ya mawasiliano inaitwa MIMO.

Kwa kutumia msimbo wa matlab uliowasilishwa, unaweza kucheza karibu na DN mwenyewe
Kanuni

% antenna array settings
N = 10;             % number of elements
d = 0.5;            % period of antenna array
wLength = 1;        % wavelength
mode = 'receiver';  % receiver or transmitter

% weights of antenna array
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;

% normalize weights
w = w./sqrt(sum(abs(w).^2));

% set of angle values to calculate pattern
angGrid_deg = (-90:0.5:90);

% convert degree to radian
angGrid = angGrid_deg * pi / 180;
% calculate set of steerage vectors for angle grid
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

% calculate pattern
y = (abs(w'*s)).^2;

%linear scale
plot(angGrid_deg,y/max(y));
grid on;
xlim([-90 90]);

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

Ni shida gani zinaweza kutatuliwa kwa kutumia safu ya antena inayobadilika?

Mapokezi bora ya ishara isiyojulikanaIkiwa mwelekeo wa kuwasili kwa ishara haujulikani (na ikiwa chaneli ya mawasiliano ni njia nyingi, kwa ujumla kuna mwelekeo kadhaa), basi kwa kuchambua ishara iliyopokelewa na safu ya antenna, inawezekana kuunda vekta ya uzani bora. w ili SNR kwenye pato la kitengo cha usindikaji wa anga iwe ya juu zaidi.

Mapokezi bora ya mawimbi dhidi ya kelele ya chinichiniHapa tatizo linawekwa kama ifuatavyo: vigezo vya anga vya ishara muhimu inayotarajiwa vinajulikana, lakini kuna vyanzo vya kuingiliwa katika mazingira ya nje. Inahitajika kuongeza SINR kwenye pato la AP, kupunguza ushawishi wa kuingiliwa kwenye mapokezi ya ishara iwezekanavyo.

Usambazaji wa ishara bora kwa mtumiajiTatizo hili linatatuliwa katika mifumo ya mawasiliano ya simu (4G, 5G), pamoja na Wi-Fi. Maana ni rahisi: kwa msaada wa ishara maalum za majaribio katika njia ya maoni ya mtumiaji, sifa za anga za kituo cha mawasiliano zinatathminiwa, na kwa msingi wake, vector ya coefficients ya uzani ambayo ni bora kwa maambukizi huchaguliwa.

Kuzidisha kwa anga kwa mitiririko ya dataMipangilio ya antena inayojirekebisha huruhusu uwasilishaji wa data kwa watumiaji kadhaa kwa wakati mmoja kwenye masafa sawa, na kutengeneza muundo wa mtu binafsi kwa kila mmoja wao. Teknolojia hii inaitwa MU-MIMO na kwa sasa inatekelezwa kikamilifu (na mahali fulani tayari) katika mifumo ya mawasiliano. Uwezekano wa kuzidisha kwa anga hutolewa, kwa mfano, katika kiwango cha mawasiliano ya simu ya 4G LTE, kiwango cha Wi-Fi cha IEEE802.11ay, na viwango vya mawasiliano ya simu ya 5G.

Mkusanyiko wa antena pepe za radaMipangilio ya antena ya dijiti hufanya iwezekane, kwa kutumia vipengee kadhaa vya kupitisha antena, kuunda safu pepe ya antena ya saizi kubwa zaidi kwa usindikaji wa mawimbi. Gridi pepe ina sifa zote za halisi, lakini inahitaji vifaa kidogo ili kutekeleza.

Ukadiriaji wa vigezo vya vyanzo vya mionziSafu za antena zinazobadilika huruhusu kutatua shida ya kukadiria nambari, nguvu, kuratibu za angular vyanzo vya uzalishaji wa redio, kuanzisha uhusiano wa takwimu kati ya ishara kutoka vyanzo mbalimbali. Faida kuu ya safu za antenna zinazofaa katika suala hili ni uwezo wa kutatua vyanzo vya karibu vya mionzi. Vyanzo, umbali wa angular kati ya ambayo ni chini ya upana wa lobe kuu ya muundo wa mionzi ya safu ya antenna (Kikomo cha azimio la Rayleigh) Hii inawezekana hasa kutokana na uwakilishi wa vekta ya ishara, mfano wa ishara unaojulikana, pamoja na vifaa vya hisabati ya mstari.

Asante kwa umakini wako

Chanzo: mapenzi.com

Safu za antenna zinazobadilika: inafanya kazije? (Misingi)