Array planar disperso de mosaico: la apertura compartida de múltiples haces para comunicación conjunta y detección de ondas milimétricas
Autores: Alidoustaghdam, Hadi; Kokkeler, André; Miao, Yang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Array planar disperso de mosaico: la apertura compartida de múltiples haces para comunicación conjunta y detección de ondas milimétricas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Multihaz
Matrices planares
Aperturas compartidas
Matriz planar dispersa
Comunicación y detección
Resolución angular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Los arreglos planos de haces múltiples se investigan como aperturas compartidas para funcionalidades duales en comunicación conjunta y detección en ondas milimétricas (JCAS), proporcionando comunicación dúplex por división de tiempo y detección full-duplex con haces direccionables. Los arreglos planos uniformes convencionales (CUPA) tienen una resolución angular limitada, mientras que los arreglos planos dispersos (SPA) a menudo son muy costosos de implementar. Con el fin de tener una apertura de bajo costo con alta resolución angular, proponemos diseñar un arreglo plano en mosaico disperso (STPA) compartido. Nuestra solución propuesta es un mosaico modular y uniforme a nivel de subarreglo pero disperso a nivel de apertura. El mosaico modular y el diseño disperso de un arreglo plano son problemas de optimización no convexos; sin embargo, explotamos el hecho de que cuanto más irregular sea la geometría del arreglo de antenas, menor será el nivel de lóbulo lateral (SLL). En un escenario JCAS, comparamos el rendimiento de STPA, CUPA y SPA, con respecto a una línea de visión (LoS) incluida en el enlace de comunicación, y para la detección, y en caso de una superposición de haces de comunicación y detección. El SPA para comparación tiene el mismo tamaño y ancho de haz que STPA, pero menos SLL promedio y un diseño menos modular. Los resultados muestran que se logra la misma eficiencia espectral en el enlace de comunicación para CUPA, SPA y STPA. El efecto de un menor ancho de haz de STPA y SPA se refleja en una menor tasa de pérdida de detección en comparación con la de CUPA, pero los lóbulos laterales de estas soluciones dispersas resultan en errores en la asociación de los objetivos detectados y reales y, por lo tanto, una reducción en la precisión de detección. En una solución de haces múltiples para JCAS, es crítico estudiar el tiempo de bloqueo, y mostramos que STPA y SPA tienen un tiempo de bloqueo un 40% más corto en comparación con CUPA cuando un bloqueador se mueve a través de la LoS del enlace de comunicación. Por lo tanto, STPA es una solución de compromiso entre CUPA y SPA, ya que tiene antenas distribuidas uniformemente dentro de los subarreglos como en CUPA, pero una solución dispersa en toda la apertura como en SPA, lo que garantiza el mismo ancho de haz y rendimiento de detección que un SPA.
Descripción
Los arreglos planos de haces múltiples se investigan como aperturas compartidas para funcionalidades duales en comunicación conjunta y detección en ondas milimétricas (JCAS), proporcionando comunicación dúplex por división de tiempo y detección full-duplex con haces direccionables. Los arreglos planos uniformes convencionales (CUPA) tienen una resolución angular limitada, mientras que los arreglos planos dispersos (SPA) a menudo son muy costosos de implementar. Con el fin de tener una apertura de bajo costo con alta resolución angular, proponemos diseñar un arreglo plano en mosaico disperso (STPA) compartido. Nuestra solución propuesta es un mosaico modular y uniforme a nivel de subarreglo pero disperso a nivel de apertura. El mosaico modular y el diseño disperso de un arreglo plano son problemas de optimización no convexos; sin embargo, explotamos el hecho de que cuanto más irregular sea la geometría del arreglo de antenas, menor será el nivel de lóbulo lateral (SLL). En un escenario JCAS, comparamos el rendimiento de STPA, CUPA y SPA, con respecto a una línea de visión (LoS) incluida en el enlace de comunicación, y para la detección, y en caso de una superposición de haces de comunicación y detección. El SPA para comparación tiene el mismo tamaño y ancho de haz que STPA, pero menos SLL promedio y un diseño menos modular. Los resultados muestran que se logra la misma eficiencia espectral en el enlace de comunicación para CUPA, SPA y STPA. El efecto de un menor ancho de haz de STPA y SPA se refleja en una menor tasa de pérdida de detección en comparación con la de CUPA, pero los lóbulos laterales de estas soluciones dispersas resultan en errores en la asociación de los objetivos detectados y reales y, por lo tanto, una reducción en la precisión de detección. En una solución de haces múltiples para JCAS, es crítico estudiar el tiempo de bloqueo, y mostramos que STPA y SPA tienen un tiempo de bloqueo un 40% más corto en comparación con CUPA cuando un bloqueador se mueve a través de la LoS del enlace de comunicación. Por lo tanto, STPA es una solución de compromiso entre CUPA y SPA, ya que tiene antenas distribuidas uniformemente dentro de los subarreglos como en CUPA, pero una solución dispersa en toda la apertura como en SPA, lo que garantiza el mismo ancho de haz y rendimiento de detección que un SPA.