Кіріспе

Ақылды сигнал өңдеу алгоритмдері бар антенна массивтері. Ақылды антенналар (адаптивті массивтік антенналар, цифрлық антенна массивтері, көп антенналар және соңғы кезде MIMO деп те аталады) – бұл сигналдың келу бағытын (DOA) сияқты кеңістіктік сигналдардың ерекшеліктерін анықтау үшін қолданылатын ақылды сигнал өңдеу алгоритмдері бар антенна массивтері. Олар осы ерекшеліктерді пайдаланып, мобильді/мақсатты нысанға антенна шоғын бағыттап, оны іздеуге мүмкіндік береді. Ақылды антенналарды қайта конфигурацияланатын антенналармен шатастыруға болмайды, олар ұқсас мүмкіндіктерге ие болғанымен, антенна массиві емес, жалғыз элементті антенналар болып табылады. Ақылды антенналар техникалары акустикалық сигнал өңдеу, іздеу және сканерлеу радарлары, радиоастрономия және радиотелескоптар, сондай-ақ WCDMA, UMTS, LTE және 5G NR сияқты ұялы жүйелерде кеңінен қолданылады. Ақылды антенналардың көптеген функциялары бар: DOA бағалау, сәуле қалыптастыру, кедергілерді жою және тұрақты модульді сақтау.

Келу бағыты (DOA)

Ақылды антенна жүйесі сигналдың келу бағытын MUSIC (Multiple Signal Classification) сияқты әдістерді, айналма инварианттық әдістер (ESPRIT) алгоритмдері арқылы сигнал параметрлерін бағалауды, Matrix Pencil әдісін немесе олардың туындыларын пайдалана отырып анықтайды. Бұл антенна/сенсор массивінің кеңістіктік спектрін табу және осы спектрдің жоғары нүктелерінен (пиктерінен) бағытты анықтауды қамтиды. Мұндай есептеулерге көп еңбек талап етіледі. Matrix Pencil нақты уақыт жүйелерінде және сигнал көздерінің өзара байланысты болған жағдайында өте тиімді.

Балқашты қалыптастыру

Бимформация – антенна массивінің сәулелену үлгісін жасауға қолданылатын әдіс, ол қажетті нысаналар/мобильдік объектілер бағытында сигналдардың фазаларын конструктивті қосу арқылы және қаланбаған/кедергі келтіретін нысаналар/мобильдік объектілердің үлгісін жою арқылы жүзеге асырылады. Бұл қарапайым шекті импульстік жауап (FIR) кешіктірілген желілік сүзгісі арқылы іске асырылуы мүмкін. FIR сүзгісінің салмақтары да бейімделіп өзгертілуі мүмкін, сондай-ақ қажетті және құрылған сәулелену үлгісі арасындағы ең аз орташа квадраттық қатені азайту мағынасында оптималды бимформацияны қамтамасыз ету үшін қолданылуы мүмкін. Типикалық алгоритмдерге ең тік төмен түсу және ең кіші орташа квадраттар алгоритмі жатады. Көп каналды сандық антенна массивінде, DFT немесе FFT арқылы сандық бимформация қолданылады.

Ақылды антенналардың түрлері

Ақылды антенналардың екі негізгі түрі – ауыстырылатын сәулелі ақылды антенналар және бейімделмелі массивтік ақылды антенналар. Ауыстырылатын сәулелі жүйелерде бірнеше дайын сәуле пішіні бар. Жүйенің қажеттіліктеріне сәйкес, қандай сәулеге қол жеткізу керектігі туралы шешім белгілі бір уақытта қабылданады. Бейімделмелі массивтер антеннаға қызығушылық тудыратын кез келген бағытта сәулені бағыттауға, сонымен бірге кедергі келтіретін сигналдарды жоюға мүмкіндік береді. Сәуленің бағыты так называемый "келу бағыты" (DOA) бағалау әдістері арқылы анықталады. 2008 жылы АҚШ-тың NTIA ұйымы тұтынушыларға цифрлық теледидар адаптерлерін сатып алуға көмектесу үшін ауқымды жұмыс бастады. Осы арқада көптеген адамдар алғаш рет ақылды антенналар туралы білді. Тұтынушылық электроника саласында "ақылды антенна" – EIA/CEA 909 стандартты интерфейсіне сәйкес келетін антенна. 2017 жылы Израиль аэроғарыш өнеркәсібі ADA деп аталған бейімделмелі массивтік антеннаны таныстырды және ол қазірдің өзінде қолданыста болып, Израиль қорғаныс күштері қолданатын "басты платформаларға" орнатылатынын мәлімдеді.