Synthèse de réseau Antenna Magus
Concevoir un réseau d'antennes en toute simplicité
Outil de synthèse de réseau Antenna Magus
L'outil de synthèse de réseau facilite les étapes initiales de conception d'un réseau d'antennes. Il aide les ingénieurs à synthétiser des réseaux de formes diverses, notamment linéaire, plane et circulaire, avec différentes distributions d'excitation et différents éléments rayonnants. Il contient plusieurs algorithmes de conception qui permettent de déterminer les paramètres de réseau requis pour des objectifs donnés. Les utilisateurs peuvent également importer des dispositions de réseau dans Antenna Magus et les modifier à l'aide d'opérateurs.
Une application utile de l'outil de synthèse de réseau est la fonctionnalité d'importation de matrice de distribution (DM). Elle permet aux utilisateurs de spécifier des dispositions de réseau personnalisées à l'aide de fichiers de valeurs séparées par des tabulations (tsv). Antenna Magus permet de lire l'espacement (x,y,z), l'amplitude et la phase de chaque élément et de calculer le réseau synthétisé à l'aide du diagramme d'élément spécifié.
Types de réseaux d'antennes
Le navigateur d'informations Antenna Magus fournit plus de détails sur l'utilisation de la synthèse de réseau dans les articles Antenna Array Synthesis in Antenna Magus et Help: How do I use the Array Synthesis tool? Ce dernier article décrit également plus en détail les différentes apodisations de l'excitation et fournit des références pour des recherches plus approfondies.
- Linéaire
- Plan
- Circulaire
- Circulaire concentrique
- Cylindrique
- Triangulaire
Transversal avec apodisation par défaut
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau linéaire pour une directivité ou une largeur de faisceau spécifiée. Antenna Magus réorganise les éléments du réseau le long de l'axe X. Le diagramme ainsi obtenu est symétrique par rapport à l'axe X et la directivité maximale est dans le plan Y-Z (transversal).
Cet algorithme de conception définit toujours l'espacement entre les éléments à 0,49 λ. Si une directivité inférieure à 20 dB ou une largeur de faisceau supérieure à 20° est spécifiée, tous les lobes latéraux sont égaux ou inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Dolph-Chebyshev]. Pour les conceptions à gain plus élevé, les cinq premiers lobes latéraux sont inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Villeneuve].
Directivité transversale et angle de balayage
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau linéaire pour une directivité ou une largeur de faisceau et un angle de balayage spécifiés. Antenna Magus réorganise les éléments du réseau le long de l'axe X. Le diagramme ainsi obtenu est symétrique par rotation autour de l'axe X et la directivité maximale se trouve à l'angle de balayage spécifié par rapport au plan Y-Z.
Cet algorithme de conception définit toujours l'espacement entre les éléments à 0,49 λ. Si une directivité inférieure à 20 dB ou une largeur de faisceau supérieure à 20° est spécifiée, tous les lobes latéraux sont égaux ou inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Dolph-Chebyshev]. Pour les conceptions à gain plus élevé, les cinq premiers lobes latéraux sont inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Villeneuve]. La spécification de l'angle de balayage introduit un décalage de phase entre les éléments dans l'excitation.
Directivité transversale et apodisation de l'excitation
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau linéaire pour une directivité ou une largeur de faisceau et un angle de balayage spécifiés. Antenna Magus réorganise les éléments du réseau le long de l'axe X. Le diagramme ainsi obtenu est symétrique par rotation autour de l'axe X et la directivité maximale se trouve à l'angle de balayage spécifié par rapport au plan Y-Z.
Cet algorithme de conception définit toujours l'espacement entre les éléments à 0,5 λ. Antenna Magus permet de sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau de lobe latéral uniforme [Dolph-Chebyshev] et premiers lobes latéraux uniformes [Villeneuve]. Il est ensuite possible de spécifier le niveau et le nombre des lobes latéraux, le cas échéant.
Directivité transversale, angle de balayage et apodisation
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau linéaire pour une directivité ou une largeur de faisceau, un angle de balayage et une apodisation de l'excitation spécifiés. L'utilisateur peut spécifier l'apodisation de l'excitation pour contrôler les lobes latéraux tout en utilisant l'angle de balayage (spécifié à partir du côté transversal) afin de concevoir un réseau avec un angle de strabisme spécifique. Antenna Magus permet de concevoir ce réseau avec les éléments disposés le long de l'un des trois axes principaux. Le diagramme ainsi obtenu est symétrique par rotation autour de l'axe choisi et la directivité maximale se trouve à l'angle de balayage spécifié par rapport au plan normal à cet axe.
Cet algorithme de conception peut utiliser l'espacement entre les éléments comme entrée. Il accepte les valeurs comprises entre 0 λ et 5 λ. Un espacement de plus de 0,5 λ peut entraîner l'apparition de lobes de périodicité indésirables en plus du lobe principal requis. La directivité maximale peut alors être inférieure à celle prévue. Il est possible de compenser l'énergie du lobe de périodicité dans les exigences de conception du lobe principal. La direction du lobe principal peut être spécifiée entre -90° et 90 degrés. Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau de lobe latéral uniforme [Dolph-Chebyshev] et premiers lobes latéraux uniformes [Villeneuve]. Il est ensuite possible de spécifier le niveau et le nombre des lobes latéraux, le cas échéant.
Directivité longitudinale ou largeur de faisceau
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau linéaire pour une directivité ou une largeur de faisceau spécifiée. Antenna Magus réorganise les éléments du réseau le long de l'axe X. Le lobe principal du diagramme ainsi obtenu est une figure de rotation autour de l'axe X, avec la directivité maximale dans la direction +X.
L'espacement entre les éléments est toujours de 0,49 λ lorsque cet algorithme de conception est utilisé. Si une directivité inférieure à 20 dB ou une largeur de faisceau supérieure à 20° est spécifiée, tous les lobes latéraux sont égaux et inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Dolph-Chebyshev]. Pour les conceptions à gain plus élevé, les cinq premiers lobes latéraux sont inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Villeneuve]. La spécification de l'angle de balayage introduit un décalage de phase entre les éléments dans l'excitation.
Directivité longitudinale et apodisation de l'excitation
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau linéaire pour une directivité ou une largeur de faisceau et une apodisation de l'excitation spécifiées. La directivité maximale peut être définie dans la direction de n'importe lequel des axes cartésiens. La spécification de l'apodisation de l'excitation contrôle les lobes latéraux. Le diagramme d'antenne ainsi obtenu est toujours symétrique par rotation autour de l'axe choisi.
Cet algorithme de conception peut utiliser l'espacement entre les éléments comme entrée. Il accepte les valeurs comprises entre 0 λ et 5 λ. Si un espacement de plus de 0,5 λ est utilisé, des lobes de périodicité indésirables sont présents en plus du lobe principal requis. La directivité maximale peut alors être inférieure à celle prévue. Il est possible de compenser l'énergie du lobe de périodicité dans les exigences de conception du lobe principal. Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau de lobe latéral uniforme [Dolph-Chebyshev] et premiers lobes latéraux uniformes [Villeneuve]. Ils peuvent ensuite spécifier le niveau et le nombre des lobes latéraux, le cas échéant.
Zéro transversal avec directivité et apodisation
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau linéaire avec un zéro transversal, une directivité de part et d'autre du zéro et une apodisation de l'excitation spécifiées. La spécification de l'apodisation de l'excitation permet de contrôler les lobes latéraux. Antenna Magus permet de concevoir ce réseau avec les éléments disposés le long de l'un des trois axes principaux. Le diagramme ainsi obtenu est symétrique par rotation autour de l'axe choisi et le zéro se trouve dans le plan normal à cet axe.
L'espacement entre les éléments défini par cet algorithme est toujours de 0,5 λ. Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme] et niveau spécifié quasi uniforme pour les lobes latéraux proches [Bayliss]. Le niveau et le nombre des lobes latéraux peuvent être définis lors de l'utilisation de l'apodisation de Bayliss.
Spécification directe de la disposition
Cet algorithme permet de spécifier directement le réseau et son excitation. Antenna Magus ne procède à aucun ajustement de la disposition du réseau, de façon à atteindre des objectifs électriques précis. Ainsi, les utilisateurs peuvent évaluer une disposition de réseau personnalisée à l'aide des routines d'Antenna Magus.
L'orientation du réseau, l'espacement entre les éléments, la méthode d'espacement et l'apodisation de l'excitation peuvent tous être spécifiés. Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau de lobe latéral uniforme [Dolph-Chebyshev] et premiers lobes latéraux uniformes [Villeneuve]. Il est ensuite possible de spécifier le niveau et le nombre des lobes latéraux, le cas échéant.
Directivité transversale ou largeur de faisceau
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau plan pour une directivité ou une largeur de faisceau spécifiée. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y, en les centrant sur l'axe Z, ce qui donne un faisceau bidirectionnel le long de l'axe Z positif et négatif.
Lorsque cet algorithme de conception est utilisé, l'espacement entre les éléments est toujours de 0,45 λ. Le nombre d'éléments rayonnants dans les directions X et Y est identique lorsque le gain est spécifié, mais il est différent lorsque différentes largeurs de faisceau de 3 dB sont spécifiées dans les plans X et Y. L'excitation par élément est le produit de deux excitations de réseau linéaires, l'une le long de l'axe X et l'autre le long de l'axe Y. Si une directivité inférieure à 20 dB ou une largeur de faisceau supérieure à 20° est spécifiée, les lobes latéraux par excitation linéaire sont inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Dolph-Chebyshev]. Pour les conceptions à gain plus élevé, chaque excitation linéaire est conçue de sorte que les cinq premiers lobes latéraux soient inférieurs de -20 dB à la directivité du faisceau principal [apodisation de l'excitation de Villeneuve].
Directivité et excitation transversales
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau plan pour une directivité ou une largeur de faisceau et une apodisation de l'excitation spécifiées. L'apodisation de l'excitation contrôle le niveau et la distribution des lobes latéraux. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y, en les centrant sur l'axe Z, ce qui donne un faisceau bidirectionnel le long de l'axe Z positif et négatif.
Lorsque cet algorithme de conception est utilisé, l'espacement entre les éléments est toujours de 0,5 λ. Le nombre d'éléments rayonnants dans les directions X et Y est identique lorsque le gain est spécifié, mais il est différent lorsque différentes largeurs de faisceau de 3 dB sont spécifiées dans les plans X et Y. L'excitation par élément est le produit de deux excitations de réseau linéaires, l'une le long de l'axe X et l'autre le long de l'axe Y.
Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau égal pour tous les lobes latéraux [Dolph-Chebyshev] ou premiers lobes latéraux égaux [Villeneuve]. Le niveau et le nombre des lobes latéraux (le cas échéant) peuvent alors être définis.
Zéro transversal avec directivité spécifique
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau nul plan pour une directivité et une apodisation de l'excitation spécifiées. L'apodisation de l'excitation contrôle le niveau et la distribution des lobes latéraux. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y, en les centrant sur l'axe Z, ce qui donne un faisceau bidirectionnel le long de l'axe Z positif et négatif.
Cet algorithme de conception définit toujours l'espacement entre les éléments à 0,5 λ, avec un nombre égal d'éléments rayonnants dans les directions X et Y. Le positionnement relatif de l'élément sur une courbe de Bayliss entre le centre (origine) et le rayon extérieur maximum du réseau détermine l'excitation.
Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme] ou niveau spécifié quasi uniforme pour les lobes latéraux proches [Bayliss]. Le niveau et le nombre des lobes latéraux (le cas échéant) peuvent alors être définis. Cependant, la nature de la conception rend cette spécification difficile à contrôler, ce qui peut entraîner des résultats non conformes aux attentes.
Directivité transversale, angle de balayage et apodisation
Cet algorithme de synthèse permet de concevoir un réseau plan pour une directivité ou une largeur de faisceau, un angle de balayage et une apodisation de l'excitation spécifiés. L'apodisation de l'excitation contrôle le niveau et la distribution des lobes latéraux, tandis que l'angle de balayage (spécifié à partir du côté transversal) sert à concevoir un réseau avec un angle de strabisme spécifique. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y, en les centrant sur l'axe Z, ce qui donne un faisceau bidirectionnel le long de l'axe Z positif et négatif.
Cet algorithme de conception peut utiliser l'espacement entre les éléments comme entrée. Il accepte les valeurs comprises entre 0 λ et 5 λ. Le nombre d'éléments rayonnants choisi dans les directions X et Y est identique lorsque le gain est spécifié, mais il est différent lorsque différentes largeurs de faisceau de 3 dB sont spécifiées dans les plans X et Y. L'excitation par élément est le produit de deux excitations de réseau linéaires, l'une le long de l'axe X et l'autre le long de l'axe Y.
Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau égal pour tous les lobes latéraux [Dolph-Chebyshev] ou premiers lobes latéraux égaux [Villeneuve]. Le niveau et le nombre des lobes latéraux (le cas échéant) peuvent alors être définis.
Spécification directe de la disposition
Cet algorithme permet de spécifier directement le réseau et son excitation. Antenna Magus ne procède à aucun ajustement de la disposition du réseau, de façon à atteindre des objectifs électriques précis. Ainsi, les utilisateurs peuvent évaluer une disposition de réseau personnalisée à l'aide des routines d'Antenna Magus. Les éléments du réseau sont disposés dans le plan X-Y et centrés sur l'axe Z.
Il est possible de spécifier le nombre et l'espacement des éléments, ainsi que la méthode d'espacement dans les directions X et Y, respectivement. Les utilisateurs peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau de lobe latéral uniforme [Dolph-Chebyshev] et premiers lobes latéraux uniformes [Villeneuve]. Il est ensuite possible de spécifier le niveau et le nombre des lobes latéraux, le cas échéant. L'excitation par élément est le produit de deux excitations de réseau linéaires, l'une le long de l'axe X et l'autre le long de l'axe Y. La spécification des lobes latéraux n'est pas garantie, car la disposition n'est pas ajustée pour atteindre ces objectifs.
Direction azimutale de la directivité maximale
Cet algorithme de synthèse permet de créer un réseau circulaire pour une directivité spécifiée dans une direction azimutale donnée. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y en les centrant sur l'axe Z.
Les utilisateurs peuvent spécifier une direction azimutale, ainsi qu'une directivité, un rayon donné ou un nombre spécifique d'éléments. Lorsqu'ils spécifient une direction azimutale et une directivité, l'algorithme de conception crée le réseau pour le moins d'éléments possible, avec un espacement des éléments adjacents d'environ un quart de longueur d'onde.
Lorsque les utilisateurs spécifient le nombre d'éléments, l'algorithme crée le plus petit rayon possible. S'ils spécifient le rayon du réseau, le plus petit nombre d'éléments est choisi, avec un espacement des éléments adjacents d'environ un quart de longueur d'onde.
Spécification directe de la disposition
Cet algorithme permet de spécifier directement le réseau et son excitation. Antenna Magus ne procède à aucun ajustement de la disposition du réseau, de façon à atteindre des objectifs électriques précis. Ainsi, les utilisateurs peuvent évaluer une disposition de réseau personnalisée à l'aide des routines d'Antenna Magus. Les éléments du réseau sont disposés dans le plan X-Y et centrés sur l'axe Z.
Il est possible de spécifier le nombre d'éléments et le rayon du réseau.
Gain ou largeur de faisceau
Cet algorithme de synthèse permet de créer un réseau circulaire (composé de plusieurs anneaux concentriques d'éléments) pour une directivité ou une largeur de faisceau spécifiée. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y (en les centrant sur l'axe Z) et le rayonnement du faisceau principal suit les directions positive et négative de l'axe Z. Lorsque les éléments de réseau sont supposés isotropes, le diagramme de rayonnement de ce réseau est une figure de rotation autour de l'axe Z.
Angle de balayage et gain
Cet algorithme de synthèse permet de créer un réseau circulaire (composé de plusieurs anneaux concentriques d'éléments) pour une directivité ou une largeur de faisceau spécifiée. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y (en les centrant sur l'axe Z) et le rayonnement du faisceau principal suit les directions positive et négative de l'axe Z. En cas d'isotropie, l'algorithme de synthèse crée un réseau circulaire concentrique (composé d'un ensemble d'anneaux concentriques d'éléments) pour une directivité spécifiée dans une direction azimutale et d'élévation donnée. Antenna Magus organise toujours les éléments du réseau dans le plan X-Y en les centrant sur l'axe Z. Lorsque les éléments de réseau sont supposés isotropes, le diagramme de rayonnement synthétisé de ce réseau est une image symétrique par rapport au plan X-Y.
Les utilisateurs peuvent spécifier une direction azimutale et d'élévation pour le faisceau principal, ainsi que la directivité requise pour ce dernier. Le graphique illustre la définition des angles.
Choisissez une apodisation de l'excitation uniforme (tous les éléments sont excités uniformément) ou basée sur la distribution de Taylor. Lorsque vous utilisez une distribution de Taylor, vous pouvez choisir de définir le niveau des lobes latéraux et leur nombre à chaque niveau, tandis que l'apodisation uniforme ne permet pas de contrôler le niveau de lobe latéral.
Angle de balayage et largeur de faisceau
Cet algorithme de synthèse permet de créer un réseau circulaire composé de plusieurs anneaux concentriques d'éléments. Il fournit un faisceau principal avec une largeur de faisceau spécifiée dans une direction azimutale et d'élévation donnée. Antenna Magus organise les éléments de ce réseau dans le plan X-Y en les centrant sur l'axe Z. Lorsque les éléments de réseau sont supposés isotropes, le diagramme de rayonnement synthétisé de ce réseau est une image symétrique par rapport au plan X-Y.
Les utilisateurs peuvent spécifier une direction azimutale et d'élévation pour le faisceau principal, ainsi que la largeur de faisceau requise pour ce dernier. Le graphique illustre la définition des angles. Lorsque le diagramme de rayonnement du réseau est synthétisé avec des éléments isotropes, il est toujours symétrisé par rapport au plan XY.
Choisissez une apodisation de l'excitation uniforme (tous les éléments sont excités uniformément) ou basée sur la distribution de Taylor. Lorsque vous utilisez une distribution de Taylor, vous pouvez choisir de définir le niveau des lobes latéraux et leur nombre à chaque niveau, tandis que l'apodisation uniforme ne permet pas de contrôler le niveau de lobe latéral.
Spécification directe de la disposition
Cet algorithme permet de spécifier directement un réseau circulaire concentrique. Antenna Magus ne procède à aucun ajustement de la disposition du réseau, de façon à atteindre des objectifs électriques précis. Cette option est utile pour évaluer les performances d'une disposition de réseau personnalisée ou préconçue. Antenna Magus organise les éléments de ce réseau dans le plan X-Y en les centrant sur l'axe Z. L'inclusion de l'élément central est facultative.
Les utilisateurs peuvent spécifier le nombre d'anneaux concentriques, l'espacement entre les anneaux et l'espacement azimutal minimal entre les éléments. L'espacement azimutal est un minimum : l'algorithme ajuste l'espacement pour chaque anneau de sorte que les éléments qu'il contient soient espacés de manière égale, mais ne soient pas plus proches que cette valeur.
Outre les propriétés physiques de disposition du réseau, il est possible de spécifier l'apodisation de l'excitation pour contrôler l'orientation du faisceau et le niveau des lobes latéraux. L'efficacité de la mise en phase des éléments et de l'apodisation de la distribution dépend de la disposition physique et de l'espacement des éléments du réseau, ce qui peut vous empêcher d'obtenir les performances spécifiées. Le graphique illustre la définition des angles.
Spécification directe de la disposition
Cet algorithme permet de spécifier directement le réseau et son excitation de phase. Antenna Magus ne procède à aucun ajustement de la disposition du réseau, de façon à atteindre des objectifs électriques précis. Ainsi, les utilisateurs peuvent évaluer une disposition de réseau personnalisée à l'aide des routines d'Antenna Magus. Le rayon du réseau se trouve dans le plan X-Y, tandis que la hauteur s'étend dans la direction Z.
Physiquement, il est possible de définir le nombre d'éléments le long de la circonférence (arc) et le long de la hauteur, le rayon, la plage angulaire et l'espacement des éléments le long de la hauteur du réseau. Électriquement, il est possible de définir le décalage de phase incrémentiel dans la direction radiale et de la hauteur.
Spécification directe de la disposition
Cet algorithme permet de spécifier directement le réseau et son excitation. Antenna Magus ne procède à aucun ajustement de la disposition du réseau, de façon à atteindre des objectifs électriques précis. Ainsi, les utilisateurs peuvent évaluer une disposition de réseau personnalisée à l'aide des routines d'Antenna Magus. Les éléments du réseau sont disposés dans le plan X-Y et centrés sur l'axe Z.
Les utilisateurs peuvent spécifier le nombre et l'espacement des éléments, ainsi que la méthode d'espacement dans les directions X et Y, respectivement. Ils peuvent sélectionner l'apodisation de l'excitation parmi les méthodes suivantes : excitation égale [Uniforme], niveau de lobe latéral uniforme [Dolph-Chebyshev] et premiers lobes latéraux uniformes [Villeneuve]. Il est ensuite possible de spécifier le niveau et le nombre des lobes latéraux, le cas échéant. L'excitation par élément est le produit de deux excitations de réseau linéaires, l'une le long de l'axe X et l'autre le long de l'axe Y, pour un réseau rectangulaire. Un sous-ensemble est extrait de cette distribution d'excitation pour le réseau triangulaire. La spécification des lobes latéraux n'est pas garantie, car la disposition n'est pas ajustée pour atteindre ces objectifs.
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