從天線陣列方位角到智慧型天線波束成形基本原理一次看懂 | 台灣精品獎-歷屆得獎名單
![從天線陣列方位角到智慧型天線波束成形基本原理一次看懂](https://i.imgur.com/DERULla.jpg)
2020年8月7日—在行動通訊的領域,以發射端為例,波束成形(Beamforming)通常是利用訊號處理的技術結合多根天線產生一個具有指向性的波束,將波束集中在希望傳播的 ...
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在行動通訊的領域,以發射端為例,波束成形(Beamforming)通常是利用訊號處理的技術結合多根天線產生一個具有指向性的波束,將波束集中在希望傳播的方向,可以提升該方向訊號的能量並減少對其他方向用戶的干擾。
簡易的波束成形的運作是利用波束成形控制器控制每一根天線的輻射訊號的相位,使得多個輻射訊號在某些方向波幅相長干涉,在另一些方向則形成相消干涉。波束成形也可以使用在接收端,針對不同接收天線收到的訊號給予適當的相位控制再相加,可以增強來自於某方向的電波訊號,並抑制另一些方向的訊號。
認識天線陣列
天線是無線通訊的重要設備,它可以釋放電磁能量至自由空間(Free Space),也可以從空中接收射頻能量。
天線教科書裡有一個理論叫做互易定理(Reciprocity Theorem),此定理說明一根天線無論是作為發射還是接收,它的方向場型(Directional Pattern)是完全一樣的[1]。當然,真實世界會有其他的考量,例如調幅(AM)廣播的發射天線是75公尺(m)的巨型鐵塔,但收音機的接收天線卻簡單繞幾個金屬迴路即可。本文在往下的討論,不論發射還是接收,天線本體及其場型對發射或接收來說都是一樣的。
將多根性能相同的天線在空間適當的擺放,例如直線形、半圓形、正三角形等等,稱之為天線陣列(Antenna Array),再配合適當的控制訊號的振幅與相位,即可控制輻射場型的各項參數,例如主波束(Main Beam)的方向、波束寬度(Beam Width)與方向增益(Directivity)、旁波束的準位(Sidelobe Level)等等。
天線陣列產生的場型函數(Pattern Function)通常由兩個因數決定[1],一個稱作元件因子(Element Factor),另一個稱作陣列因子(Array Factor)。元件因子是單一天線的輻射場型(Radiation Pattern),陣列因子則跟兩個因素有關,一是陣列的幾何排列形狀,另一是對應個別天...
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