Imágenes del sistema de antena Phase Arena

Los sistemas de antenas de escenario están al borde de la ubicuidad. Ahora vemos sistemas de antenas de entrada múltiple con entrada múltiple (MIMO) en enrutadores WiFi. Pronto, los sistemas de radar meteorológico de matriz en fase ayudarán a predecir el clima y a mantener los viajes aéreos, y las estaciones base de matriz en fase serán la columna vertebral de 5G, que es la próxima generación de comunicación de datos inalámbrica. Pero, ¿qué es un sistema de escenario de antenas? ¿Cómo trabajan? Con la ayuda de 1024 LED te lo mostraremos.

Es bueno revisar primero qué se utilizó, es decir, antena tecnológica, es decir, tecnología de tecnología en el pasado, dónde está hoy y hacia dónde se dirige, luego le mostraremos cómo funciona.

El complejo industrial militar: pioneros en la tecnología Phase Spider

La tecnología de tabla de fases se inició para aplicaciones militares. La velocidad cada vez mayor de los aviones y los suministros después de la Segunda Guerra Mundial impulsó la demanda de barrido de antenas de segundos a milisegundos.

Los primeros sistemas de radar de escenario a gran escala fueron el FPS-85, que se utiliza para detectar y rastrear objetos espaciales que, por su naturaleza, se mueven rápidamente.

Otros ejemplos icónicos de tecnología de radar de escenario incluyen el radar de fase SPY-1, PAV PAWS y otros.

Los sistemas de antenas Phased Array se dieron cuenta por primera vez de un uso generalizado en aplicaciones militares.

El primer uso generalizado de la tecnología Phase Spider Radar para aplicaciones civiles:

Para gestionar los aumentos del tráfico aéreo y consolidar muchas infraestructuras de radio antiguas existentes, incluida la mayoría de los tipos de radares primarios de control de tráfico aéreo y radares meteorológicos, se está desarrollando el sistema de radar de escenario multifuncional (MPAR) y pronto se lanzarán prototipos. Este se convertirá en uno de los primeros (probablemente los primeros) despliegues civiles a gran escala de tecnologías de radar de escenario.

El sistema de radar de mesa de fases MPAR, para el control meteorológico y del tráfico aéreo.

Más ancho inalámbrico para sus teléfonos móviles

La clave para la quinta generación de sistemas inalámbricos (5G) es el uso de la tecnología de etapa de arantina, donde los dispositivos inalámbricos individuales serán rastreados por haces transmitidos / recibidos desde la estación base, lo que permite anchos de banda de datos más grandes que se discretizan en haces de microondas individuales.

Muchos enrutadores WiFi ahora usan arreglos de antenas de múltiples entradas y salidas múltiples (MIMO) para reducir la pérdida de señal en múltiples direcciones, que se está volviendo cada vez más problemática a medida que aumentan las velocidades de datos.

¿Cómo funcionan los sistemas de antenas de los establecimientos?

¿Cómo se crea un "haz de energía de microondas" y se dirige su receptor al punto exacto del espacio?

Sintetizar un haz enfocado de radiación de microondas con un conjunto de elementos alimentados por la misma señal de microondas donde cada elemento se controla de forma independiente en fase.

Aquí se presenta un gran tutorial, pero la clave es que si proporcionamos un conjunto de elementos de antena con la misma señal de microondas, podemos usar estos elementos para dirigir (o conducir como se le llama a menudo) un haz de microondas en cualquier lugar del espacio. Esta transmisión de haz se logra mediante el uso de un cambiador de fase (o su equivalente) en serie con cada elemento de antena.

Para hacer que la explicación anterior sea más interesante y comprensible, mis amigos del Laboratorio Lincoln del MIT crearon esta visualización en vivo de cómo funcionan las matrices de antenas (que se mostró recientemente en el Simposio Internacional IEEE 2016 sobre Tecnología y Sistemas de Fijación de Fases). ¡Es casi como si se pusiera un par de "vasos de microondas" y mirara el conjunto de antenas!

Demostrador Phased Array del MIT Lincoln Laboratory, que se muestra en el IEEE Intl. Simposio sobre tecnología y sistemas Phased Array.

Un duplicado de plexiglás de un sistema de antena de escenario eficaz construido por MIT / LL llena los LED NEO Pixel. Cada elemento de la antena está iluminado por dos píxeles NEO, donde se trata de una matriz de escenario de dos polarización que utiliza un LED para la polarización vertical y otro para la horizontal.

El color de cada NEO Pixel se asigna a una fase de lo que debe ser su respectivo elemento de antena para proyectar un haz de energía de microondas en cualquier dirección y este patrón de moda se presenta desde la pantalla plana junto a la mesa.

El brillo de cada LED es proporcional a la potencia de emisión de su respectivo elemento de antena. La matriz admite una amplia gama para sintetizar patrones de lóbulos laterales bajos y muchos regímenes de matriz de gama alta.

Con este sistema visual, puede mover manualmente el haz de la antena con un joystick y observar los patrones iluminados y los cambios de los haces en tiempo real, lo que proporciona una comprensión inmediata e intuitiva de los haces de control de la matriz de fase y los patrones de trabajo. ¡Todo maravilloso!

Resumen

Los sistemas de antenas de escenario desempeñarán un papel central en nuestra vida moderna al facilitar mayores anchos de banda inalámbricos, hacer que los viajes en avión sean más seguros y la previsión meteorológica más precisa. Representaciones convincentes como la que se muestra aquí facilitarán una amplia comprensión de las técnicas de antenas modernas y electromagnéticas.

  • ALINOME el A dice:

    802.11ac NO funciona igual que las enormes matrices de radares militares, realmente no puede rastrear un dispositivo como una matriz 2-D planificada, solo maneja la función de salida de alguna manera, que (supuestamente *) da la mejor ganancia ...

    * debido al bajo número de elementos y al entorno impredecible alrededor de las antenas, la agrupación es bastante aleatoria y, por lo tanto, no siempre es óptima

    si una imagen vale 1000 palabras ...
    http://www.radartutorial.eu/06.antennas/pic/if3.gif

    • Paul dice:

      Este gif> la publicación

      • Cierto dice:

        Esta imagen es del primer enlace en "¿Cómo funcionan los sistemas de antenas de matriz?"

    • Lobo dice:

      +1

    • Robert Martin dice:

      Ahora solo necesito un gif que explique cómo usan las señales devueltas. Esa es la parte de la antena de matriz de fase que todavía no entiendo.

      • jcamdr dice:

        Básicamente y muy simplificado, el sistema correlaciona la señal entre cada receptor dentro de una ventana de tiempo, tratando de encontrar la misma señal con solo un desfase de fase entre una señal recibida adyacente. El desplazamiento de fase contiene información sobre la dirección de la señal entrante. Se pueden rastrear simultáneamente múltiples señales de diferentes direcciones. El proceso requiere mucha potencia informática, especialmente para obtener resultados rápidos en tiempo real.

      • Hubert dice:

        https://en.wikipedia.org/wiki/Reciprocity_(electromagnetismo)

      • BrilaBluJim dice:

        La versión corta: las antenas son básicamente bidireccionales. Así como un generador también funciona como motor, una antena transmisora ​​actúa como antena receptora. Básicamente, si cambia de fase las señales recibidas al igual que lo hace con la señal de transmisión, las señales provenientes de la dirección en la que tiene la antena "apuntada" se reforzarán entre sí, mientras que las señales de otras direcciones se cancelarán entre sí cuando agregue todas las señales. ellos. los elementos se movieron juntos.

        • Doug dice:

          No todas las antenas son bidireccionales, mientras que algunos arreglos radiantes de fase pueden ser bidireccionales, la mayoría no lo son. ¿Quizás reciprocidad, como se aplica a las antenas de radio, es el término que está buscando?

          • BrilaBluJim dice:

            De hecho, traté de EVITAR la palabra reciprocidad, ya que generalmente necesita más explicaciones. Pero ahora veo que "bidireccional" fue una opción aún más pobre debido a la ambigüedad.

      • bereket ketema dice:

        ¿qué?

    • sadrummer06 dice:

      ¡Este gif ayudó mucho! +1

      • ALINOME el A dice:

        Hizo lo mismo por mí hace años, asumí que podría hacer lo mismo por los demás: D
        entre otras cosas, hay información más útil en el sitio web.

    • NoseyNick dice:

      Yo diría que esto NO es diferente, es lo mismo, basta con mirarlo en otro eje.

  • Ostraco dice:

    Últimas Noticias de la Electrónica

    He notado que la mayoría de las rupturas de código con arreglos de escenario involucran un sonido que refleja un grado de dificultad y economía. Sigue siendo divertido de jugar.

    • ALINOME el A dice:

      Esto es lo que sucede cuando no necesita uno, sino varios módulos de microondas, cada uno de los cuales no contiene exactamente piezas baratas ... sería bueno tener algunos circuitos integrados baratos para al menos módulos T / R del grupo C: D

      Pero el verdadero error es que con matrices 2-D, el cálculo de elementos crece exponencialmente 🙁

      • Rando Calrisian dice:

        Apostaría a que el cálculo de elementos crece geométricamente.

      • BrilaBluJim dice:

        Se escala como el cuadrado del cuadrado del tamaño. Sin embargo, hay algo de ayuda aquí: cuando se desarrollaron sistemas como PAVE PAWS y el FPS-85, por supuesto, uno de los problemas fue el gasto de miles de elementos separados, tanto en el costo inicial como en el mantenimiento. Lo que los diseñadores han notado, sin embargo, es que puede dejar muchos de los elementos fuera de la matriz sin afectar la resolución angular de la antena. (Hay una disminución en las ganancias, pero la resolución fue la razón principal por la que las tablas tenían que ser tan GRANDES). Para ocultar este importante descubrimiento y la investigación que determinó QUÉ elementos son menos importantes, las extensas antenas de los militares parecen tener todas las posiciones. . habitados, pero sólo la mitad son elementos activos.

        • RW versión 0.0.2 dice:

          Solo tienes que leer un poco sobre radioastronomía para llenar los vacíos.

  • hakeduko dice:

    Recuerdo estar sentado en una reunión sugiriendo el radar NSSL a un ingeniero de sistemas de la FAA para apoyar ADS-B si falla. Trabajé con el procesamiento de señales de entrada para la matriz (TEP) que se encuentra en Oklahoma. Hay algunas buenas sinergias que pueden ocurrir si implementamos Aegis en todo el país. Estoy seguro de que a Europa le encantaría tenerlos;)
    La aviación llega a la separación y si pudiéramos separar las aeronaves con menos de las 5 millas por cada 1000 pies de esferoide, podríamos atraer más tráfico hacia el cielo. Los radares antiguos tienen un barrido que dicta ese volumen, porque puedes cubrir esa distancia entre señales. La tabla de fases es inmediata.

    • Ostraco dice:

      https://news.usni.org/2016/05/12/12/aegis-ashore-site-in-romania-declared-operational

      Rumania tiene la suya propia.

      • Andrei Cociuba dice:

        sin embargo, no se utiliza para vuelos aéreos comerciales.

        se supone que rastrea otro tipo de objeto volador, pero sí, tenemos uno.

        Desafortunadamente, el Los resultados de las elecciones parlamentarias locales nos hacen retroceder 10 años en el pensamiento cooperativo y 10 años en el lavado de dinero y las plagas.

        no hay oportunidad de utilizarlo para fines comerciales en el futuro previsible.

  • cuarenta y dos dice:

    Los parlantes de tableta enfocados funcionan de manera similar. Mira Dakota Audio y Renkus Heinz.

  • Hershel chorro dice:

    ¡MIMO! = Matriz en fase.
    http://www.nutaq.com/blog/mimo-radar-and-phased-array-radar

    • BrilaBluJim dice:

      Gracias por esa comprensión. ¡Buena suerte para encontrar una manera de demostrar ESO visualmente!

  • Cólera nano dice:

    Ah, dijiste un árbol.

  • Dan dice:

    Está bien, entonces realmente necesitan implementar una pantalla holográfica digital para imitar completamente cómo funciona en las frecuencias visibles, pero la gente aún no lo entendería.

  • BrilaBluJim dice:

    Tranquilo, Francis.

    Sí, una prueba más eficaz sería un conjunto de solenoides colocados sobre la superficie de una piscina de agua, sumergiéndose en el agua a intervalos de tiempo. PERO, esto mostraría solo una matriz unidimensional (como el gif anterior).

    Por favor, ofrezca una manifestación de mesa bidimensional efectiva.

    • BrilaBluJim dice:

      (https://www.youtube.com/watch?v=0OnpkDWbeJs)

  • Un dron dice:

    AESA (tabla activa escaneada electrónicamente). Los radares AESA modernos utilizan elementos de radio activos miniaturizados con control integrado de frecuencia / fase / amplitud, enfriamiento y amplificador de potencia basado en nitruro de galio (GaN) linealizado de prepresentación adaptativa. Las AESA emergentes cumplirán la normativa, no serán planas. Esto permitirá que los dispositivos actúen como contramedidas electrónicas adaptativas además de los radares de búsqueda, objetivo y navegación. Estas cosas cuestan mucho de diseñar y construir, especialmente en un entorno de seguridad seccional. Pero o pagas el dinero, ¡o pierdes la guerra! Es su elección el Sr. y la Sra. Contribuyente (de los cuales yo soy uno).

    • ALINOME el A dice:

      Es bastante interesante que los rusos sigan usando tablas pasivas incluso en cosas nuevas y parezcan estar contentos con ellas ... (y la OTAN todavía parece temer sin mérito a los radares que llaman inferiores)

      Si su radar es 20 veces más caro, pero no 20 veces más bueno, no es necesariamente mejor, porque más radares con peor rendimiento generalmente serán mejores que 1.

  • Doug dice:

    Creo que no tengo una visualización en mi mente sobre los patrones de radiación de las matrices de antenas de escenario al leer el texto, pero no lo veo en este video. Tal vez si estoy en la pantalla y estoy detrás de ella. Lo que parece estar más allá de mí es cómo el sistema entiende los reflejos de las matrices de la matriz.

  • JohnU dice:

    discretizado?

  • Ren dice:

    Creo que este sistema precede al FPS-85
    https://en.wikipedia.org/wiki/GE_AN/FPQ-16_Enhanced_Perimeter_Acquisition_Radar_Attack_Characterization_System

  • Galane dice:

    Por lo tanto, las antenas de mesa de 3 o 4 fases en una torre telefónica deberían proporcionar una mejor cobertura con menos o ningún punto muerto o débil.

    ¿Qué más se puede hacer con esto? Localice con mayor precisión teléfonos móviles.

    Actualmente, con una sola torre, se puede derivar una ubicación aproximada a partir de la dirección de las antenas utilizadas en una torre y la intensidad de la señal. Esto puede alcanzar una dirección hacia el teléfono, en algún lugar dentro del ángulo del haz, y una distancia de mucha menos precisión.

    Si la llamada telefónica pasa de una torre a la siguiente, se pueden derivar factores como la velocidad de viaje. Conociendo la hora exacta de la transmisión, la triangulación de la ubicación puede ser mucho más precisa.

    Agregue una tercera torre y su ubicación se puede clavar a unos pocos metros o incluso más cerca. Si ha dejado su GPS y los servicios de ubicación, se entrega su ubicación bastante precisa, por lo que con las órdenes judiciales correctas, la policía puede llegar a su ubicación sin tener que usar las torres telefónicas para triangular.

    Por eso es tan molesto en los programas de televisión que todavía tienen que mantener el teléfono el tiempo suficiente para rastrear la llamada. Configurados de antemano para estar conectados al sistema de telefonía móvil, tienen la ubicación casi al instante, tienen varias torres esperando y listas para informar sobre la hora y dirección de la señal telefónica recibida.

    Agregar un paquete formando antenas de mesa de fase que apunten radios directamente a los teléfonos y rastrearlas, rastrear un teléfono con todos los informes locales, incluso e-991, desactivado, será aún más fácil.

  • Lee Carraher dice:

    Es bueno ver que el camarógrafo de Cloverfield está trabajando ... pero sí, un video con distinción intestinal ha dañado una cámara sin el modo de estabilización de imagen.

  • Nick Sargeant dice:

    Si parte de la energía de cada elemento de la matriz de escenario es anulada por los elementos adyacentes (para la radiación extraaxial), ¿no es menos eficiente cuanto más lejos de la perpendicular al objetivo?

    • 12AU76L6GC dice:

      No. En el panorama general, todas las antenas de elementos múltiples funcionan por igual, ya sea que los látigos de ganancia colineales reflejen un panel o un plato o paneles de mesa de fase. En la inmersión profunda tienes un elemento que irradia un patrón típicamente toroidal. La radiación llega a casi todas partes. Se refleja en otras superficies, ya sea intencionalmente o no, y los reflejos tienen un rango completo de retardos de tiempo en todas las direcciones diferentes y algunos se alinean con la fase de la señal original y otros no. En lugares muy cercanos al elemento radiante hay caos. Pero te alejas bastante del elemento y el reflector y las señales adicionales se convierten en una onda plana donde la potencia de la reflexión se suma a la potencia de la onda de radio inicial. Esto produce una ganancia unidireccional solo en la dirección en la que las 2 señales permanecen en fase. En lugar de un reflector, puede utilizar varios elementos radiantes para lograr los mismos resultados. Si varía la fase de uno, puede indicar la dirección de la ganancia. Cualquier gráfico que muestre una direccionalidad que aparece en la superficie de la antena es completamente falso, porque la única señal unidireccional ocurre en el campo lejano, que es un factor de la frecuencia y el tamaño de la apertura de la antena. El campo lejano se define como el área donde todas las ondas se combinan en una onda plana con menos de 1/16 de diferencia de longitud de onda y puede ocurrir tan lejos como unos pocos cientos de sensaciones de la superficie de los elementos radiantes.

  • Robot dice:

    Este es un demostrador realmente asombroso y me recuerda las exhibiciones mejor proyectadas en los museos de ciencia. Espero que este termine uno.

Matías Jiménez
Matías Jiménez

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