傳輸陣列與相控陣列的較量:哪種技術更具未來潛力?

在當今高科技迅猛發展的背景下,無線通信和雷達等領域中,天線技術的進步引起了廣泛關注。其中,傳輸陣列(Transmitarray)和相控陣列(Phased Array)成為了熱門的話題。這兩種技術各有優缺點,究竟哪一種在未來會更具潛力呢?

傳輸陣列的基本原理

傳輸陣列是一種相位調節表面,其可以高效地聚焦從源天線發出的電磁輻射,以產生高增益的波束。這種技術通常由一組單元細胞組成,這些細胞位於一個源天線之上。

傳輸陣列的設計涉及到每個單元細胞的相位調整,以獲得理想的波前聚焦效果。

傳輸陣列的優勢之一在於其不需要複雜的餵食網絡,相比於相控陣列,這樣的設計能夠顯著降低信號損失。根據不同的應用需求,傳輸陣列可以設計為固定或可重構的形式。固定傳輸陣列只能在固定的方向上聚焦,而可重構傳輸陣列則可以通過電子方式調整相位,從而在不同方向上進行波束指向的調整。

固定傳輸陣列與其性能

固定傳輸陣列的設計通常涉及對每個位置的單元細胞進行物理改變,以獲得所需的幅度和相位分佈。這類型的設計在實際應用中能達到高達55%的孔徑效率。

例如,在57至66 GHz頻段上報告的固定傳輸陣列中,具有高度的相位調整能力,再加上高增益和低損耗,其性能表現尤為突出。

可重構傳輸陣列的靈活性

相對於固定設計,可重構傳輸陣列的靈活性使其在許多場景中利於使用。這一技術支持清晰的波束指向和快速的相位調整,能夠適應不斷變化的需求。電子可重構傳輸陣列可以通過多種方法實現,例如使用PIN二極管來快速調整相位,並保持低于1 dB的插入損失。

相控陣列的技術特點

相控陣列是一種利用多個天線單元的方法,通過調整各單元發射的相位來形成可控的輻射波束。這類系統廣泛應用於雷達和通信等領域。相控陣列的優勢在於其可即時快速地重新配置波束指向,為移動或動態應用提供了優質的支持。

在一些實驗中,研究者們發現相控陣列能保持出色的波束穩定性和準確性,即使在高干擾的環境中。

傳輸陣列vs相控陣列的比較與未來潛力

傳輸陣列和相控陣列都具有獨特的優勢和挑戰。傳輸陣列在解決阻塞問題上表現出色,因為它們可以避免餵食天線的阻擋。而相控陣列則在靈活性方面更優越,可以實現更廣泛的指向控制。

不少專家認為,在未來的5G和6G無線通信技術中,傳輸陣列和相控陣列都將扮演關鍵角色,根據不同的需求及場景進行合理選擇,能提升整體系統性能。

結論

綜合各方觀點,傳輸陣列和相控陣列各有千秋。在特定場景下,傳輸陣列的設計簡單且效率高,而在靈活性和動態性需求日益增長的背景下,相控陣列的應用或更加得心應手。未來,哪種技術最能適應瞬息萬變的科技世界?

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