5. Phương pháp nghiên cứu
2.3 Phương thức nhận chùm tia
Nhận dạng tia đề cập đến việc điều hướng 'hướng nhìn' của các chùm tia đối với bất kỳ tín hiệu nào đến. Cách thông thường để hướng chùm tia tới người dùng dự định là sử dụng dịch pha/ thời gian trễ và liên hợp phức tạp trên tất cả các phần tử ăng ten. Hình 2.9 đại diện cho một bộ định dạng chùm thông thường được gọi là bộ định dạng
26
chùm trễ và tổng (DAS) sử dụng độ trễ thời gian và trọng số biên độ cho đầu ra của mỗi phần tử và tính tổng tín hiệu thu được. Xét một mảng gồm M số phần tử ăng ten nằm ở các vị trí khác nhau trong không gian xm(xm,ym,zm) đo một mặt sóng f x t( m, ). Mặt sóng được lấy mẫu tại mỗi phần tử thứ m là ym( )t f x( m, )t .
y0(t) w0 W1 WM-1 Σ 0 1 M-1 x0(t) x1(t) xM-1(t) y1(t) yM-1(t) Antenna Antenna output Delays Weights Wavefront f(x,t) Hình 2.9: Bộ định dạng chùm trễ và tổng [23]
Độ trễ thời gian, ∆𝑚 và trọng số biên độ, Wm được áp dụng cho đầu ra của mỗi phần tử và tín hiệu thu được được tính tổng như trong hình 2.9. Bằng cách điều chỉnh độ trễ, hướng nhìn của mảng có thể được hướng về phía nguồn và các dạng sóng được chụp bởi các phần tử riêng lẻ sẽ tăng thêm tính xây dựng. Trọng lượng biên độ dao động giúp
27
duy trì mức tăng hoặc giảm các thùy bên của chùm tia. Đầu ra của bộ định dạng chùm DAS trong miền thời gian theo công thức:
1 0 ( ) . ( ) M m m m m z t w y t (2.3)
Về chuyển dịch giai đoạn, độ trễ thời gian có thể được biểu thị bằng công thức
𝑦𝑚(𝑡 − ∆𝑚) = 𝑦𝑚(𝑡). 𝑒−𝑗𝜔∆𝑚 (2.4)
trong đó 𝜔 = 2𝜋𝑓; 𝑓 là tần số của tín hiệu.
Đầu ra của bộ định dạng chùm DAS có thể được phát biểu lại là
( ) m. m( ). j m
z t w y t e (2.5) Phương trình (2.5) có thể được viết dưới dạng vectơ như sau:
Z=WHY (2.6)
Trong đó 𝑌 là vectơ của tín hiệu nhận được từ mỗi phần tử với độ trễ pha riêng của nó, 𝑊H là chuyển vị liên hợp phức của vectơ trọng số. Công suất, 𝑃 (𝑧) hoặc phương sai, 𝜎2 của tín hiệu đầu ra có thể được tính như.
2 2
( ) {| | } H
P z E z W RW (2.7) trong đó E{YYH} là ma trận tương quan của tín hiệu đến.