مقدمه
آرایه های آنتنی بطور گسترده در بسیاری از سیستمهای عملی راداری جهت بدست آوردن بهره بیشتر و بهبود توانایی پرتویابی بکاربرده میشوند. در بسیاری از کاربردهای آرایه، الگوریتم های پردازش سیگنال معمولاً فرض میکنند که سیگنال و آنتن از لحاظ تداخل و اثرگذاری برهم، از یکدیگر مستقل هستند. این فرض زمانیکه عناصر آرایه به هم نزدیک هستند فرض درستی نیست و عناصر آرایه اثر نامطلوبی به نام اثر تزویج متقابل بر روی عملکرد هم میگذارند.
تزویج متقابل یک پدیده الکترومغناطیس است که در بسیاری از آرایههای آنتنی وجود دارد. در اکثر موارد تزویج متقابل برروی عملکرد آنتن تأثیر مخرب دارد، با این حال مواردی وجود دارد که حضور این اثر میتواند مفید باشد. بدلیل اثرات مختلف تزویج متقابل، این پدیده حجم زیادی از تحقیقات را جهت مطالعه درمورد علت وقوع آن و روشهای جبران آن به خود اختصاص داده است. اثر تزویج متقابل در حوزههای متفاوتی بسط یافته است، هم در کاربرد های مرسوم آنتنها و هم در حوزه کاربردهای جدید از جمله سیستمهای چند ورودی چند خروجی (MIMO)، سیستمهای دایورسیتی، تصویربرداری پزشکی و سیستمهای سوناری و راداری. طی چند سال گذشته روشهای بسیاری برای بررسی مسئله تزویج متقابل مطرح شده است و راهحلهای بسیاری نیز برای حل آن ارائه شده است. روند کاهش اندازه فرستنده و گیرندههای رادیویی موجب پیدایش آنتنهای سایز کوچک در سالهای اخیر شده است. این مسئله مطالعه بر روی اثر تزویج متقابل را از نظر اهمیت در الویت قرار داده است[1].
تزویج متقابل یک مفهوم نسبتاً کلی است که به روشهای مختلفی میتوان آن را درک کرد. عمومیترین تعریف تزویج متقابل مربوط به فرآیندی است که از طریق آن مشخصههای یک تشعشعکننده، بویژه امپدانس ورودی و پترن تشعشعی آن، هنگامیکه شیء دیگری در حوزه میدان نزدیک آن قرار داده میشود، دچار تغییر میگردد. این شیء میتواند یک آنتن و یا حتی پایه نگهدارنده آنتن باشد. بهرحال تعیین حداقل فاصله که در آن بتوان از اثر تزویج متقابل صرفنظر کرد مشکل است. بطورکلی این فاصله برحسب طول موج بیان میشود. اشیایی که در خارج از محدوده میدان نزدیک قراردارند نیز دارای اثر تزویج متقابل هستند که اثرات آنها از راههای گوناگون همچون روش "با کمک اشعه ردیابی" و یا "روشهای پراکندگی چندتایی" قابل محاسبه است. شیءای که در میدان نزدیک آنتن قرار دارد میتواند با جذب اندکی از توان تشعشعی، پترن و نیز امپدانس ورودی آنتن را تغییر دهد. این پدیده به علت تغییر در توزیع جریان الکتریکی و مغناطیسی سطحی آنتن و نیز پیدایش جریان روی شیء بوجودمیآید. هردو این تغییرات در توزیع جریان را میتوان مقدمهای برای شرای مرزی جدید اعمال شده توسط شیء درنظر گرفت. بطورخاص اگر شیء موردنظر یک تشعشعکننده باشد، اثر تزویج متقابل خیلی شدیدتر خواهد بود و پترن و امپدانس سیستم نسبت به زمانیکه آنتن بصورت ایزوله و تک آنتن است خیلی متفاوت میشود. اگر آرایهای از تشعشعکنندهها داشته باشیم میتوان ضریب تزویج را برحسب ماتریسهای امپدانس، اندوکتانس و یا S- پارامتر تعریف کرد. باید توجه داشت که تمام اثرات تزویج متقابل را نمیتوان بتنهایی با این ماتریسها نشان داد[2].
در حالت فرستندگی، سیگنال ارسالی توسط یکی از عناصر آرایه، توسط عنصر دیگر آرایه دریافت خواهد شد و دوباره منتشر میشود و درنتیجه سیگنال ارسالی نهایی، تنها حاصل از مجموع سیگنالهای ارسالی توسط تکتک آنتنها بصورت منفرد نیست بلکه سیگنالی که توسط هر عنصر آرایه دریافت و دوباره انتشار یافته نیز در آن اثر میگذارد. بطور مشابه در حالت گیرندگی نیز، موج الکترومغناطیس، ابتدا دریافت شده و سپس یک جریان القایی روی هر یک از عناصر آرایه ایجاد میشود. جریان القایی تولید شده یک میدان الکترومغناطیسی منتشر میکند که توسط هر یک از عناصر آرایه دریافت میشود. جبهه موج سیگنال ورودی توسط این میدان منتشر شده تضعیف می شود. در هر دو حالت گیرندگی و فرستندگی تداخل بین عناصر آرایه جبهه موج را تضعیف می کند. این اثر به عنوان تزویج متقابل شناخته میشود و معمولاً به عنوان یک ناهنجاری که عملکرد الگوریتمهای پردازش سیگنال آرایه را کاهش میدهد در نظرگرفته میشود.
طی سالها وجود اثر تزویج متقابل در آرایههای آنتنی بخوبی شناخته شده است و مطالعات گستردهای در راستای کاهش و یا جبران همچین اثر نامطلوبی صورت گرفته است. گوپتا و کسینسکی[3]، یک روش تئوری مداری مبتنی بر استفاده از امپدانس متقابل مرسوم (CMI) را برای تحلیل اثر تزویج متقابل آنتن بکار بردند. این روش، روش امپدانس متقابل مرسوم (CMIM)، رایج ترین روش برای تحلیل تزویج متقابل شده است بطوریکه CMIها بسادگی، بطور مستقیم اندازهگیری میشوند و یا بطور غیرمستقیم از طریق اندازهگیری S- پارامتر تعیین میشوند. بعدها Yeh و همکارانش در [4]، CMIM را جهت برطرف کردن اثر تزویج بر ولتاژ اندازهگیری شده از خروجی آنتن در آرایه آنتن گیرنده، برای تخمین زاویه ورود (DOA) بکار بردند.
تعداد صفحه: 32
با فرمت ورد و با قابلیت ویرایش
دانلود تحقیق جالب تزویج متقابل در آرایه های آنتنی