Di bidangantena array, beamforming, juga dikenal sebagai penyaringan spasial, adalah teknik pemrosesan sinyal yang digunakan untuk memancarkan dan menerima gelombang radio nirkabel atau gelombang suara secara terarah. Beamforming umumnya digunakan dalam sistem radar dan sonar, komunikasi nirkabel, akustik, dan peralatan biomedis. Biasanya, beamforming dan pemindaian berkas dilakukan dengan mengatur hubungan fase antara umpan dan setiap elemen susunan antena sehingga semua elemen memancarkan atau menerima sinyal dalam fase ke arah tertentu. Selama transmisi, beamformer mengontrol fase dan amplitudo relatif setiap sinyal pemancar untuk menciptakan pola interferensi konstruktif dan destruktif pada muka gelombang. Selama penerimaan, konfigurasi susunan sensor memprioritaskan penerimaan pola radiasi yang diinginkan.
Teknologi Beamforming
Beamforming adalah teknik yang digunakan untuk mengarahkan pola radiasi sinar ke arah yang diinginkan dengan respons tetap. Beamforming dan pemindaian sinarantenasusunan dapat dicapai melalui sistem pergeseran fasa atau sistem penundaan waktu.
Pergeseran Fase
Dalam sistem pita sempit, penundaan waktu juga disebut pergeseran fasa. Pada frekuensi radio (RF) atau frekuensi menengah (IF), pembentukan berkas dapat dicapai melalui pergeseran fasa dengan pemindah fasa ferit. Pada pita dasar, pergeseran fasa dapat dicapai melalui pemrosesan sinyal digital. Dalam operasi pita lebar, pembentukan berkas dengan penundaan waktu lebih disukai karena kebutuhan untuk membuat arah berkas utama invarian terhadap frekuensi.
RM-PA17731
RM-PA10145-30 (10-14,5 GHz)
Jeda waktu
Penundaan waktu dapat diterapkan dengan mengubah panjang saluran transmisi. Seperti halnya pergeseran fasa, penundaan waktu dapat diterapkan pada frekuensi radio (RF) atau frekuensi menengah (IF), dan penundaan waktu yang diterapkan dengan cara ini bekerja dengan baik pada rentang frekuensi yang luas. Namun, lebar pita larik pemindaian waktu dibatasi oleh lebar pita dipol dan jarak listrik antar dipol. Ketika frekuensi operasi meningkat, jarak listrik antar dipol juga meningkat, sehingga mengakibatkan penyempitan lebar berkas pada frekuensi tinggi. Ketika frekuensi meningkat lebih lanjut, pada akhirnya akan menyebabkan pembentukan lobus kisi. Dalam larik bertahap, lobus kisi akan muncul ketika arah pembentukan berkas melebihi nilai maksimum berkas utama. Fenomena ini menyebabkan kesalahan dalam distribusi berkas utama. Oleh karena itu, untuk menghindari lobus kisi, dipol antena harus memiliki jarak yang sesuai.
Berat
Vektor bobot adalah vektor kompleks yang komponen amplitudonya menentukan level lobus samping dan lebar berkas utama, sedangkan komponen fase menentukan sudut berkas utama dan posisi nol. Bobot fase untuk larik pita sempit diterapkan oleh penggeser fase.
RM-PA7087-43 (71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5GHz)
Desain Beamforming
Antena yang dapat beradaptasi dengan lingkungan RF dengan mengubah pola radiasinya disebut antena array fase aktif. Desain beamforming dapat mencakup array antena matriks Butler, matriks Blass, dan Wullenweber.
Matriks Butler
Matriks Butler menggabungkan jembatan 90° dengan penggeser fase untuk mencapai sektor cakupan selebar 360° jika desain osilator dan pola direktivitasnya sesuai. Setiap berkas dapat digunakan oleh pemancar atau penerima khusus, atau oleh satu pemancar atau penerima yang dikendalikan oleh sakelar RF. Dengan cara ini, Matriks Butler dapat digunakan untuk mengarahkan berkas array sirkular.
Matriks Brahs
Matriks Burras menggunakan saluran transmisi dan kopler arah untuk menerapkan beamforming tunda waktu untuk operasi pita lebar. Matriks Burras dapat dirancang sebagai beamformer sisi lebar, tetapi karena penggunaan terminasi resistif, rugi-ruginya lebih tinggi.
Susunan antena Woollenweber
Antena larik Woollenweber adalah antena larik melingkar yang digunakan untuk aplikasi penentuan arah pada pita frekuensi tinggi (HF). Antena larik jenis ini dapat menggunakan elemen omnidireksional maupun terarah, dengan jumlah elemen umumnya 30 hingga 100, dengan sepertiganya didedikasikan untuk membentuk berkas terarah secara berurutan. Setiap elemen terhubung ke perangkat radio yang dapat mengontrol pembobotan amplitudo pola antena larik melalui goniometer yang dapat memindai 360° tanpa mengubah karakteristik pola antena. Selain itu, antena larik membentuk berkas yang memancar keluar dari antena larik melalui penundaan waktu, sehingga mencapai operasi pita lebar.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang antena, silakan kunjungi:
Waktu posting: 07-Jun-2024
