gain antena lan beamforming

1. gain antena

gain antenaminangka parameter kanggo ngukur directivity pola radiasi antena. Antena dhuwur-gain bakal luwih milih mancarake sinyal menyang arah tartamtu. Keuntungan saka antena minangka fenomena pasif sing ora ditambahake dening antena, nanging mung disebarake maneh kanggo nyedhiyakake daya sing luwih akeh ing siji arah tinimbang antena isotropik liyane. Gain diukur ing dBi lan dBd:

1) dBi: referensi gain antena isotropik;

2) dBd: deleng gain saka antena dipole.

Ing teknik praktis, dipole setengah gelombang digunakake tinimbang radiator isotropik minangka referensi. Gain (dB ing dipole) banjur diwenehi ing dBd. Hubungane antara dBd lan dBi diwenehi ing ngisor iki:

dBi = dBd + 2,15

Desainer antena kudu nimbang karakteristik aplikasi tartamtu saka antena nalika nemtokake gain:

1) Antena dhuwur-gain duwe kaluwihan jarak sing luwih dawa lan kualitas sinyal sing luwih apik, nanging kudu didadekake siji ing arah tartamtu;

2) Jangkoan sawetara antena kurang-gain cendhak, nanging arah antena relatif gedhe.

2. Beamforming

2.1 Prinsip lan aplikasi

Beamforming (uga dikenal minangka beamforming utawa spatial filtering) minangka teknik pangolahan sinyal sing nggunakake susunan sensor kanggo ngirim lan nampa sinyal kanthi arah. Kanthi nyetel paramèter saka unsur dhasar saka Uploaded phase, technique beamforming ndadekake sinyal saka sawetara sudhut njaluk gangguan saka phase, lan sinyal saka sudhut liyane njaluk gangguan saka eliminasi. Beamforming bisa digunakake ing mburi ngirim lan mburi nampa sinyal. Pemahaman prasaja bisa dadi puncak menyang puncak, puncak menyang palung, sing bakal nambah gain puncak menyang arah puncak.

Beamforming saiki akeh digunakake ing susunan antena 5G, antena minangka piranti pasif, lan antena aktif 5G nuduhake beamforming kanthi gain dhuwur. Keuntungan saka rong sumber titik ing equiphase normal yaiku 3dB, lan port antena 5G luwih gedhe tinimbang 64, mula entuk bathi saka directivity 5G. A fitur gedhe beamforming iku arah beamforming owah-owahan minangka owah-owahan phase, supaya bisa diatur miturut dikarepake.

Minangka bisa dideleng saka tokoh pisanan, nalika lobus utama kui, lobus kothak karo akeh puncak superimposed uga bakal kui. Amplitudo lobus kothak padha karo lobus utama, sing bakal nyuda gain lobus utama, sing ora cocog karo sistem antena. Dadi carane mbusak cuping grating, ing kasunyatan, kita ngerti sabab ROOT saka beamforming ---- phase. Anggere jarak antarane loro feeders kurang saka siji dawa gelombang, lan feeders ing amplitudo pancet lan ing phase, lobus gapura ora bakal katon. Banjur, nalika feeders ing macem-macem fase lan feed-jarak kurang saka siji dawa gelombang lan luwih saka setengah dawa gelombang, apa lobus gapura kui ditemtokake dening jurusan panyimpangan phase. Nalika jarak feed kurang saka setengah dawa gelombang, ora ana lobus gerbang. Bisa dimangerteni saka diagram ing ngisor iki.

2.2 Kaluwihan saka beamforming

Bandhingake rong sistem antena lan anggep yen total energi sing dipancarake dening loro antena kasebut pancen padha.

Ing kasus 1, sistem antena mancarake energi sing meh padha ing kabeh arah. Telu UeS (Peralatan pangguna) watara antena bakal nampa jumlah energi meh padha, nanging sampah paling saka energi sing ora diarahake menyang UEs.

Ing kasus 2, kekuatan sinyal saka pola radiasi ("beam") khusus "kawangun" supaya energi radiated diarahake menyang UE luwih kuwat tinimbang ora diarahake menyang liyane saka UE.

Contone, ing komunikasi 5G, kanthi nyetel amplitudo lan fase (bobot) sinyal sing dikirimake dening unit antena sing beda-beda, sanajan jalur panyebarane beda-beda, anggere fase kasebut padha nalika tekan ponsel, asil paningkatan superposisi sinyal bisa digayuh, sing padha karo susunan antena ngarahake sinyal kasebut ing ponsel. Kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki:

2.3 Beam "Forming"

Cara paling gampang kanggo mbentuk balok yaiku ngatur sawetara antena dadi array. Ana akeh cara kanggo nyelarasake unsur antena iki, nanging salah siji sing paling gampang yaiku nyelarasake antena ing sadawane baris, kaya sing ditampilake ing conto ing ngisor iki.

Cathetan: Diagram conto iki digawe dening kothak piranti Matlab PhaseArrayAntenna.

Cara liya kanggo ngatur unsur ing array yaiku ngatur unsur ing kothak rong dimensi, kaya sing ditampilake ing conto ing ngisor iki.

Saiki nimbang array loro-dimensi liyane sing wangun array ora kothak, minangka kapacak ing ngisor iki. Intuisi sampeyan bisa entuk yaiku balok kompres luwih akeh ing sumbu unsur liyane.

2.4 Teknologi Beamforming

Ana sawetara cara kanggo entuk beamforming:

1) Ngalih antena array: Iki minangka teknik kanggo ngganti pola sinar (wujud radiasi) kanthi milih mbukak / nutup antena saka susunan sistem antena.

2) Pengolahan fase basis DSP: Iki minangka teknik kanggo ngganti pola orientasi sinar (wujud radiasi) kanthi ngganti fase sinyal sing ngliwati saben antena. Kanthi DSP, sampeyan bisa beda-beda phase sinyal saben port antena kanggo mbentuk pola orientasi beam tartamtu sing paling apik kanggo siji utawa luwih UE tartamtu.

3) Beamforming kanthi precoding: Iki minangka teknik sing ngganti pola orientasi balok (wujud radiasi) kanthi ngetrapake matriks precoding tartamtu.