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Dimostratore phased array

Figura 1: Dimostratore della funzionalità di un'antenna phased array

Figura 1: Dimostratore della funzionalità di un'antenna phased array

Dimostratore phased array

Il dimostratore phased array è un semplice dispositivo di formazione progettato per l'uso in classe. Con l'aiuto di questo dispositivo, è possibile dimostrare praticamente il funzionamento di un'antenna phased array.

Un oscillatore trasmette con minore potenza un gruppo di quattro antenne Yagi nello spazio libero in una banda di frequenza ISM (Industrial, Scientific and Medical band). In questo caso è stata scelta una frequenza compresa tra 2,40 – 2,48 GHz. La densità di flusso di potenza risultante delle antenne nello spazio può essere misurata con un analizzatore ad alta frequenza disponibile in commercio. In questo modo è possibile determinare la direzione della radiazione massima.

Un variatore di fase elettronico controllato da una tensione statica può modificare la fase di ogni singolo radiatore a 45, 90 o 135 gradi. In totale, ciò comporta una rotazione della direzione di irradiazione di circa 16 gradi a sinistra o (nell'altra posizione dell'interruttore) a destra. Il campo lontano dell'antenna inizia a una distanza di circa 3 – 4 metri. In questo caso, la radiazione misurata è ancora molto debole e si misura in microwatt per metro quadro. Per inciso, si può notare che la potenza ricevuta dall'analizzatore diminuisce con il quadrato della distanza (attenuazione di spazio libero). Se è stata individuata una direzione con la massima densità di potenza, è possibile cambiare la direzione di irradiazione utilizzando un interruttore a levetta, in modo che lo strumento non possa indicare alcun valore.

asse centrale
diagramma di irradiazione

Figura 2: Principio di rotazione del pattern d'antenna sul dimostratore phased array

asse centrale
diagramma di irradiazione

Figura 2: Principio di rotazione del pattern d'antenna sul dimostratore phased array

L'analizzatore commerciale ad alta frequenza utilizza un'antenna a banda larga calibrata. Con questa antenna è possibile misurare anche le radiazioni causate dai telefoni cellulari degli studenti. Per evitare che l'interferenza possa falsare il risultato della misura, per questo strumento è stata sviluppata un'antenna Yagi a banda stretta con elevata direttività. Tuttavia, questa antenna di misura aggiuntiva non è calibrata. Pertanto, i valori visualizzati dai misuratori possono essere confrontati solo come valori relativi tra loro.

La Figura 2 mostra il principio di rotazione: una delle antenne esterne non ha uno sfasamento e funge da riferimento. Se non agisce lo sfasamento, il segnale di somma viene visualizzato approssimativamente in direzione geometrica. Le altre antenne ricevono ora un valore gradualmente crescente per la variazione di fase. Questo cambiamento di fase può essere solo un ritardo, quindi il segnale è negativo. I diagrammi delle singole antenne si sommano ora a quello mostrato nella Figura 2 del diagramma complessivo. A causa dei cambiamenti di fase, questo diagramma è ora inclinato di 16 gradi verso destra. Questa rotazione elettronica può essere estremamente veloce: più veloce di quanto qualsiasi motore possa far girare l'antenna (e più veloce di quanto si possa impostare l'interruttore).

Questo dispositivo di formazione specializzato è stato sviluppato da Radartutorial. La costruzione e la distribuzione sono affidate a Köster Systemtechnik (Germania).

Bildergalerie des Phased-Array Demonstrators

Bild 3: Feldstärkemessgerät

Bild 4: Prototyp des Demonstrators