एन्टेना लाभ र बीमफर्मिंग

1. एन्टेना लाभ

एन्टेना लाभएन्टेना विकिरण ढाँचाको प्रत्यक्षता मापन गर्न प्यारामिटर हो। उच्च-लाभ एन्टेनाहरूले प्राथमिकताका रूपमा विशिष्ट दिशाहरूमा संकेतहरू विकिरण गर्नेछन्। एन्टेनाको लाभ एक निष्क्रिय घटना हो जसमा एन्टेना द्वारा शक्ति थपिएको छैन, तर अन्य आइसोट्रोपिक एन्टेना उत्सर्जन भन्दा एक दिशामा अधिक विकिरण शक्ति प्रदान गर्नको लागि पुन: वितरण गरिन्छ। लाभ dBi र dBd मा मापन गरिन्छ:

1) dBi: सन्दर्भ आइसोट्रोपिक एन्टेना लाभ;

2) dBd: द्विध्रुव एन्टेनाको लाभलाई सन्दर्भ गर्नुहोस्।

व्यावहारिक ईन्जिनियरिङ् मा, एक सन्दर्भ को रूप मा एक आइसोट्रोपिक रेडिएटर को सट्टा एक आधा-तरंग द्विध्रुव प्रयोग गरिन्छ। लाभ (डिपोलमा dB) त्यसपछि dBd मा दिइन्छ। dBd र dBi बीचको सम्बन्ध तल दिइएको छ:

dBi = dBd + 2.15

एन्टेना डिजाइनरहरूले लाभ निर्धारण गर्दा एन्टेनाको विशिष्ट अनुप्रयोग विशेषताहरू विचार गर्नुपर्छ:

1) उच्च-लाभ एन्टेनाहरूसँग लामो दायरा र राम्रो सिग्नल गुणस्तरको फाइदाहरू छन्, तर निश्चित दिशामा पङ्क्तिबद्ध हुनुपर्छ;

२) कम लाभ हुने एन्टेनाको दायरा छोटो छ, तर एन्टेनाको दिशा अपेक्षाकृत ठूलो छ।

2. किरण बनाउँदै

2.1 सिद्धान्त र आवेदन

बीमफर्मिङ (बीमफर्मिङ वा स्पेसियल फिल्टरिङ पनि भनिन्छ) एक संकेत प्रशोधन प्रविधि हो जसले दिशात्मक रूपमा संकेतहरू पठाउन र प्राप्त गर्न सेन्सर एरेहरू प्रयोग गर्दछ। चरण एरेका आधारभूत तत्वहरूको प्यारामिटरहरू समायोजन गरेर, बीमफर्मिङ प्रविधिले केही कोणहरूको सङ्केतहरूलाई चरणको हस्तक्षेप प्राप्त गर्दछ, र अन्य कोणहरूको सङ्केतहरूले उन्मूलनको हस्तक्षेप प्राप्त गर्दछ। बीमफर्मिङ दुबै प्रसारण अन्त र सिग्नल को प्राप्त अन्त मा प्रयोग गर्न सकिन्छ। साधारण बुझाइ शिखरबाट शिखर, चुचुरोबाट कुण्ड हुन सक्छ, जसले शिखरको शिखरको दिशामा वृद्धि गर्नेछ।

बीमफर्मिङ अब 5G एन्टेना एरेहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, एन्टेनाहरू निष्क्रिय यन्त्रहरू हुन्, र 5G सक्रिय एन्टेनाले उच्च-लाभ बीमफर्मिङलाई जनाउँछ। सामान्य इक्विफेजमा दुई बिन्दु स्रोतहरूको लाभ 3dB हो, र 5G को एन्टेना पोर्ट 64 भन्दा ठूलो छ, त्यसैले 5G निर्देशनको लाभ कति छ। बीमफर्मिङको एउटा ठूलो विशेषता भनेको चरण परिवर्तन हुँदा बीमफर्मिङको दिशा परिवर्तन हुन्छ, त्यसैले यसलाई माग अनुसार समायोजन गर्न सकिन्छ।

पहिलो चित्रबाट देख्न सकिन्छ, जब मुख्य लोब उत्पन्न हुन्छ, धेरै चोटीहरू सुपरइम्पोज गरिएको ग्रिड लोब पनि उत्पन्न हुनेछ। ग्रिड लोबको आयाम मुख्य लोबको बराबर छ, जसले मुख्य लोबको लाभ कम गर्नेछ, जुन एन्टेना प्रणालीको लागि प्रतिकूल छ। त्यसोभए कसरी ग्रेटिंग लोब हटाउने, वास्तवमा, हामीलाई बीमफर्मिंग ---- चरणको मूल कारण थाहा छ। जबसम्म दुई फिडरहरू बीचको दूरी एक तरंगदैर्ध्य भन्दा कम छ, र फिडरहरू स्थिर आयाम र चरणमा छन्, गेट लोब देखा पर्दैन। त्यसपछि, जब फिडरहरू विभिन्न चरणहरूमा हुन्छन् र फिड-दूरी एक तरंगदैर्ध्य भन्दा कम र आधा तरंग दैर्ध्य भन्दा बढी हुन्छ, गेट लोब उत्पन्न भएको छ कि छैन फेज विचलन डिग्री द्वारा निर्धारण गरिन्छ। जब फिड दूरी आधा तरंगदैर्ध्य भन्दा कम हुन्छ, कुनै गेट लोब उत्पन्न हुँदैन। यसलाई तलको रेखाचित्रबाट बुझ्न सकिन्छ।

२.२ बीमफर्मिङका फाइदाहरू

दुई एन्टेना प्रणालीहरू तुलना गर्नुहोस् र मान्नुहोस् कि दुवै एन्टेनाहरू द्वारा उत्सर्जित कुल ऊर्जा ठ्याक्कै समान छ।

केस १ मा, एन्टेना प्रणालीले सबै दिशाहरूमा लगभग समान मात्रामा ऊर्जा विकिरण गर्छ। एन्टेना वरिपरि तीन UeS (प्रयोगकर्ता उपकरणहरू) ले लगभग उही मात्रामा ऊर्जा प्राप्त गर्नेछ, तर ती UE हरूमा निर्देशित नभएको ऊर्जाको अधिकांश बर्बाद गर्नुहोस्।

केस 2 मा, विकिरण ढाँचा ("बीम") को संकेत शक्ति विशेष रूपमा "गठित" छ ताकि UE तिर निर्देशित विकिरण ऊर्जा यो UE को बाँकी तिर निर्देशित नगरिएको भन्दा बलियो छ।

उदाहरणका लागि, 5G संचारमा, विभिन्न एन्टेना एकाइहरूद्वारा प्रसारित सिग्नलहरूको आयाम र चरण (तौल) समायोजन गरेर, तिनीहरूको प्रसार मार्गहरू फरक भए तापनि, मोबाइल फोनमा पुग्दा चरण एउटै भएसम्म, सिग्नल सुपरपोजिसन वृद्धिको परिणाम प्राप्त गर्न सकिन्छ, जुन मोबाइल फोनको एन्टेना एरेमा एन्टेना सिग्नलको बराबर हुन्छ। तलको चित्रमा देखाइएको अनुसार:

२.३ बीम "फर्मिङ"

बीम बनाउने सबैभन्दा सरल तरिका एरेमा धेरै एन्टेनाहरू मिलाउनु हो। यी एन्टेना तत्वहरूलाई पङ्क्तिबद्ध गर्ने धेरै तरिकाहरू छन्, तर सबैभन्दा सजिलो मध्ये एउटा भनेको निम्न उदाहरणमा देखाइए अनुसार एन्टेनाहरूलाई रेखामा पङ्क्तिबद्ध गर्नु हो।

नोट: यो उदाहरण रेखाचित्र Matlab PhaseArrayAntenna टूलबक्स द्वारा सिर्जना गरिएको थियो।

एरेमा तत्वहरूलाई व्यवस्थित गर्ने अर्को तरिका भनेको दुई-आयामी वर्गमा तत्वहरूलाई व्यवस्थित गर्नु हो, जस्तै निम्न उदाहरणमा देखाइएको छ।

अब अर्को दुई-आयामी एरेलाई विचार गर्नुहोस् जहाँ एरेको आकार वर्गाकार होइन, तल देखाइएको छ। तपाईंले प्राप्त गर्न सक्ने अन्तर्ज्ञान यो हो कि बीमले थप तत्वहरूको अक्षको साथ अधिक कम्प्रेस गर्दछ।

2.4 बीमफर्मिङ टेक्नोलोजी

त्यहाँ beamforming प्राप्त गर्न धेरै फरक तरिकाहरू छन्:

1) एरे एन्टेनाहरू स्विच गर्ने: यो एन्टेना प्रणालीको एरेबाट एन्टेनाहरू खोल्ने/बन्द गरेर बिम ढाँचा (विकिरणको रूप) परिवर्तन गर्ने प्रविधि हो।

२) DSP-आधारित चरण प्रशोधन: यो प्रत्येक एन्टेना मार्फत जाने संकेतको चरण परिवर्तन गरेर किरण अभिमुखीकरण ढाँचा (विकिरणको रूप) परिवर्तन गर्ने प्रविधि हो। DSP को साथ, तपाइँ एक वा बढी विशिष्ट UEs को लागी राम्रो काम गर्ने एक विशिष्ट बीम अभिमुखीकरण ढाँचा बनाउन प्रत्येक एन्टेना पोर्टको सिग्नल चरण फरक गर्न सक्नुहुन्छ।

3) प्रिकोडिङद्वारा बीमफर्मिङ: यो एक विशेष प्रकोडिङ म्याट्रिक्स लागू गरेर बीम अभिमुखीकरण ढाँचा (विकिरण फारम) परिवर्तन गर्ने प्रविधि हो।