Keuntungan antena dan pembentukan pancaran

1. Keuntungan antena

Keuntungan antenaialah parameter untuk mengukur kearah corak sinaran antena. Antena bergain tinggi lebih suka memancarkan isyarat ke arah tertentu. Keuntungan antena adalah fenomena pasif di mana kuasa tidak ditambah oleh antena, tetapi hanya diagihkan semula untuk memberikan lebih banyak kuasa terpancar dalam satu arah daripada yang dipancarkan oleh antena isotropik yang lain. Keuntungan diukur dalam dBi dan dBd:

1) dBi: keuntungan antena isotropik rujukan;

2) dBd: rujuk kepada keuntungan antena dipol.

Dalam kejuruteraan praktikal, dipol separuh gelombang digunakan dan bukannya radiator isotropik sebagai rujukan. Keuntungan (dB pada dipol) kemudiannya diberikan dalam dBd. Hubungan antara dBd dan dBi diberikan di bawah:

dBi = dBd + 2.15

Pereka bentuk antena mesti mempertimbangkan ciri aplikasi khusus antena apabila menentukan keuntungan:

1) Antena keuntungan tinggi mempunyai kelebihan jarak yang lebih panjang dan kualiti isyarat yang lebih baik, tetapi mesti diselaraskan ke arah tertentu;

2) Julat julat antena untung rendah adalah pendek, tetapi arah antena agak besar.

2. Beamforming

2.1 Prinsip dan aplikasi

Beamforming (juga dikenali sebagai beamforming atau spatial filtering) ialah teknik pemprosesan isyarat yang menggunakan tatasusunan sensor untuk menghantar dan menerima isyarat mengikut arah. Dengan melaraskan parameter elemen asas tatasusunan fasa, teknik membentuk rasuk menjadikan isyarat beberapa sudut mendapat gangguan fasa, dan isyarat sudut lain memperoleh gangguan penyingkiran. Pembentukan pancaran boleh digunakan pada kedua-dua hujung pemancar dan hujung penerima isyarat. Pemahaman mudah boleh menjadi puncak ke puncak, puncak ke palung, yang akan meningkatkan keuntungan puncak ke arah puncak.

Pembentukan pancaran kini digunakan secara meluas dalam tatasusunan antena 5G, antena ialah peranti pasif, dan antena aktif 5G merujuk kepada pembentukan pancaran untung tinggi. Keuntungan dua sumber mata dalam equiphase biasa ialah 3dB, dan port antena 5G adalah lebih besar daripada 64, jadi berapa banyak keuntungan kearah 5G. Ciri hebat pembentukan rasuk ialah arah pembentukan rasuk berubah apabila fasa berubah, jadi ia boleh dilaraskan mengikut permintaan.

Seperti yang dapat dilihat dari rajah pertama, apabila lobus utama dijana, lobus grid dengan banyak puncak bertindih juga akan dihasilkan. Amplitud lobus grid adalah sama dengan lobus utama, yang akan mengurangkan keuntungan lobus utama, yang tidak menguntungkan sistem antena. Jadi bagaimana untuk mengeluarkan lobus parut, sebenarnya, kita tahu punca utama pembentukan rasuk ---- fasa. Selagi jarak antara dua penyuap kurang daripada satu panjang gelombang, dan penyuap berada dalam amplitud malar dan dalam fasa, lobus pintu tidak akan muncul. Kemudian, apabila penyuap berada dalam fasa yang berbeza dan jarak suapan kurang daripada satu panjang gelombang dan lebih daripada separuh panjang gelombang, sama ada lobus get dijana ditentukan oleh tahap sisihan fasa. Apabila jarak suapan kurang daripada separuh panjang gelombang, tiada lobus gerbang terhasil. Ia boleh difahami daripada rajah di bawah.

2.2 Kelebihan membentuk rasuk

Bandingkan dua sistem antena dan anggap bahawa jumlah tenaga yang dipancarkan oleh kedua-dua antena adalah betul-betul sama.

Dalam kes 1, sistem antena memancarkan jumlah tenaga yang hampir sama ke semua arah. Tiga UeS (Peralatan Pengguna) di sekeliling antena akan menerima jumlah tenaga yang hampir sama, tetapi membazirkan kebanyakan tenaga yang tidak ditujukan kepada UE tersebut.

Dalam kes 2, kekuatan isyarat corak sinaran (" rasuk ") secara khusus "dibentuk" supaya tenaga terpancar yang diarahkan ke UE adalah lebih kuat daripada yang tidak diarahkan ke seluruh UE.

Contohnya, dalam komunikasi 5G, dengan melaraskan amplitud dan fasa (berat) isyarat yang dihantar oleh unit antena yang berbeza, walaupun laluan perambatannya berbeza, selagi fasanya adalah sama apabila mencapai telefon bimbit, hasil peningkatan superposisi isyarat boleh dicapai, yang bersamaan dengan tatasusunan antena yang menyasarkan isyarat ke telefon bimbit. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah:

2.3 Rasuk "Membentuk"

Cara paling mudah untuk membentuk rasuk ialah menyusun berbilang antena ke dalam tatasusunan. Terdapat banyak cara untuk menjajarkan elemen antena ini, tetapi salah satu yang paling mudah ialah menjajarkan antena sepanjang garis, seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut.

Nota: Contoh rajah ini dicipta oleh kotak alat Matlab PhaseArrayAntenna.

Satu lagi cara untuk menyusun elemen dalam tatasusunan adalah dengan menyusun elemen dalam segi empat sama dua dimensi, seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut.

Sekarang pertimbangkan tatasusunan dua dimensi lain di mana bentuk tatasusunan itu bukan segi empat sama, seperti yang ditunjukkan di bawah. Gerak hati yang anda boleh dapatkan ialah rasuk memampatkan lebih banyak sepanjang paksi lebih banyak elemen.

2.4 Teknologi membentuk pancaran

Terdapat beberapa cara berbeza untuk mencapai pembentukan rasuk:

1) Menukar antena tatasusunan: Ini adalah teknik untuk menukar corak pancaran (bentuk sinaran) dengan membuka/menutup antena secara terpilih daripada tatasusunan sistem antena.

2) Pemprosesan fasa berasaskan DSP: Ini adalah teknik untuk menukar corak orientasi pancaran (bentuk sinaran) dengan menukar fasa isyarat yang melalui setiap antena. Dengan DSP, anda boleh mengubah fasa isyarat setiap port antena untuk membentuk corak orientasi rasuk khusus yang paling sesuai untuk satu atau lebih UE tertentu.

3) Pembentukan pancaran melalui prapengekodan: Ini ialah teknik yang mengubah corak orientasi pancaran (bentuk sinaran) dengan menggunakan matriks prapengekodan tertentu.