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【IEEE WCET】WEBOK 4.3.7 Phased Arrays

IEEE WCETのテキストWEBOKをまとめていきます。

まずは得意分野であるアンテナ・電波伝搬の分野から。


A Guide to the Wireless Engineering Body of Knowledge (WEBOK)A Guide to the Wireless Engineering Body of Knowledge (WEBOK)
(2009/04/13)
IEEE Communications Society

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4 Radio Frequency Engineering, Propagation and Antennas
4.3 Antennas
4.3.7 Phased Arrays


アンテナのビームを走査する方法には機械的な方法と電気的な方法がある。

機械的に走査する方法では、アジマス(方位角)方向に回転する台座上の開口面アンテナを用いる。多くの場合はエレベーション(仰角)方向にも可動するようになっている。
電気的に走査するアンテナはフェーズドアレーアンテナまたは単にフェーズドアレーと呼ばれる。

一般的なフェーズドアレーは、規則的に配置された複数の同一のアンテナ素子から構成される。
リニアフェーズドアレーでは、アンテナ素子はλ/4からλ/2の等間隔で直線上に配置され、アンテナ素子が配列された方向のみ走査が可能である。
フラットパネル(2D)フェーズドアレーでは、各アンテナ素子が同一平面上において格子状に配列され、2次元的に走査が可能である。

フェーズドアレーにおいて、それぞれのアンテナ素子には異なった振幅と異なった位相の信号が給電される。
振幅でサイドローブの大きさを制御し、位相差でメインローブの方向を制御する。

各アンテナ素子の配置間隔の距離は重要なパラメータの1つである。
配置間隔が1波長を超えると、グレーディングローブ(メインローブとほぼ同レベルの不要なサイドローブ)を発生させてしまう。

アレイファクタは、フェーズドアレー全体の指向性において、振幅と位相差を選択することで決定される部分である。
各アンテナ素子が同一の場合は、全体の指向性は各アンテナの指向性のアレーファクタを掛け合わせることで得られる。
各アンテナ素子が異なる場合は、全体の指向性は各アンテナの遠方界の電界の重ね合わせで得られる。


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