안테나는 더 나은 출력 전송을 위해 특정 방향 내에서 일정량의 에너지를 방사할 수 있는 특수 장치입니다. 보다 효율적인 출력을 위해 안테나 배열로 알려진 안테나 요소가 몇 개 더 추가됩니다. 하나의 안테나는 지향성은 좋으나 손실이 발생하여 수신기로의 신호 전송에 다소 실패하여 안테나 어레이를 사용한다. 따라서 많은 응용 프로그램에서 우리는 안테나 안테나의 전기적 크기를 증가시켜 향상시킬 수 있는 매우 높은 지향성 특성을 가지고 있습니다. 개별 요소의 크기를 늘리지 않고 안테나의 크기를 늘리는 것은 안테나 어레이 요소를 형성하는 것입니다. 이 문서에서는 안테나 어레이 – 유형 및 응용 프로그램과의 작업.
안테나 배열이란 무엇입니까?
안테나 배열 정의는 다음과 같습니다. 단일 안테나를 형성하도록 배열되어 방사 패턴을 생성하지만 개별 안테나에 의해 생성되지 않는 안테나 그룹. 따라서 일련의 안테나가 함께 작동하여 무선 신호를 전송하거나 수신합니다. 이 안테나의 설계 및 유지 관리는 모든 안테나가 더 작기 때문에 비용 효율적입니다. 안테나 배열 다이어그램은 아래와 같습니다.
안테나 어레이의 경우 구성 시 적절한 간격 및 위상을 지정해야 합니다. 안테나가 신호를 매우 먼 거리로 전송하면 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전송하는 동안 신호가 변형되고 왜곡되기 때문에 높은 지향성 이득을 가져야 합니다. 단일 안테나는 좋은 지향성으로 전송하지만 손실 없이 송신기에서 수신기로 신호를 전송하지 못합니다. 이것이 안테나 어레이를 사용하는 주된 이유입니다.
어레이 안테나 설계
안테나 배열은 높은 지향성 이득을 제공하기 위해 여러 개의 안테나를 배열하여 하나의 시스템으로 만들어 설계한 것입니다. 배열 내의 안테나는 같은 방향의 배열 내의 모든 안테나의 독립적인 기여가 합산되는 반면 다른 모든 방향에서는 상쇄되도록 적절하게 간격을 두고 적절한 위상에 있어야 합니다. 이러한 종류의 배열은 시스템의 지향성을 향상시킵니다. 시스템 내의 모든 안테나가 일직선으로 배열되면 이를 선형 안테나 배열이라고 합니다.
안테나 어레이 작동
안테나 배열은 다양한 안테나 요소의 집합입니다. 일반적으로 다중 소자 어레이는 반파장 다이폴 안테나를 사용합니다. 이 안테나는 무지향성 방사 패턴을 가지고 있어 전파가 넓은 각도 이상으로 방출됩니다. 이러한 안테나의 특히 단일 방향으로 방출하는 능력을 향상시키기 위해 이러한 안테나는 단순히 적절한 간격을 두고 어레이 형태로 배열됩니다. 이러한 어레이는 적절한 위상으로 전류를 공급함으로써 동시에 여기됩니다.
일반적으로 안테나 배열에서 서로 다른 안테나 요소 내의 전류는 동시에 유사한 방향으로 흐르는 최고 값을 달성하는 경우 동상입니다. 따라서 어레이의 모든 요소에서 안테나 요소에 적절한 위상이 공급되면 간섭으로 인해 구형파가 중첩되어 전파를 생성합니다. 여기 시스템에서 간섭은 건설적(또는) 파괴적일 수 있으며 요소에 의한 방사파에 완전히 의존합니다.
결과적으로 안테나 소자에서 방출되는 전파가 동상이면 유용하게 추가되어 방사 전력을 증가시킵니다. 반면 개별 요소에서 방출되는 파동의 위상이 맞지 않으면 서로를 상쇄하기 위해 파괴적으로 추가됩니다. 따라서 방사 전력이 감소할 수 있습니다.
이와 같이 어레이 요소에서 방출되는 방사선은 동위상이며 매우 긴 거리를 이동할 수 있도록 최대 강도를 갖는 지향성 빔을 제공하기 위해 합산됩니다. 따라서 안테나 어레이에 의해 제공되는 방사 패턴은 단일 방향으로 강한 빔을 지정하는 메인 로브를 갖습니다. 어레이의 요소 수가 증가하면 메인 로브가 좁아지고 사이드 로브가 작아지면 안테나에서 제공하는 이득이 증가합니다.
어레이 안테나 유형
어레이 안테나는 브로드사이드, 엔드파이어, 공선 및 기생 안테나 어레이의 네 가지 유형으로 분류되며 각 유형은 아래에서 설명합니다.
브로드사이드 안테나 어레이
브로드사이드 안테나 어레이 배열은 다양한 동일한 요소가 안테나 도끼 라인을 따라 병렬로 배열된 아래에 표시됩니다. 이러한 유형의 배열에서 요소는 서로 등가 거리에 수평으로 배열되며 모든 요소는 유사한 위상 및 크기의 전류에 의해 공급됩니다.
이 배열의 요소에 에너지가 공급될 때마다 어레이 축에 대한 법선 방향을 의미하는 측면에서 최대 방사선이 방출되는 반면, 다른 방향에서는 일정량의 방사선이 방출됩니다. 따라서 측면을 따라 양방향으로 방사하기 때문에 양방향 방사 패턴을 제공합니다. 따라서 이 배열에서 방사 원리의 방향은 배열 축 및 요소 위치의 평면에 공통입니다. 브로드사이드 안테나 어레이의 방사 패턴은 아래와 같습니다.
측면 안테나 어레이의 방사 패턴은 요소의 정렬이 수평이기 때문에 수직입니다.
방사 패턴을 양방향에서 단방향으로 변경하려면 유사한 어레이를 이 안테나 어레이 뒤에 λ/4 거리에 배치하고 90° 위상 리드를 갖는 전류를 통해 복제 어레이를 여기시켜야 합니다. 일반적으로 이 배열 내의 요소 수는 비용 및 빔 폭이 필요한 사용 가능한 공간에 따라 달라지는 반면 어레이 길이는 2λ에서 10λ 사이에서 취합니다. 일반적으로 이러한 안테나 어레이는 해외 방송 시스템에 사용됩니다.
엔드파이어 안테나 어레이
End-fire 안테나 어레이 배열은 브로드사이드 배열의 요소와 동일하지만 이 두 구성의 주요 차이점은 여기 방식입니다. 이 배열에서 요소는 일반적으로 180° 위상이 맞지 않는 공급되는 반면, 측면 배열에서는 각 요소에 유사한 위상의 전류가 공급됩니다. 이 배열에서 최대 방사는 어레이 축을 따라 달성됩니다.
따라서 단방향 방사 패턴을 얻기 위해 이 완전한 동일한 요소 배열은 단순히 등가 진폭 전류로 활성화되지만 위상은 라인을 따라 지속적으로 변경됩니다. 따라서 end-fire 어레이는 안테나 어레이의 축을 통해 발생하는 가장 높은 방사에 의해 단방향 방사 패턴을 생성한다고 말할 수 있습니다.
위의 방사 패턴 다이어그램에서 이 배열 내의 요소 사이의 주요 거리는 일반적으로 λ/4(또는) 3λ/4로 이해됩니다. 따라서 이러한 어레이는 점대점 통신에 가장 자주 사용되며 고, 중 및 저주파 범위에 적합합니다.
공선 배열
공선형 배열에서 안테나 요소는 단순히 한 줄에서 한 줄로 배열됩니다. 즉, 차례로 하나씩 의미합니다. 따라서 이 배열은 수평 또는 수직 방향일 수 있습니다. 수평 배열이 있는 동일 선상 배열은 다음과 같습니다.
모든 안테나 요소에 동일한 위상 및 크기의 전류에 의해 여기가 모든 요소에 제공됩니다. 브로드사이드 어레이와 유사하게 안테나 어레이 축에 대해 법선 방향으로 방사를 제공합니다. 따라서 공선 배열의 방사 패턴은 측면 안테나 배열과 어느 정도 관련이 있습니다.
이 배열은 요소가 0.3 ~ 0.5λ 거리로 떨어져 있을 때마다 가장 높은 이득을 제공하지만 안테나 배열 내에서 구조적 및 급전 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 요소는 서로 더 가깝게 배열됩니다.
공선 배열 방사 패턴은 위에 나와 있습니다. 어레이의 길이가 증가함에 따라 지향성도 증가한다는 점에 주목해야 합니다. 일반적으로 two elements collinear array는 multi-band operation을 지원하기 때문에 일반적으로 사용되지만 때로는 일부 응용 프로그램에서는 매우 높은 범위에 대한 지향성 및 이득을 향상시키기 때문에 broadside, end-fire 및 collinear array를 조합하여 사용합니다.
기생 어레이
기생 안테나 요소와 같은 다중 요소 어레이는 모든 어레이 요소를 공급하지 않고 최대 방향 이득을 제공하는 기생 방식으로 배열됩니다. 이러한 종류의 배열은 모든 안테나 어레이 요소에 직접 여기를 제공하지 않음으로써 급전선 문제를 처리하는 데 도움이 됩니다. 기생 안테나 배열은 아래와 같습니다.
직접 공급되지 않는 요소는 기생 요소로 알려져 있으며 근처에 있는 구동 요소에 의해 방출된 방사선에서 단순히 전력을 끌어옵니다. 그 결과 구동소자가 가까이 있기 때문에 전자기적 결합에 의해 기생소자가 활성화된다.
안테나 어레이의 기생 요소는 직접 여기되지 않지만 구동 요소로 전달되는 여기에 의존합니다. 따라서 구동 소자에 의해 발생하는 기생 소자 내의 유도 전류는 이 두 소자 사이의 거리와 튜닝에 의해 결정됩니다.
따라서 구동 요소와 기생 요소 간에 'λ/4' 분리 거리 및 90° 위상차를 갖는 단방향 방사 패턴이 생성됩니다. 따라서, 이 어레이의 방사 패턴은 순방향 파동을 향한 역반사파를 포함하는 구동 소자 뒤에 배치된 반사기에 의해 간단하게 생성된다. 이러한 유형의 안테나 어레이에 대한 범위 주파수 범위는 100~1000MHz입니다.
안테나 어레이 게인이란 무엇입니까?
안테나 배열 이득은 단일 등방성 방사기로 유사한 전력을 방사하는 경우 획득된 방사 강도에 대한 특정 방향 내 세기의 비율로 정의할 수 있습니다.
안테나 배열의 목적은 무엇입니까?
안테나 배열의 목적은 단일 안테나로 작동하여 전파를 송수신하는 것입니다.
좋은 안테나 게인이란 무엇입니까?
좋은 안테나 이득 3dB, 6dB 등입니다.
안테나의 배열이란 무엇입니까?
안테나의 배열은 단일 안테나를 형성하기 위해 연결된 안테나 그룹입니다.
안테나 배열의 배열 요소는 무엇입니까?
안테나 어레이 팩터는 어레이 내의 안테나 위치와 사용된 가중치의 함수입니다. 따라서 이 요소는 특정 안테나 요소의 지향성 특성을 크게 변경할 수 있습니다. 그래서 이 현상은 안테나를 함께 연결했을 때 주로 관찰됩니다.
장점과 단점
안테나 어레이의 장점 다음을 포함하십시오.
- 신호 강도가 매우 강하게 증가합니다.
- 높은 지향성을 얻을 수 있습니다.
- 마이너 로브의 크기가 크게 줄어듭니다.
- 높은 S/N 비율을 얻을 수 있습니다.
- 큰 이득을 얻을 수 있습니다.
- 전력 낭비가 줄어듭니다.
- 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
- 안테나 배열 설계는 단순히 안테나의 더 나은 성능을 지원합니다.
안테나 어레이의 단점은 다음과 같습니다.
- 안테나 배열은 비쌉니다.
- 저항 손실이 증가합니다.
- 높은 유지 보수가 필요합니다.
- 장착이 어렵습니다.
- 그것은 거대한 외부 공간을 차지합니다.
애플리케이션
안테나 어레이 애플리케이션에는 다음이 포함됩니다.
- 안테나 어레이는 전체 이득 증가, SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 증가, 간섭 제거, 다이버시티 수신 제공, 특정 방향으로 어레이 이동, 들어오는 신호 방향의 도착 측정 등에 매우 유용합니다.
- 안테나 어레이는 무선, 군사용으로 사용됩니다. 레이더 , 그리고 위성 통신 .
- 이들은 천문학적 관찰 내에서 활용됩니다.
- 이들은 주로 장거리 통신 및 이동 통신에 적용됩니다.
- 장거리 송수신을 위해 높은 신호 강도가 필요한 모든 곳에서 사용됩니다.
따라서 이것은 안테나 개요 어레이 – 애플리케이션 작업. 안테나 어레이는 단순히 여러 안테나를 사용하여 신호를 다른 방향으로 캡처하고 전송합니다. 따라서 안테나 어레이는 주로 신호의 품질과 범위를 높이는 데 사용됩니다. 안테나의 기능은 무엇입니까?
