Síntesis de conjunto de antenas de Antenna Magus
Un diseño de conjunto de antenas en sencillos pasos
La herramienta de síntesis de conjunto de antenas de Antenna Magus
La herramienta de síntesis de conjunto de antenas ayuda en las fases iniciales del diseño de dichos conjuntos. Ayuda a los ingenieros a sintetizar conjuntos de diversas formas, como lineales, planas y circulares, con distintas distribuciones de excitación y elementos radiantes. La herramienta de síntesis de conjuntos de antenas contiene varios algoritmos de diseño que determinan los parámetros de los conjuntos necesarios para unos objetivos determinados. Los usuarios también pueden importar diseños de conjuntos a Antenna Magus y modificarlos mediante operadores.
Una aplicación útil para la herramienta de síntesis de conjuntos es la función de importación de matrices de distribución (DM). Permite a los usuarios especificar diseños de conjuntos personalizados mediante archivos de valores separados por tabulaciones (tsv). Antenna Magus lee la separación (x,y,z), la amplitud y la fase de cada elemento y calcula el conjunto sintetizado utilizando el patrón de elementos especificado.
Tipos de conjuntos de antenas
El navegador de información de Antenna Magus proporciona más datos sobre cómo utilizar la síntesis de los conjuntos en: Síntesis de conjunto de antenas en Antenna Magus y en Ayuda: ¿Cómo se utiliza la herramienta de síntesis de conjuntos de antenas? En este último artículo también se describen con más detalle los distintos decaimientos de excitación y se ofrecen referencias para futuras investigaciones.
- Lineal
- Plano
- Circular
- Circular concéntrico
- Cilíndrico
- Triangular
Conjunto lateral con decaimiento predeterminado
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto lineal para una directividad o un ancho de haz especificados. Antenna Magus dispone los elementos del conjunto a lo largo del eje x, con lo que el patrón resultante es simétrico alrededor del eje x y el pico de directividad en el plano y-z (lateral).
Este algoritmo de diseño fija la separación entre elementos siempre en 0,49 λ. La especificación de una directividad inferior a 20 dB, o de un ancho de haz superior a 20°, hace que todos los lóbulos laterales sean iguales o inferiores en -20 dB a la directividad del haz principal [decaimiento de excitación Dolph-Chebychev]. En los diseños de mayor ganancia, los cinco primeros lóbulos laterales están -20 dB por debajo de la directividad del haz principal [decaimiento de excitación de Villeneuve].
Directividad lateral y ángulo de barrido
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto lineal para una directividad o ancho de haz especificado y un ángulo de barrido. Antenna Magus dispone los elementos del conjunto a lo largo del eje x. La matriz resultante es rotacionalmente simétrica alrededor del eje x y el pico de directividad está en el ángulo de barrido especificado lejos del plano y-z.
Este algoritmo de diseño fija la separación entre elementos siempre en 0,49 λ. La especificación de una directividad inferior a 20 dB, o de un ancho de haz superior a 20°, hace que todos los lóbulos laterales sean iguales o inferiores en -20 dB a la directividad del haz principal [decaimiento de excitación Dolph-Chebychev]. En los diseños de mayor ganancia, los cinco primeros lóbulos laterales están -20 dB por debajo de la directividad del haz principal [decaimiento de excitación de Villeneuve]. La especificación del ángulo de exploración introduce un desfase entre elementos en la excitación.
Directividad lateral y decaimiento de excitación
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto lineal para una directividad o ancho de haz especificado y un ángulo de barrido. Antenna Magus dispone los elementos del conjunto a lo largo del eje x. La matriz resultante es rotacionalmente simétrica alrededor del eje x y el pico de directividad está en el ángulo de barrido especificado lejos del plano y-z.
Este algoritmo de diseño fija la separación entre elementos siempre en 0,5 λ. Antenna Magus permite seleccionar el decaimiento de excitación entre excitación igual [Uniform], nivel de lóbulos laterales uniforme [Dolph-Chebychev] y primeros lóbulos laterales uniformes [Villeneuve]. A continuación, pueden especificar el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales, si procede.
Directividad lateral, ángulo de barrido y decaimiento
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto lineal para una directividad o ancho de haz especificado, ángulo de barrido y decaimiento de excitación. El usuario puede especificar el decaimiento de excitación para controlar los lóbulos laterales y utilizar el ángulo de barrido (especificado a partir del lateral) para diseñar un conjunto que se ajuste en un ángulo específico. Antenna Magus puede diseñar este conjunto con los elementos dispuestos a lo largo de cualquiera de los tres ejes principales. La matriz resultante es rotacionalmente simétrica alrededor del eje elegido y el pico de directividad está en el ángulo de barrido especificado lejos del plano normal a este eje.
Este algoritmo de diseño puede utilizar la separación entre elementos como entrada. Son posibles valores entre 0 λ y 5 λ. Una separación superior a 0,5 λ puede provocar la aparición de lóbulos de enrejado no deseados junto con el lóbulo principal requerido. Por lo tanto, la directividad máxima podría ser inferior a la prevista. La energía del lóbulo de enrejado puede compensarse en los requisitos de diseño del lóbulo principal. La dirección del lóbulo principal puede especificarse entre -90° y 90 grados. Los usuarios pueden seleccionar que el decaimiento de excitación sea excitación igual [Uniform], nivel de lóbulos laterales uniforme [Dolph-Chebychev] y primeros lóbulos laterales uniformes [Villeneuve]. A continuación, pueden especificar el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales, si procede.
Directividad colineal o ancho de haz
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto lineal para una directividad o un ancho de haz especificados. Antenna Magus dispone los elementos del conjunto a lo largo del eje x. El lóbulo principal de la matriz resultante es un cuerpo de rotación alrededor del eje x, con el pico de directividad en la dirección +x.
La separación entre elementos es siempre de 0,49 λ cuando se utiliza este algoritmo de diseño. Si se especifica una directividad inferior a 20 dB, o un ancho de haz superior a 20°, todos los lóbulos laterales son iguales y están -20 dB por debajo de la directividad del haz principal [decaimiento de excitación Dolph-Chebychev]. En los diseños de mayor ganancia, los cinco primeros lóbulos laterales están -20 dB por debajo de la directividad del haz principal [decaimiento de excitación de Villeneuve]. La especificación del ángulo de exploración introduce un desfase entre elementos en la excitación.
Directividad colineal y decaimiento de excitación
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto lineal para una directividad o ancho de haz especificado y decaimiento de excitación. La dirección del pico de directividad puede ajustarse a cualquiera de las direcciones del eje cartesiano. La especificación del decaimiento de excitación controla los lóbulos laterales. La matriz resultante de este conjunto es siempre rotacionalmente simétrica alrededor del eje elegido.
Este algoritmo de diseño puede utilizar la separación entre elementos como entrada. Son posibles valores entre 0 λ y 5 λ. Si se utiliza una separación superior a 0,5 λ, aparecen lóbulos de enrejado no deseados junto con el lóbulo principal requerido. Por lo tanto, la directividad máxima podría ser inferior a la prevista. La energía del lóbulo de enrejado puede compensarse en los requisitos de diseño del lóbulo principal. Los usuarios pueden seleccionar que el decaimiento de excitación sea excitación igual [Uniform], nivel de lóbulos laterales uniforme [Dolph-Chebychev] y primeros lóbulos laterales uniformes [Villeneuve]. A continuación, pueden especificar el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales, si procede
Directividad y decaimiento con lateral nulo
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto lineal que tiene un lateral nulo, con una directividad especificada a cada lado del valor nulo y un decaimiento de excitación. La especificación del decaimiento de excitación permite controlar los lóbulos laterales. Antenna Magus puede diseñar este conjunto con los elementos dispuestos a lo largo de cualquiera de los tres ejes principales. La matriz resultante es rotacionalmente simétrica alrededor del eje elegido y el nulo está en el plano normal a ese eje.
La separación entre elementos diseñada por este algoritmo es siempre de 0,5 λ. Los usuarios pueden seleccionar el decaimiento de excitación para que sea de excitación igual [Uniform] y los lóbulos laterales cercanos al nivel especificado cuasi uniforme [Bayliss]. El nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales pueden ajustarse cuando se utiliza el decaimiento de Bayliss.
Especificación directa del diseño
Este algoritmo permite especificar directamente el conjunto y su excitación. Antenna Magus no ajusta en ningún modo el diseño del conjunto para lograr objetivos eléctricos específicos. Por tanto, los usuarios pueden evaluar un diseño de conjunto personalizado utilizando las rutinas del conjunto de Antenna Magus.
Se puede especificar la orientación del conjunto, la separación entre elementos, el método de separación y el decaimiento de excitación. Los usuarios pueden seleccionar que el decaimiento de excitación sea excitación igual [Uniform], nivel de lóbulos laterales uniforme [Dolph-Chebychev] y primeros lóbulos laterales uniformes [Villeneuve]. A continuación, pueden especificar el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales, si procede.
Directividad o ancho de haz lateral
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto plano para una directividad o un ancho de haz especificados. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z, lo que da como resultado un haz bidireccional a lo largo de los ejes z positivo y negativo.
Cuando se utiliza este algoritmo de diseño, la separación entre elementos es siempre de 0,45 λ, con el mismo número de elementos radiantes en las direcciones x e y cuando se especifica la ganancia, y un número diferente de elementos radiantes en las direcciones x e y cuando se especifican diferentes anchos de haz de 3 dB en los planos x e y. La excitación por elemento es el producto de dos excitaciones de conjunto lineal, una excitación se dispone a lo largo del eje x y la otra a lo largo del eje y. Si se especifica una directividad inferior a 20 dB, o un ancho de haz superior a 20°, los lóbulos laterales por excitación lineal se diseñan para -20 dB por debajo de la directividad del haz principal [decaimiento de excitación Dolph-Chebychev]. Para diseños de mayor ganancia, cada excitación lineal se diseña para tener los cinco primeros lóbulos laterales -20 dB por debajo de la directividad del haz principal [decaimiento de excitación Villeneuve]
Directividad y excitación lateral
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto plano para una directividad o ancho de haz y un decaimiento de excitación especificados. El decaimiento de excitación controla el nivel y la distribución de los lóbulos laterales. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z, lo que da como resultado un haz bidireccional a lo largo de los ejes z positivo y negativo.
Cuando se utiliza este algoritmo de diseño, la separación entre elementos es siempre de 0,5 λ, con el mismo número de elementos radiantes en las direcciones x e y cuando se especifica la ganancia, y un número no igual de elementos radiantes en las direcciones x e y cuando se especifican diferentes anchos de haz de 3 dB en los planos x e y. La excitación por elemento es el producto de dos excitaciones de conjunto lineal, una dispuesta a lo largo del eje x y otra dispuesta a lo largo del eje y.
Los usuarios pueden ajustar el decaimiento de excitación a excitación igual [Uniform], todos los lóbulos laterales iguales [Dolph-Chebyshev] o los primeros lóbulos laterales iguales [Villeneuve]. A continuación, puede ajustarse el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales (si procede).
Conjunto lateral nulo con directividad específica
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto nulo plano para una directividad y un decaimiento de excitación especificados. El decaimiento de excitación controla el nivel y la distribución de los lóbulos laterales. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z, lo que da como resultado un haz bidireccional a lo largo de los ejes z positivo y negativo.
Este algoritmo de diseño fija siempre la separación entre elementos en 0,5 λ, con el mismo número de radiadores en las direcciones x e y. La colocación relativa del elemento en una curva de Bayliss entre el centro (origen) y el radio exterior máximo del conjunto determina la excitación.
Los usuarios pueden ajustar el decaimiento de excitación a excitación igual [Uniform], o a lóbulos laterales cercanos a un nivel especificado cuasi uniforme [Bayliss]. A continuación, puede ajustarse el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales (si procede). Sin embargo, la naturaleza del diseño hace que esta especificación sea difícil de controlar, lo que puede dar lugar a resultados distintos de los especificados.
Directividad lateral, ángulo de barrido y decaimiento
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto plano para una directividad o ancho de haz, ángulo de barrido y decaimiento de excitación especificados. El decaimiento de excitación controla el nivel y la distribución de los lóbulos laterales, mientras que el ángulo de barrido (especificado a partir del lateral) se utiliza para diseñar un conjunto que se ajuste en un ángulo específico. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z, lo que da como resultado un haz bidireccional a lo largo de los ejes z positivo y negativo.
Este algoritmo de diseño puede utilizar la separación entre elementos como entrada. Son posibles valores entre 0 λ y 5 λ. Se elige un número igual de elementos radiantes en las direcciones x e y cuando se especifica la ganancia, y se elige un número desigual de elementos radiantes en las direcciones x e y cuando se especifican anchos de haz de 3 dB diferentes en los planos x e y. La excitación por elemento es el producto de dos excitaciones de conjunto lineal, una dispuesta a lo largo del eje x y otra dispuesta a lo largo del eje y.
Los usuarios pueden ajustar el decaimiento de excitación a excitación igual [Uniform], todos los lóbulos laterales iguales [Dolph-Chebyshev] o los primeros lóbulos laterales iguales [Villeneuve]. A continuación, puede ajustarse el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales (si procede).
Especificación directa del diseño
Este algoritmo permite especificar directamente el conjunto y su excitación. Antenna Magus no ajusta en ningún modo el diseño del conjunto para lograr objetivos eléctricos específicos. Por tanto, los usuarios pueden evaluar un diseño de conjunto personalizado utilizando las rutinas del conjunto de Antenna Magus. Los elementos del conjunto están dispuestos en el plano x-y, centrados en el eje z.
El usuario puede especificar el número de elementos, la separación entre elementos y el método de separación en las direcciones x e y, respectivamente. Los usuarios pueden seleccionar que el decaimiento de excitación sea excitación igual [Uniform], nivel de lóbulos laterales uniforme [Dolph-Chebychev] y primeros lóbulos laterales uniformes [Villeneuve]. A continuación, pueden especificar el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales, si procede. La excitación por elemento es el producto de dos excitaciones de conjunto lineal, una dispuesta a lo largo del eje x y otra dispuesta a lo largo del eje y. La especificación del lóbulo lateral no está garantizada, ya que el diseño no se ajusta para lograr estos objetivos.
Dirección acimutal de directividad máxima
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto circular para una directividad especificada en una dirección acimutal determinada. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z.
Los usuarios pueden especificar la dirección acimutal, junto con la directividad, un radio determinado o un número específico de elementos. Cuando especifican una dirección acimutal y una directividad, el algoritmo de diseño diseña el conjunto para el menor número de elementos con una separación entre elementos adyacentes de aproximadamente un cuarto de longitud de onda.
Cuando se especifica el número de elementos, se diseña el menor radio posible, mientras que cuando se especifica el radio del conjunto, se elige el menor número de elementos; ambos con una separación entre elementos adyacentes de aproximadamente un cuarto de longitud de onda.
Especificación directa del diseño
Este algoritmo permite especificar directamente el conjunto y su excitación. Antenna Magus no ajusta en ningún modo el diseño del conjunto para lograr objetivos eléctricos específicos. Por tanto, los usuarios pueden evaluar un diseño de conjunto personalizado utilizando las rutinas del conjunto de Antenna Magus. Los elementos del conjunto están dispuestos en el plano x-y, centrados en el eje z.
Se puede especificar el número de elementos del conjunto y el radio del mismo.
Ganancia o ancho de haz
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto circular (formado por múltiples anillos concéntricos de elementos) para una directividad o ancho de haz especificado. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y (canteados alrededor del eje z) y la radiación del haz principal a lo largo de las direcciones positiva y negativa del eje z. Si se parte de elementos isótropos, el diagrama de radiación de este conjunto es una figura de rotación alrededor del eje z.
Ángulo de barrido y ganancia
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto circular (formado por múltiples anillos concéntricos de elementos) para una directividad o ancho de haz especificado. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y (canteados alrededor del eje z) y la radiación del haz principal a lo largo de las direcciones positiva y negativa del eje z. Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto circular concéntrico (que consiste en un conjunto de anillos concéntricos de elementos del conjunto) para una directividad específica en una dirección acimutal y de elevación dadas. Antenna Magus siempre dispone los elementos del conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z. Cuando se supone que los elementos del conjunto son isótropos, el diagrama de radiación sintetizado de este conjunto es una imagen reflejada alrededor del plano x-y.
Los usuarios pueden especificar una dirección acimutal y de elevación para el haz principal junto con la directividad requerida del haz principal. El gráfico muestra la definición de los ángulos.
Elija el decaimiento de distribución de la excitación como uniforme (todos los elementos excitados uniformemente) o basado en una distribución de Taylor. Cuando se utiliza una distribución de Taylor, se puede optar por mantener el nivel de los lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales en este nivel, mientras que el decaimiento Uniform no proporciona ningún control del nivel de lóbulos laterales.
Ángulo de barrido y ancho de haz
Este algoritmo de síntesis diseña un conjunto circular concéntrico, formado por múltiples anillos concéntricos de elementos. Proporciona un haz principal con un ancho de haz especificado en una dirección acimutal y de elevación determinadas. Antenna Magus dispone los elementos de este conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z. Suponiendo que los elementos del conjunto son isótropos, el diagrama de radiación sintetizado de este conjunto es una imagen reflejada alrededor del plano x-y.
Los usuarios pueden especificar una dirección acimutal y de elevación para el haz principal junto con el ancho requerido del haz principal. El gráfico muestra la definición de los ángulos. Cuando la matriz de radiación del conjunto se sintetiza con matrices de elementos isótropos, la matriz de radiación siempre se refleja alrededor del plano xy.
Elija el decaimiento de distribución de la excitación como uniforme (todos los elementos excitados uniformemente) o basado en una distribución de Taylor. Cuando se utiliza una distribución de Taylor, se puede optar por mantener el nivel de los lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales en este nivel, mientras que el decaimiento Uniform no proporciona ningún control del nivel de lóbulos laterales.
Especificación directa del diseño
Este algoritmo permite especificar directamente un conjunto circular concéntrico. Antenna Magus no ajusta en ningún modo el diseño del conjunto para lograr objetivos eléctricos específicos. Esta opción es útil cuando se evalúa el rendimiento de un diseño de conjunto personalizado o prediseñado. Antenna Magus dispone los elementos de este conjunto en el plano x-y, centrados en el eje z. La inclusión del elemento central es opcional.
Los usuarios pueden especificar el número de anillos concéntricos, la separación entre los anillos de elementos y la separación acimutal mínima entre elementos. La separación acimutal es un mínimo y el algoritmo ajusta la separación para cada anillo de forma que los elementos de cada anillo estén igualmente separados, pero no estén más cerca que este valor.
Además de las propiedades físicas del diseño del conjunto, se puede especificar el decaimiento de excitación del conjunto para permitir la orientación del haz y el control del nivel de los lóbulos laterales. La eficacia del escalonamiento de los elementos y la utilización de un decaimiento de distribución dependen del diseño físico y la separación de los elementos del conjunto, lo que puede impedir alcanzar el rendimiento especificado. El gráfico muestra la definición de los ángulos.
Especificación directa del diseño
Este algoritmo permite especificar directamente el conjunto y su excitación de fase. Antenna Magus no ajusta en ningún modo el diseño del conjunto para lograr objetivos eléctricos específicos. Por tanto, los usuarios pueden evaluar un diseño de conjunto personalizado utilizando las rutinas del conjunto de Antenna Magus. El radio del conjunto se sitúa en el plano x-y, mientras que la altura se extiende en la dirección z.
Físicamente, se puede establecer el número de elementos a lo largo de la circunferencia (arco), el número de elementos a lo largo de la altura, el radio, el rango angular y la separación entre elementos a lo largo de la altura del conjunto. Eléctricamente, se puede ajustar el desplazamiento de fase incremental en dirección radial y de altura.
Especificación directa del diseño
Este algoritmo permite especificar directamente el conjunto y su excitación. Antenna Magus no ajusta en ningún modo el diseño del conjunto para lograr objetivos eléctricos específicos. Por tanto, los usuarios pueden evaluar un diseño de conjunto personalizado utilizando las rutinas del conjunto de Antenna Magus. Los elementos del conjunto están dispuestos en el plano x-y, centrados en el eje z.
Los usuarios pueden especificar el número de elementos, la separación entre elementos y el método de separación en las direcciones x e y, respectivamente. Pueden seleccionar que el decaimiento de excitación sea igual [Uniform], el nivel de los lóbulos laterales uniformes [Dolph-Chebychev] y los primeros lóbulos laterales uniformes [Villeneuve]. A continuación, pueden especificar el nivel de lóbulos laterales y el número de lóbulos laterales, si procede. La excitación por elemento es el producto de dos excitaciones lineales de conjunto, una dispuesta a lo largo del eje x y otra dispuesta a lo largo del eje y para un conjunto rectangular. A partir de esta distribución de excitación, se extrae un subconjunto para el conjunto triangular. La especificación del lóbulo lateral no está garantizada, ya que el diseño no se ajusta para lograr estos objetivos.
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