Подрешетки в большом конечном массиве для гибридного Beamforming

В этом примере показано, как спроектировать подрешетки в большом конечном массиве для гибридного формирования луча. Гибрид beamforming комбинирует аналог beamforming с цифровым предварительным кодированием, чтобы разумно сформировать шаблоны, переданные из большой антенной решетки.

Параметры массива

Выберите число элементов, частоту операции и азимута и угла возвышения, чтобы регулировать основной луч массива.

N = 11;  
fc = 28e9;
az = 30;
el = 20;

Найдите сдвиги фазы для управления азимутом

Спроектируйте линейную матрицу на желаемой частоте. Элементом по умолчанию является диполь. Найдите, что сдвиги фазы применяются на каждый элемент линейной матрицы для управления основным лучом в азимутальном направлении. Обратите внимание на то, что расстояние разделения выбрано, чтобы быть полудлиной волны, чтобы не гарантировать пики лепестков.

l = design(linearArray,fc);
elem = l.Element;
elem.Tilt = 90;
l.NumElements = N;
figure
show(l)

Figure contains an axes object. The axes object with title linearArray of dipole antennas contains 33 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

ps_az = phaseShift(l,fc,[az;0]);

Найдите сдвиги фазы для управления вертикальным изменением

Вычислите сдвиги фазы для регулирования в вертикальном изменении. Для этого мы изменяем геометрию нашей начальной линейной матрицы для настройки эшелона вдоль z.

elem.Tilt = 90;
elem.TiltAxis = [0 1 0];
l.Tilt = 90;
l.TiltAxis = [0 1 0];
l.ElementSpacing = 1.05*(elem.Length) ;
figure
show(l)

Figure contains an axes object. The axes object with title linearArray of dipole antennas contains 33 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

ps_el = phaseShift(l,fc,[0;el]);

Создайте подрешетки

Создайте N x N прямоугольное включение массивов из N, 1 X линейных матриц N, сложенных вдоль положительных и отрицательных z-направлений.

l.Tilt = 0;
elem.Tilt = 0;
l.PhaseShift = ps_az;
c = conformalArray;
zposn = fliplr((-N+1)/2:1:(N-1)/2);
for i = 1:N
   c.Element{i} = l;
   c.ElementPosition(i,:) = [0,0,zposn(i)*l.ElementSpacing];
end
figure
show(c)

Figure contains an axes object. The axes object with title conformalArray of antennas contains 363 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

Присвойте сдвиги фазы и постройте шаблон

Присвойте сдвиги фазы уровня подрешетки и вычислите шаблон

c.PhaseShift = ps_el;
figure
pattern(c,fc);

Figure contains an axes object and other objects of type uicontrol. The axes object contains 363 objects of type patch, surface.

figure
patternElevation(c,fc,az);

Figure contains an object of type uicontainer.

Обратите внимание, что фактическое пиковое местоположение варьируется от теоретического, вычисленного из-за взаимной связи

Массив с большой поддержкой отражателя

Используя установленную возможность антенны, допускает начальный приближенный анализ антенной решетки включением большой структуры в ее близости. Поскольку этот пример обеспечивает, файл STL большого металлического отражателя расположил четверть длины волны далеко от массива. Анализ обрабатывает массив с помощью двухполупериодного подхода Метода моментов (MoM), и большой отражатель обработан с помощью приближения Физической оптики (PO).

lambda = physconst('lightspeed')/fc;
ref_offset = lambda/4;
p = platform;
p.FileName = 'GroundPlane.stl';
p.Units = 'm';
p.Tilt = 90;
f = installedAntenna;
f.Platform = p;
f.Element = c.Element;
f.ElementPosition = c.ElementPosition;
f.ElementPosition(:,2) = ref_offset;
f.FeedPhase = ps_el;
figure
show(f)

Figure contains 2 axes objects and another object of type uicontrol. Axes object 1 contains 23 objects of type patch, surface. Axes object 2 with title Installed antenna contains 375 objects of type patch, surface, text. These objects represent PEC, feed, platform.

Аппроксимированная диаграмма направленности антенной решетки

figure
pattern(f,fc)

Figure contains an axes object and other objects of type uicontrol. The axes object contains 375 objects of type patch, surface, text. This object represents platform.

Смотрите также