Subsistem radio yang bergantung pada antena untuk menghantar dan menerima isyarat telah berfungsi selama lebih dari 100 tahun. Sebagai ketepatan, efisiensi, dan indikator tahap tinggi menjadi semakin penting, sistem elektronik ini akan terus berkembang dan berkembang. Dalam beberapa tahun terakhir, antena hidangan telah digunakan secara luas untuk mengirim (Tx) dan menerima (Rx) isyarat, di mana arah adalah sangat penting, dan selepas bertahun-tahun optimisasi, banyak sistem ini boleh digunakan dengan baik dengan harga yang relatif rendah. Lari. Antena hidangan ini mempunyai lengan robot untuk memutar arah radiasi. Mereka mempunyai beberapa kekurangan, termasuk pusingan lambat, saiz fizikal besar, kepercayaan jangka panjang yang buruk, dan hanya satu corak radiasi atau aliran data yang memenuhi keperluan. Oleh itu, jurutera telah berubah kepada teknologi antena array tahap maju untuk meningkatkan ciri-ciri ini dan menambah fungsi baru. Antena tatasusunan fasa mengadopsi mekanisme pemimpin elektrik, yang mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan antena pemimpin mekanik tradisional, seperti tinggi rendah/saiz kecil, kepercayaan jangka panjang yang tinggi, pemimpin cepat, sinar-berbilang, dll. Dengan keuntungan ini, antena tatasusunan fasa telah digunakan secara luas dalam tentera, komunikasi satelit, Internet kenderaan, komunikasi 5G dan bidang lain.
Teknologi Array Fasa
Antena tatasusunan bertindak adalah koleksi unsur antena yang berkumpul bersama-sama, di mana corak radiasi setiap unsur secara struktur digabungkan dengan corak radiasi antena bersebelahan untuk membentuk corak radiasi yang efektif yang dipanggil lob utama. Lob utama mengeluarkan tenaga radiasi pada kedudukan yang diinginkan, dan menurut rancangan, antena bertanggungjawab untuk mengganggu secara hancur dengan isyarat dalam arah yang tidak berguna, membentuk isyarat tidak sah dan lob sisi. Arrej antena dirancang untuk maksimumkan tenaga yang direradiasi oleh lob utama sambil mengurangkan tenaga yang direradiasi oleh lob sisi ke tahap yang diterima. Arah radiasi boleh dimanipulasi dengan mengubah fasa isyarat dimasukkan ke dalam setiap unsur antena. Figur 1 menunjukkan bagaimana untuk mengawal sinar efektif dalam arah sasaran bagi tata linear dengan menyesuaikan fasa isyarat dalam setiap antena. Sebagai hasilnya, setiap antena dalam tatangkap mempunyai fasa dan tetapan amplitud yang bebas untuk membentuk corak radiasi yang diinginkan. Oleh kerana tiada bahagian bergerak mekanik, ia mudah untuk memahami ciri-ciri cahaya cepat mengarah dalam tatangkap bertindak. Pelarasan fase setengah konduktor berasaskan IC boleh selesai dalam beberapa nanosekund, sehingga kita boleh ubah arah corak radiasi dan bertindak cepat kepada ancaman atau pengguna baru. Sama seperti, kita boleh berubah dari sinar radiasi ke titik kosong yang berkesan untuk menyerap isyarat gangguan, membuat objek kelihatan tidak terlihat, seperti yang terjadi dengan pesawat yang tidak terlihat. Mengembalikan corak radiasi atau berubah ke titik sifar yang berkesan, perubahan ini boleh dilakukan hampir segera, kerana kita boleh menggunakan peranti berasaskan IC selain dari bahagian mekanik untuk mengubah tetapan fasa secara elektrik. Keuntungan lain dari antena tatasusunan bertindak melalui antena mekanik ialah ia boleh radiasi sinar berbilang pada masa yang sama, sehingga ia boleh mengesan sasaran berbilang atau mengendalikan data pengguna untuk aliran data berbilang. Ini dicapai dengan pemprosesan isyarat digital bagi aliran data berbilang pada frekuensi band dasar.
Pelaksanaan biasa bagi tatasusunan menggunakan unsur antena patch diatur dalam interval yang sama dalam baris dan lajur, yang mengadopsi rancangan 4*4, yang bermakna terdapat 16 unsur secara keseluruhan. Figure 2 menunjukkan tatasusunan kecil 4*4 di mana antena patch adalah radiator. Dalam sistem radar berdasarkan tanah, array antena seperti ini boleh menjadi sangat besar, mungkin dengan lebih dari 100,000 unsur.
Dalam rancangan, hubungan perdagangan antara saiz tatasusunan dan kuasa setiap elemen radiasi patut dianggap. Elemen ini akan mempengaruhi arah cahaya dan kuasa radiasi yang efektif. Performasi antena boleh dijangka dengan memeriksa beberapa faktor kualiti umum. Biasanya, perancang antena akan melihat peningkatan antena, kuasa radiasi isotropik (EIRP) yang berkesan, dan Gt/Tn. Terdapat beberapa persamaan asas yang boleh digunakan untuk menggambarkan parameter yang dipaparkan dalam persamaan berikut. Kita boleh lihat bahawa pendapatan antena dan EIRP adalah proporsional kepada bilangan unsur dalam tatangkap.
Antara mereka: N = bilangan unsur; N = bilangan unsur Ge = gaji unsur; Gt = pendapatan antena; Pt = total kuasa penghantar; Pe = kuasa setiap elemen; Tn = suhu bunyi.
Aspek kunci lain bagi desain antena tatasusunan bertindak ialah ruang unsur antena. Apabila kita menentukan tujuan sistem dengan menetapkan bilangan komponen, diameter tatasusunan fizikal bergantung pada had saiz setiap komponen unit, yang kurang dari sekitar separuh panjang gelombang, kerana ia boleh mencegah lob grating. Lobos pengikat sama dengan tenaga yang radiasi dalam arah yang tidak berguna. Ini meletakkan keperluan ketat pada peranti elektronik yang memasuki tatasusunan, yang mesti kecil dalam saiz, kekuatan rendah, dan berat ringan. Penjarakan panjang-gelombang adalah khususnya mencabar untuk desain pada frekuensi yang lebih tinggi, kerana panjang setiap komponen unit menjadi lebih kecil. Ini mendorong integrasi ICs frekuensi yang lebih tinggi, meminta penyelesaian pakej untuk menjadi lebih maju, dan mempermudahkan teknologi pengurusan panas yang semakin sukar.
Apabila kita membina seluruh antena, rancangan tatasusunan menghadapi banyak cabaran, termasuk penghalaan sirkuit kawalan, pengurusan kuasa, sirkuit denyut denyut, pengurusan panas, pertimbangan lingkungan, dll. terdapat kekuatan pemandu besar dalam industri yang mendorong kita untuk bergerak ke arah tatasusunan profil rendah kecil dan ringan. Struktur papan sirkuit tradisional menggunakan papan PCB kecil, di mana komponen elektronik dimakan secara menegak ke belakang antena PCB. Dalam 20 tahun terakhir, kaedah ini telah terus-menerus diperbaiki untuk terus-menerus mengurangi saiz papan sirkuit, dengan itu mengurangi kedalaman antena. Rancangan generasi berikutnya bergerak dari struktur papan ini ke kaedah panel rata, di mana setiap IC mempunyai aras integrasi yang cukup tinggi yang boleh dipasang pada belakang papan antena, mengurangkan jauh antena dan membuat ia lebih mudah Muatkan ke dalam aplikasi portable atau aplikasi kapal. Dalam Gambar 3, imej kiri menunjukkan unsur antena patch emas di atas PCB, dan imej kanan menunjukkan bahagian depan analog antena di bawah PCB. Ini hanya subset antena, di mana tahap pertukaran frekuensi boleh berlaku pada satu hujung antena; ia juga rangkaian distribusi yang bertanggungjawab untuk menjalankan rute dari input RF tunggal ke seluruh tatasusunan. Jelas, ICs yang lebih terintegrasi mengurangkan secara signifikan cabaran dalam rancangan antena, dan semasa antena menjadi lebih kecil dan lebih kecil, komponen elektronik semakin terintegrasi ke ruang yang lebih kecil dan lebih kecil, dan rancangan antena memerlukan teknologi Semiconductor baru untuk membantu memperbaiki kemudahan penyelesaian. Patch antena di atas PCB, dan IC ditempatkan di belakang antena PCB.Pembentukan cahaya digital dan pembentukan cahaya analog Orang-orang semakin memperhatikan penciptaan cahaya digital, di mana setiap unsur antena mempunyai set penukar data, dan penyesuaian fasa dilakukan secara digital dalam FPGA atau beberapa penukar data. Pembentukan sinar digital mempunyai banyak keuntungan, dari kemampuan untuk menghantar sinar berbilang dengan mudah untuk bahkan secara segera mengubah bilangan sinar. Fleksibiliti yang lebih tinggi ini sangat menarik dalam banyak aplikasi, dan ia juga bermain peran dalam mempromosikan popularisasinya. Perbaikan terus menerus dalam penyukar data telah mengurangi konsumsi kuasa dan dikembangkan ke frekuensi yang lebih tinggi. Sampel RF dalam band L dan S membuat teknologi ini berlaku pada sistem radar. Apabila mempertimbangkan kedua-dua pilihan pembentukan cahaya analog dan digital, banyak faktor perlu dipertimbangkan, tetapi analisis biasanya bergantung pada bilangan cahaya yang diperlukan, konsumsi kuasa, dan sasaran kos. Kaedah penciptaan sinar digital biasanya mempunyai konsumsi kuasa tinggi kerana setiap komponen dilengkapi dengan penukar data, tetapi ia sangat fleksibel dan nyaman dalam membentuk sinar berbilang. Penukar data juga memerlukan julat dinamik yang lebih tinggi, kerana pembentukan cahaya yang menolak penghalangan hanya boleh dilakukan selepas digitasi.