Une antenne est un dispositif spécialisé qui peut émettre une certaine quantité d'énergie dans une direction particulière pour une meilleure transmission de sortie. Pour une sortie plus efficace, quelques éléments d'antenne supplémentaires sont ajoutés, appelés réseaux d'antennes. Une seule antenne a une bonne directivité mais échoue quelque peu dans la transmission du signal au récepteur avec des pertes, de sorte qu'un réseau d'antennes est utilisé. Ainsi, dans de nombreuses applications, nous avons besoin antennes avec des caractéristiques de directive extrêmement élevées qui peuvent être améliorées en augmentant la taille électrique de l'antenne. Augmenter la dimension de l'antenne sans augmenter la taille des éléments individuels consiste à former des éléments de réseau d'antennes. Cet article donne un aperçu de réseau d'antennes – les types et leur fonctionnement avec les applications.
Qu'est-ce qu'un réseau d'antennes ?
Une définition de réseau d'antennes est ; un groupe d'antennes qui sont agencées pour former une seule antenne pour générer des diagrammes de rayonnement mais qui ne sont pas générés par des antennes individuelles. Ainsi, un ensemble d'antennes fonctionnera ensemble pour transmettre ou recevoir des signaux radio. La conception et la maintenance de cette antenne sont rentables car chaque antenne est plus petite. Le schéma du réseau d'antennes est illustré ci-dessous.
Pour le réseau d'antennes, un espacement et une phase appropriés doivent être donnés lors de la configuration. Une fois que les antennes transmettent un signal sur une très longue distance, il faut qu'elles possèdent un gain directif élevé car le signal se déforme et se déforme lors de la transmission d'une extrémité à l'autre. Bien qu'une seule antenne transmette avec une bonne directivité, elle ne parvient pas à transmettre un signal de l'émetteur au récepteur sans pertes. C'est donc la principale raison d'utiliser le réseau d'antennes.
Conception d'antenne réseau
Un réseau d'antennes est conçu en agençant plusieurs antennes pour former un seul système afin de fournir un gain directif élevé. Les antennes du réseau doivent être espacées correctement et dans la phase appropriée afin que la contribution indépendante de chaque antenne de l'arrangement dans la même direction s'additionne alors qu'elle s'annule au repos dans toutes les autres directions. Ce type de disposition améliore la directivité du système. Une fois que toutes les antennes d'un système sont disposées en ligne droite, on parle de réseau d'antennes linéaires.
Réseau d'antennes fonctionnant
Un réseau d'antennes est un ensemble de divers éléments d'antenne. En général, un réseau multi-éléments utilise une antenne dipôle demi-onde. Cette antenne a un diagramme de rayonnement omnidirectionnel afin que les ondes soient émises au-dessus d'un grand angle. Pour améliorer la capacité de ces antennes à émettre en particulier dans une seule direction, ces antennes sont simplement disposées sous forme de réseau avec un espacement approprié. Ces réseaux sont simultanément excités en fournissant du courant par phase appropriée.
Généralement dans un réseau d'antennes, les courants à l'intérieur des différents éléments d'antenne sont en phase s'ils atteignent la valeur la plus élevée en circulant dans une direction similaire en même temps. Ainsi, une fois que les éléments d'antenne sont alimentés avec la phase appropriée de chaque élément du réseau, les ondes sphériques sont superposées en raison des interférences et génèrent une onde radio. Ici, dans le système, l'interférence peut être soit constructive (ou) destructive et dépend entièrement des ondes rayonnées par les éléments.
De ce fait, si les ondes émises par les éléments d'antenne sont en phase, elles s'additionnent utilement, de sorte que cela augmente la puissance rayonnée. Alors que si les ondes émises par les éléments individuels ne sont pas en phase, elles s'ajoutent de manière destructive pour s'annuler. Cela peut donc entraîner une diminution de la puissance rayonnée.
Ainsi, les rayonnements émis par les éléments du réseau sont en phase et s'additionnent pour fournir un faisceau directionnel qui a une force maximale afin qu'il puisse parcourir de très longues distances. Ainsi, le diagramme de rayonnement fourni par un réseau d'antennes a un lobe principal qui spécifie un faisceau puissant dans une seule direction. Lorsque le nombre d'éléments dans le réseau est augmenté, le lobe principal devient plus étroit et des lobes latéraux plus petits spécifient une augmentation du gain fourni par l'antenne.
Types d'antennes réseau
Les antennes réseau sont classées en quatre types de réseau d'antennes latérales, à tir en bout, colinéaires et parasites, chaque type étant décrit ci-dessous.
Réseau d'antennes larges
L'agencement du réseau d'antennes latérales est illustré ci-dessous où divers éléments identiques sont disposés parallèlement le long de la ligne axiale de l'antenne. Dans ce type d'arrangement, les éléments sont disposés horizontalement à une distance équivalente les uns des autres et chaque élément est alimenté par un courant de phase et d'amplitude similaires.
Chaque fois que les éléments de cet agencement sont alimentés, un rayonnement maximal sera émis depuis le côté large, ce qui signifie la direction normale à l'axe du réseau, tandis qu'une certaine quantité de rayonnement sera émise depuis les autres directions. Ainsi, il fournit un diagramme de rayonnement bidirectionnel car il rayonne dans les deux directions le long du côté large. Par conséquent, dans cet agencement, la direction du principe de rayonnement est commune à l'axe du réseau et au plan de position de l'élément. Le diagramme de rayonnement du réseau d'antennes latérales est illustré ci-dessous.
Le diagramme de rayonnement du réseau d'antennes latérales est vertical car l'alignement de l'élément est horizontal.
Si nous voulons changer le diagramme de rayonnement de bidirectionnel à unidirectionnel, un réseau similaire doit être disposé à une distance λ/4 derrière ce réseau d'antennes et exciter le réseau de répliques à travers un courant ayant une avance de phase de 90°. Habituellement, le nombre d'éléments dans cet agencement dépend de l'espace disponible avec le besoin de coût et de largeur de faisceau, tandis que la longueur du réseau est comprise entre 2 λ et 10 λ. Généralement, ces réseaux d'antennes sont utilisés dans les systèmes de diffusion outre-mer.
Réseau d'antennes End-Fire
Un agencement de réseau d'antennes à tir en bout est le même que les éléments de l'agencement de bord, mais la principale différence entre ces deux configurations est le mode d'excitation. Dans cette disposition, les éléments sont généralement alimentés en déphasage de 180°, alors qu'en disposition bordée chaque élément est alimenté par le courant d'une phase similaire. Dans cet agencement, le rayonnement maximal est atteint le long de l'axe du réseau.
Ainsi, afin d'obtenir un diagramme de rayonnement unidirectionnel, cet agencement complet d'éléments identiques est simplement alimenté avec un courant d'amplitude équivalente, cependant, la phase change continuellement le long de la ligne. Ainsi, on peut affirmer qu'un réseau à tir en bout génère un diagramme de rayonnement unidirectionnel par le rayonnement le plus élevé se produisant à travers l'axe du réseau d'antennes.
Dans le diagramme de diagramme de rayonnement ci-dessus, la distance principale entre les éléments dans cet agencement est normalement comprise comme λ/4 (ou) 3λ/4. Ces matrices sont donc les plus fréquemment utilisées dans les communications point à point et conviennent aux gammes de fréquences hautes, moyennes et basses.
Réseau colinéaire
Dans un réseau colinéaire, les éléments d'antenne sont simplement disposés sur une seule ligne d'une extrémité à l'autre, c'est-à-dire les uns après les autres. Cet agencement peut donc être d'orientation horizontale ou verticale. Le réseau colinéaire avec une disposition horizontale est illustré ci-dessous.
Pour tous les éléments d'antenne, l'excitation est fournie par des courants de même phase et amplitude à tous les éléments. Semblable à un réseau large, cela fournit également un rayonnement dans la direction normale à l'axe du réseau d'antennes. Ainsi, le diagramme de rayonnement du réseau colinéaire est quelque peu lié au réseau d'antennes latérales.
Cet agencement offre simplement le gain le plus élevé chaque fois que les éléments sont espacés de 0,3 à 0,5 λ, mais cela peut entraîner des problèmes de construction et d'alimentation dans le réseau d'antennes. Ainsi, les éléments sont disposés plus près les uns des autres.
Le diagramme de rayonnement du réseau colinéaire est illustré ci-dessus. Il est à noter ici qu'avec une augmentation de la longueur du réseau, la directivité augmente également. Généralement, un réseau colinéaire à deux éléments est généralement utilisé car il prend en charge le fonctionnement multibande, mais parfois, certaines applications utilisent une combinaison de réseaux larges, latéraux et colinéaires, car cela améliore la directivité et le gain à une plage très élevée.
Réseau parasite
Les réseaux à plusieurs éléments, comme les éléments d'antenne parasites, sont disposés de manière parasitaire, ce qui fournit un gain directionnel maximum sans alimenter chaque élément du réseau. Ce type d'agencement aide simplement à résoudre le problème de la ligne d'alimentation en ne fournissant pas d'excitation directe à chaque élément du réseau d'antennes. La disposition des antennes parasites est illustrée ci-dessous.
Les éléments qui ne sont pas alimentés directement sont appelés éléments parasites et tirent simplement leur puissance du rayonnement émis par l'élément entraîné présent à proximité. De ce fait, des éléments parasites sont activés par couplage électromagnétique puisque l'élément moteur est à proximité.
Les éléments parasites du réseau d'antennes ne sont pas directement excités mais dépendent de l'excitation délivrée à l'élément d'entraînement. Ainsi, le courant induit dans l'élément parasite causé par l'élément entraîné est déterminé par la distance entre ces deux éléments et leur réglage.
Ainsi, un diagramme de rayonnement unidirectionnel est produit avec une distance de séparation « λ/4 » et une différence de phase de 90 ° entre les éléments moteurs et parasites. Ainsi, le diagramme de rayonnement de ce réseau est simplement créé par un réflecteur disposé après l'élément d'entraînement, qui comprend des ondes rétro-réfléchies vers l'onde directe. La gamme de fréquences pour ces types de réseaux d'antennes s'étend de 100 à 1000 MHz.
Qu'est-ce que le gain du réseau d'antennes ?
Le gain du réseau d'antennes peut être défini comme le rapport de l'intensité dans une direction spécifiée à l'intensité du rayonnement obtenu si une puissance similaire est rayonnée avec un seul radiateur isotrope.
A quoi sert un réseau d'antennes ?
Le but d'un réseau d'antennes est de transmettre/recevoir des ondes radio en fonctionnant comme une seule antenne.
Qu'est-ce qu'un bon gain d'antenne ?
Le bon gain de l'antenne est de 3 dB, 6 dB, etc.
Qu'est-ce qu'un réseau dans une antenne ?
Le réseau d'une antenne est un groupe d'antennes qui sont connectées pour former une seule antenne.
Quel est le facteur de réseau d'un réseau d'antennes ?
Un facteur de réseau d'antennes est fonction des positions de l'antenne dans le réseau et des poids utilisés. Ainsi, ce facteur peut modifier considérablement les propriétés de directivité de l'élément d'antenne particulier. Ce phénomène est donc principalement observé une fois les antennes connectées entre elles.
Avantages et inconvénients
Avantages du réseau d'antennes inclure les éléments suivants.
- La puissance du signal augmente très fortement.
- Une directivité élevée peut être obtenue.
- La taille des lobes mineurs est considérablement réduite.
- L'obtention d'un rapport S/B élevé est possible.
- Des gains importants peuvent être obtenus.
- Le gaspillage d'énergie est réduit.
- Obtenir de meilleurs résultats est possible.
- La conception du réseau d'antennes prend simplement en charge les meilleures performances de l'antenne.
Les inconvénients du réseau d'antennes sont les suivants.
- Les réseaux d'antennes coûtent cher.
- Les pertes résistives seront augmentées.
- Il nécessite un entretien élevé.
- Le montage est difficile.
- Il occupe un immense espace extérieur.
Applications
Les applications de réseau d'antennes incluent les suivantes.
- Un réseau d'antennes est très utile pour augmenter le gain global, augmenter le SINR (rapport signal sur interférence plus bruit), annuler les interférences, fournir une réception en diversité, déplacer le réseau dans une direction particulière, mesurer l'arrivée de la direction des signaux entrants, etc.
- Le réseau d'antennes est utilisé dans le sans fil, militaire radar , et communication par satellite .
- Ceux-ci sont utilisés dans l'observation de l'astronomie.
- Celles-ci sont principalement applicables aux communications longue distance et également aux communications mobiles.
- Ceux-ci sont utilisés partout où une puissance de signal élevée est requise pour la transmission et la réception longue distance.
Ainsi, ceci est un aperçu de l'antenne tableaux - travailler avec des applications. Un réseau d'antennes utilise simplement plusieurs antennes pour capturer et transmettre des signaux dans différentes directions. Ainsi, le réseau d'antennes est principalement utilisé pour augmenter la qualité et la portée de notre signal. Voici une question pour vous, quelle est la fonction d'une antenne ?
