アンテナは、特定の方向にある程度の量のエネルギーを放射して出力伝送を改善できる特殊なデバイスです。出力をより効率的にするために、アンテナ アレイと呼ばれるいくつかのアンテナ要素が追加されます。単一のアンテナは指向性が良好ですが、受信機への信号伝送に損失が発生するため、アンテナ アレイが使用されます。そのため、非常に多くのアプリケーションで、 アンテナ アンテナの電気的サイズを大きくすることで強化できる、非常に高い指向特性を備えています。個々の要素のサイズを大きくせずにアンテナの寸法を大きくするには、アンテナ アレイ要素を形成します。この記事では、概要について説明します アンテナアレイ – タイプとそのアプリケーションでの作業。
アンテナアレイとは？
アンテナ アレイの定義は次のとおりです。放射パターンを生成するために単一のアンテナを形成するように配置されたアンテナのグループですが、個々のアンテナによって生成されるわけではありません。したがって、一連のアンテナが連携して無線信号を送受信します。すべてのアンテナが小さいため、このアンテナの設計と保守は費用対効果が高くなります。アンテナアレイ図を以下に示します。
アンテナ アレイの場合、構成中に適切な間隔と位相を指定する必要があります。アンテナが信号を非常に長距離に送信すると、一方の端から他方の端に送信する間に信号が変形して歪むため、アンテナは高い指向性ゲインを備えている必要があります。単一のアンテナは優れた指向性で送信しますが、送信機から受信機に損失なく信号を送信することはできません。これがアンテナアレイを使用する主な理由です。
アレイ アンテナの設計
アンテナアレイは、複数のアンテナを並べて 1 つのシステムを構成し、高い指向性ゲインを提供するように設計されています。アレイ内のアンテナは、配置内のすべてのアンテナの同じ方向の独立した寄与が合計され、残りのすべての方向では相殺されるように、適切な間隔で適切な位相で配置する必要があります。このような配置により、システムの指向性が向上します。システム内のすべてのアンテナが直線状に配置されると、それはリニア アンテナ アレイと呼ばれます。
アンテナアレイの動作
アンテナ アレイは、さまざまなアンテナ要素のセットです。一般に、多素子アレイは半波長ダイポール アンテナを利用します。このアンテナは無指向性放射パターンを備えているため、波は広角で放射されます。これらのアンテナの放射能力を特に一方向に高めるために、これらのアンテナは適切な間隔でアレイ状に単純に配置されています。これらのアレイは、適切な位相で電流を供給することによって同時に励起されます。
一般に、アンテナのアレイでは、異なるアンテナ要素内の電流は、同じ方向に同時に流れるときに最大値を達成する場合、同相です。したがって、アンテナ要素がアレイのすべての要素から適切な位相で供給されると、干渉のために球面波が重畳され、電波が生成されます。このシステムでは、干渉は建設的 (または) 破壊的であり、要素による放射波に完全に依存します。
その結果、アンテナ素子からの放射波が同相である場合、それらは有効に加算され、放射電力が増加します。一方、個々の要素から放出される波が同相でない場合、それらは互いに相殺するために破壊的に追加されます。したがって、これにより放射電力が減少する可能性があります。
“高圧発電機の回路図 ”
このように、アレイ要素から放射される放射は同相であり、合計されて最大強度の指向性ビームを提供するため、非常に長い距離を移動できます。したがって、アンテナ アレイによって提供される放射パターンには、単一方向の強いビームを指定するメイン ローブがあります。アレイ内の要素の数が増えると、メイン ローブが狭くなり、サイド ローブが小さくなると、アンテナによって提供されるゲインが増加します。
アレイアンテナの種類
アレイ アンテナは、ブロードサイド、エンド ファイア、共線および寄生アンテナ アレイの 4 つのタイプに分類され、各タイプについて以下で説明します。
ブロードサイド アンテナ アレイ
ブロードサイド アンテナ アレイの配置を以下に示します。ここでは、さまざまな同一の要素がアンテナの軸線に沿って並列に配置されています。このタイプの配置では、要素は互いに等しい距離で水平に配置され、すべての要素は同様の位相と大きさの電流によって供給されます。
この構成の要素が通電されると常に、アレイ軸の法線方向を意味するブロードサイドから最大の放射が放出され、他の方向からはある程度の量の放射が放出されます。したがって、ブロードサイドに沿って両方向に放射するため、双方向の放射パターンが得られます。したがって、この構成では、放射原理の方向は、アレイ軸と素子位置の平面に共通です。ブロードサイド アンテナ アレイの放射パターンを以下に示します。
ブロードサイド アンテナ アレイの放射パターンは、エレメントの配置が水平であるため垂直です。
放射パターンを双方向から単方向に変更したい場合は、同様のアレイをこのアンテナ アレイの後ろに λ/4 の距離で配置し、レプリカ アレイを 90° 位相進みの電流で励起する必要があります。通常、この配置内の要素の数は、コストとビーム幅の必要性を伴う利用可能なスペースに依存しますが、アレイの長さは 2 λ から 10 λ の間になります。一般に、これらのアンテナアレイは海外の放送システムで使用されます。
エンドファイアアンテナアレイ
エンドファイア アンテナ アレイ配置は、ブロードサイド配置の要素と同じですが、これら 2 つの構成の主な違いは励起方法です。この構成では、要素は一般に 180° 位相がずれて供給されますが、ブロードサイド構成では、各要素に同様の位相の電流が供給されます。この構成では、アレイ軸に沿って最大放射が達成される。
したがって、一方向の放射パターンを得るために、この完全に同一の要素の配置は、等価振幅電流で単純に励起されますが、位相はラインに沿って連続的に変化します。したがって、エンドファイア アレイは、アンテナ アレイの軸を介して発生する最高の放射によって単方向放射パターンを生成すると言えます。
上記の放射パターン図では、この配置内の要素間の主な距離は通常、λ/4 (または) 3λ/4 と理解されます。したがって、これらのアレイはポイントツーポイント通信で最も頻繁に使用され、高、中、低周波数範囲に適しています。
コリニア配列
コリニア アレイでは、アンテナ素子は単純に一方の端から他方の端まで 1 列に配置されます。つまり、次々と配置されます。したがって、この配置は水平方向または垂直方向のいずれかになります。水平配置の共線配列を以下に示します。
すべてのアンテナ要素に対して、励起はすべての要素に同じ位相と大きさの電流によって提供されます。ブロードサイド アレイと同様に、これもアンテナ アレイ軸に垂直な方向に放射を提供します。したがって、コリニア アレイの放射パターンは、ブロードサイド アンテナ アレイにある程度関連しています。
この配置は、エレメントが 0.3 ～ 0.5 λ の距離で配置されている場合に常に最高のゲインを提供しますが、これはアンテナ アレイ内で構造上および給電上の問題を引き起こす可能性があります。したがって、要素は互いに近くに配置されます。
コリニア アレイの放射パターンを上に示します。ここで注意すべきことは、アレイの長さの増加に伴い、指向性も増加するということです。一般に、マルチバンド操作をサポートするため、2 要素のコリニア アレイが一般的に使用されますが、アプリケーションによっては、指向性とゲインを非常に高い範囲まで強化するため、ブロードサイド、エンドファイア、およびコリニア アレイの組み合わせを使用することがあります。
寄生配列
寄生アンテナ素子のような多素子アレイは寄生的に配置され、すべてのアレイ素子に給電することなく最大の指向性ゲインを提供します。この種の配置は、すべてのアンテナアレイ要素に直接励起を提供しないことによって、給電線の問題に対処するのに単純に役立ちます。無給電アンテナの配置を以下に示します。
直接供給されない要素は寄生要素として知られており、近くに存在する被駆動要素によって放出された放射から電力を引き出すだけです。その結果、駆動素子が近くにあるため、電磁結合によって寄生素子が活性化されます。
アンテナ アレイの寄生素子は直接励起されませんが、駆動素子に向けて供給される励起に依存しています。したがって、被駆動素子によって引き起こされる寄生素子内の誘導電流は、これら 2 つの素子間の距離とそのチューニングによって決まります。
したがって、単方向放射パターンは、「λ/4」の分離距離と、駆動要素と寄生要素の間の 90° の位相差で生成されます。したがって、このアレイの放射パターンは、駆動要素の後に配置された反射器によって単純に作成されます。この反射器は、前方波に向かって後方反射された波を含みます。これらのタイプのアンテナ アレイの範囲周波数は、100 ～ 1000 MHz です。
アンテナ アレイ ゲインとは何ですか?
アンテナ アレイのゲインは、単一の等方性ラジエーターで同様の電力が放射された場合に得られる放射の強度に対する、指定された方向内の強度の比率として定義できます。
アンテナアレイの目的は何ですか?
アンテナアレイの目的は、1 つのアンテナとして電波を送受信することです。
良いアンテナゲインとは?
いいもの アンテナゲイン 3 dB、6 dB などです。
アンテナのアレイとは何ですか?
アンテナのアレイは、単一のアンテナを形成するために接続されたアンテナのグループです。
アンテナアレイのアレイファクターとは何ですか?
アンテナ アレイ係数は、アレイ内のアンテナの位置と使用される重みの関数です。したがって、この要因によって、特定のアンテナ要素の指向特性が大幅に変化する可能性があります。したがって、この現象は主にアンテナを接続すると観察されます。
長所と短所
アンテナアレイの利点 以下のものが含まれます。
- 信号の強度が非常に強くなります。
- 高い指向性が得られます。
- マイナー ローブのサイズは大幅に縮小されます。
- 高いS/N比が得られます。
- 大きな利益を得ることができます。
- 電力の無駄が削減されます。
- より良い結果を達成することが可能です。
- アンテナ アレイの設計は、アンテナの優れたパフォーマンスをサポートするだけです。
アンテナ アレイの欠点には、次のようなものがあります。
- アンテナアレイは高価です。
- 抵抗損失が増加します。
- 高度なメンテナンスが必要です。
- 取り付けが難しい。
- それは巨大な外部スペースを占めています。
アプリケーション
アンテナ アレイのアプリケーションには、次のようなものがあります。
- アンテナ アレイは、全体的なゲインの増加、SINR (信号対干渉 + ノイズ比) の増加、干渉のキャンセル、ダイバーシティ受信の提供、特定の方向へのアレイの移動、着信信号方向の測定などに非常に役立ちます。
- アンテナアレイは、ワイヤレス、軍事で使用されています レーダー 、 と 衛星通信 .
- これらは天体観測の中で利用されています。
- これらは主に長距離通信とモバイル通信に適用されます。
- これらは、長距離の送受信に高い信号強度が必要な場合に使用されます。
したがって、これは アンテナの概要 配列 – アプリケーションの操作。アンテナ アレイは、単に複数のアンテナを使用して、さまざまな方向の信号をキャプチャおよび送信します。したがって、アンテナアレイは主に信号の品質と範囲を拡大するために使用されます。ここであなたに質問です、アンテナの機能は何ですか?
