Dans le domaine deantennes réseauLa formation de faisceaux, également appelée filtrage spatial, est une technique de traitement du signal utilisée pour transmettre et recevoir des ondes radio sans fil ou des ondes sonores de manière directionnelle. La formation de faisceaux est couramment utilisée dans les systèmes radar et sonar, les communications sans fil, l'acoustique et les équipements biomédicaux. Généralement, la formation et le balayage de faisceaux sont réalisés en définissant la relation de phase entre la source et chaque élément du réseau d'antennes, de sorte que tous les éléments transmettent ou reçoivent des signaux en phase dans une direction spécifique. Pendant l'émission, le formateur de faisceaux contrôle la phase et l'amplitude relative du signal de chaque émetteur afin de créer des motifs d'interférence constructifs et destructifs sur le front d'onde. Pendant la réception, la configuration du réseau de capteurs privilégie la réception du diagramme de rayonnement souhaité.
Technologie de formation de faisceaux
La formation de faisceaux est une technique utilisée pour orienter un diagramme de rayonnement dans une direction souhaitée avec une réponse fixe. La formation de faisceaux et le balayage de faisceaux d'unantenneLe réseau peut être obtenu par un système de déphasage ou un système de temporisation.
Déphasage
Dans les systèmes à bande étroite, le retard temporel est également appelé déphasage. En radiofréquence (RF) ou à fréquence intermédiaire (FI), la formation de faisceau peut être obtenue par déphasage à l'aide de déphaseurs en ferrite. En bande de base, le déphasage peut être obtenu par traitement numérique du signal. En fonctionnement large bande, la formation de faisceau à retard est privilégiée, car la direction du faisceau principal doit rester invariante en fréquence.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Décalage
Un retard peut être introduit en modifiant la longueur de la ligne de transmission. Comme pour le déphasage, un retard peut être introduit en radiofréquence (RF) ou en fréquence intermédiaire (FI), et ce retard est efficace sur une large plage de fréquences. Cependant, la bande passante du réseau à balayage temporel est limitée par la bande passante des dipôles et l'espacement électrique entre eux. Lorsque la fréquence de fonctionnement augmente, l'espacement électrique entre les dipôles augmente, ce qui entraîne un certain rétrécissement de la largeur du faisceau à hautes fréquences. Une augmentation supplémentaire de la fréquence entraîne la formation de lobes de réseau. Dans un réseau à balayage phasé, des lobes de réseau apparaissent lorsque la direction de formation du faisceau dépasse la valeur maximale du faisceau principal. Ce phénomène entraîne des erreurs de distribution du faisceau principal. Par conséquent, pour éviter les lobes de réseau, les dipôles d'antenne doivent être espacés correctement.
Poids
Le vecteur de pondération est un vecteur complexe dont la composante d'amplitude détermine le niveau des lobes secondaires et la largeur du faisceau principal, tandis que la composante de phase détermine l'angle du faisceau principal et la position nulle. Les pondérations de phase des réseaux à bande étroite sont appliquées par des déphaseurs.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Conception de formation de faisceaux
Les antennes capables de s'adapter à l'environnement RF en modifiant leur diagramme de rayonnement sont appelées antennes réseau à commande de phase active. Les conceptions à formation de faisceaux peuvent inclure des réseaux d'antennes à matrice de Butler, à matrice de Blass et à matrice de Wullenweber.
Matrice de Butler
La matrice Butler combine un pont à 90° et un déphaseur pour atteindre une couverture de 360° si la conception de l'oscillateur et le diagramme de directivité sont appropriés. Chaque faisceau peut être utilisé par un émetteur ou un récepteur dédié, ou par un seul émetteur ou récepteur contrôlé par un commutateur RF. La matrice Butler permet ainsi d'orienter le faisceau d'un réseau circulaire.
Matrice de Brahs
La matrice Burras utilise des lignes de transmission et des coupleurs directionnels pour mettre en œuvre une formation de faisceau à retard pour un fonctionnement à large bande. La matrice Burras peut être conçue comme une formation de faisceau à large bande, mais l'utilisation de terminaisons résistives entraîne des pertes plus élevées.
Réseau d'antennes Woollenweber
Le réseau d'antennes Woollenweber est un réseau circulaire utilisé pour les applications de radiogoniométrie dans la bande des hautes fréquences (HF). Ce type de réseau peut utiliser des éléments omnidirectionnels ou directionnels, généralement au nombre de 30 à 100, dont un tiers est dédié à la formation séquentielle de faisceaux hautement directionnels. Chaque élément est connecté à un dispositif radio capable de contrôler la pondération en amplitude du diagramme de rayonnement du réseau d'antennes grâce à un goniomètre capable de balayer 360° sans pratiquement aucune modification des caractéristiques du diagramme. De plus, le réseau d'antennes forme un faisceau rayonnant vers l'extérieur avec un retard temporel, permettant ainsi un fonctionnement à large bande.
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Date de publication : 07/06/2024
