Per confrontare le antenne phased array, separa la posizione delle funzioni RF e il dominio in cui si applicano i pesi del fascio. PESA e AESA descrivono soprattutto un’architettura RF; analogico, digitale e ibrido descrivono il beamforming. Non sono quattro famiglie mutuamente esclusive.
Come la fase orienta il fascio
I campi degli elementi si sommano secondo le ampiezze e le fasi relative. Disposizione, diagramma del singolo elemento e accoppiamento influenzano il risultato.
In un semplice array lineare con distanza d, il modulo della differenza di fase per un angolo θ dalla normale è |Δφ| = 2π(d/λ)|sin θ|. Con d = λ/2 e θ = 30° vale 90°. Il segno dipende dalla convenzione adottata.
PESA: distribuzione da una catena comune
Un PESA tipico distribuisce energia da una catena di trasmissione comune attraverso una rete e controlli di fase. «Passivo» non significa che il sistema completo sia privo di trasmettitore o amplificazione.
Le perdite della distribuzione e dei dispositivi di fase incidono sulla potenza irradiata e sulla ricezione. Il nome non fissa un guadagno di 20–30 dB, un prezzo o un’efficienza comune a tutti i prodotti.
AESA: funzioni RF distribuite
Un AESA distribuisce funzioni di amplificazione e ricezione vicino agli elementi o ai sottoarray. Il controllo locale richiede alimentazione, raffreddamento e calibrazione.
Un guasto parziale può consentire il funzionamento residuo, ma modificare guadagno e lobi. Il termine AESA non garantisce 40–50 dBi né una precisione inferiore a 1°. Occorrono apertura, banda e una definizione della grandezza misurata.
Beamforming analogico, digitale e ibrido
| Metodo | Applicazione dei pesi | Aspetti da valutare |
|---|---|---|
| Analogico | Nei percorsi analogici. | Catene RF e funzioni disponibili. |
| Digitale | Sui dati di canali indipendenti. | Convertitori, flussi e calcolo. |
| Ibrido | Combinazione analogica e digitale. | Complessità e fasci simultanei. |
Comandare digitalmente uno sfasatore analogico non rende digitale l’intero beamforming. Un array attivo può impiegare più di uno di questi metodi.
Per confrontare quattro proposte commerciali, descrivi quindi ogni proposta su entrambi gli assi: dove sono amplificatori e ricevitori, e dove vengono formati i fasci.
Spaziatura, scansione e banda larga
Una distanza eccessiva tra elementi può produrre lobi di reticolo. Per un modello lineare uniforme, una frontiera comune legata alla scansione è d = λ/(1+|sin θmax|). Evita la frontiera e verifica i casi sfavorevoli, compresa la lunghezza d’onda minima.
Fuori asse il guadagno può diminuire per l’apertura proiettata e il diagramma degli elementi. Una fase fissa può causare spostamento del fascio con la frequenza, cioè beam squint. Un vero ritardo temporale non equivale a uno sfasamento costante.
Le specifiche devono coprire gli angoli richiesti, non soltanto il massimo sull’asse. La calibrazione degli stati non elimina automaticamente i cambiamenti del radome o l’accoppiamento.
Potenza, consumo e calore
Potenza RF e consumo elettrico sono diversi. Efficienza degli amplificatori, ciclo di lavoro, convertitori ed elaborazione contribuiscono al bilancio termico.
Non esiste un minimo universale di 100 W per elemento per gli array digitali. Il guadagno dell’antenna non è il guadagno elettronico dell’amplificatore e non si deduce dal numero di convertitori.
Con più fasci, considera risorse condivise, potenza e capacità di calcolo. La rapida commutazione di un singolo fascio non equivale a più fasci indipendenti contemporanei.
Scheda di confronto
- Banda RF e larghezza istantanea del segnale.
- Apertura, scansione e diagrammi.
- EIRP e metriche di ricezione pertinenti.
- Canali indipendenti e fasci simultanei.
- Errori di ampiezza e fase, calibrazione.
- Alimentazione, raffreddamento e manutenzione.
La teoria degli array fornisce le basi del confronto. Scegli sulla base della configurazione e delle condizioni misurate, non di quattro etichette trattate come esclusive o di percentuali di mercato senza fonte.
