Dans le domaine deantennes réseau, la formation de faisceaux, également connue sous le nom de filtrage spatial, est une technique de traitement du signal utilisée pour transmettre et recevoir des ondes radio ou sonores sans fil 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 de faisceau et le balayage du faisceau sont réalisés en définissant la relation de phase entre l'alimentation 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 la transmission, le formateur de faisceau contrôle la phase et l'amplitude relative du signal de chaque émetteur pour créer des modèles d'interférence constructifs et destructeurs sur le front d'onde. Lors de la réception, la configuration du réseau de capteurs donne la priorité à la réception du diagramme de rayonnement souhaité.
Technologie de formation de faisceau
La formation de faisceaux est une technique utilisée pour orienter un diagramme de rayonnement vers une direction souhaitée avec une réponse fixe. Formation de faisceaux et balayage de faisceaux d'unantenneLe réseau peut être réalisé par un système de déphasage ou un système à temporisation.
Déphasage
Dans les systèmes à bande étroite, le retard est également appelé déphasage. À radiofréquence (RF) ou à fréquence intermédiaire (IF), la formation de faisceau peut être réalisée par déphasage avec des déphaseurs en ferrite. En bande de base, le déphasage peut être obtenu par traitement numérique du signal. En fonctionnement à large bande, la formation de faisceau à temporisation est préférée en raison de la nécessité de rendre la direction du faisceau principal invariante avec la 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 à une fréquence radio (RF) ou à une fréquence intermédiaire (IF), et le retard ainsi introduit fonctionne bien 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 les dipôles. Lorsque la fréquence de fonctionnement augmente, l'espacement électrique entre les dipôles augmente, ce qui entraîne un certain degré de rétrécissement de la largeur du faisceau aux hautes fréquences. Lorsque la fréquence augmente encore, cela finit par conduire à des lobes de réseau. Dans un réseau multiéléments, des lobes de réseau se produiront lorsque la direction de formation du faisceau dépasse la valeur maximale du faisceau principal. Ce phénomène provoque des erreurs dans la répartition du faisceau principal. Par conséquent, afin d’éviter les lobes de réseau, les dipôles d’antenne doivent avoir un espacement approprié.
Poids
Le vecteur poids est un vecteur complexe dont la composante d'amplitude détermine le niveau des lobes latéraux et la largeur du faisceau principal, tandis que la composante de phase détermine l'angle du faisceau principal et la position nulle. Les poids de phase pour les réseaux à bande étroite sont appliqués par des déphaseurs.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
Conception de formation de faisceau
Les antennes qui peuvent s'adapter à l'environnement RF en modifiant leur diagramme de rayonnement sont appelées antennes réseau à commande de phase active. Les conceptions de formation de faisceaux peuvent inclure une matrice de Butler, une matrice de Blass et des réseaux d'antennes de Wullenweber.
Matrice de majordome
La matrice Butler combine un pont à 90° avec un déphaseur pour obtenir un secteur de couverture aussi large que 360° si la conception de l'oscillateur et le modèle 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. De cette façon, la matrice Butler peut être utilisée pour diriger 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 faisceaux à retardement pour le fonctionnement à large bande. La matrice de Burras peut être conçue comme un formateur de faisceau large, mais en raison de l'utilisation de terminaisons résistives, elle présente 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 haute fréquence (HF). Ce type de réseau d'antennes peut utiliser des éléments omnidirectionnels ou directionnels, et le nombre d'éléments est généralement 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 d'amplitude du diagramme d'antenne via un goniomètre capable de balayer à 360° sans pratiquement aucun changement dans les caractéristiques du diagramme d'antenne. De plus, le réseau d'antennes forme un faisceau rayonnant vers l'extérieur à partir du réseau d'antennes avec un retard temporel, permettant ainsi d'obtenir un fonctionnement à large bande.
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Heure de publication : 07 juin 2024
