آنتن صفحه ای با المان های موازی (Planar Array)، در فیزیک (Physics)

انواع آنتن ها (Antenna) را در آموزش زیر شرح دادیم :

آنتن صفحه ای با المان های موازی (Planar Array) :

آنتن صفحه ای با المان های موازی (Planar Array) در واقع یک آنتن آرایه ای است که المان های تشعشع کننده آن (می توانند انواع مختلفی از آنتن ها باشند) در یک صفحه دو بعدی و به صورت موازی با یکدیگر چیده شده اند. این آرایه می تواند المان های همسان یا ناهمسان داشته باشد. هدف از این چیدمان، دستیابی به بهره بالاتر، کنترل دقیق تر الگوی تشعشعی (شکل پرتو)، و قابلیت هدایت الکترونیکی پرتو (در صورت استفاده از شیفترهای فاز) است.

در یک آرایه صفحه ای، المان ها معمولا در یک شبکه منظم (مانند شبکه مستطیلی یا مثلثی) قرار می گیرند. فاصله بین المان ها یک پارامتر بسیار مهم است. اگر فاصله خیلی زیاد باشد، گلبرگ های مزاحم (Grating Lobes) ظاهر می شوند. اگر خیلی کم باشد، تزویج متقابل (Mutual Coupling) بین المان ها افزایش یافته و عملکرد را مختل می کند. فاصله معمول بین ۰.۵ تا ۰.۷ طول موج انتخاب می شود.

آرایه صفحه ای می تواند پرتو خود را در هر دو صفحه عمود بر آرایه (زاویه آزیموت و زاویه ارتفاع) متمرکز کند. با کنترل فاز هر المان (یا گروهی از المان ها)، می توان پرتو را در جهات مختلف اسکن کرد. این قابلیت اساس کار رادارهای آرایه فازی (Phased Array Radar) است. برخلاف آرایه خطی که فقط در یک صفحه قابلیت اسکن دارد، آرایه صفحه ای قابلیت اسکن دو بعدی را فراهم می کند.

بهره یک آرایه صفحه ای با مساحت آرایه و تراکم المان ها رابطه مستقیم دارد. هر چه تعداد المان ها بیشتر باشد، بهره بالاتر است. رابطه تقریبی بهره برای یک آرایه صفحه ای با المان های هم فاز و یکنواخت عبارت است از

که

مساحت فیزیکی آرایه است. این رابطه نشان می دهد که برای دستیابی به بهره بالا در فرکانس های پایین (طول موج بلند) به مساحت بسیار زیادی نیاز است.

کاربردهای آرایه صفحه ای بسیار گسترده است: از رادارهای نظامی و هواشناسی گرفته، ارتباطات ماهواره ای (ایستگاه های زمینی با بهره بالا)، آنتن های پایه سلولی (برای شکل دهی پرتو به سمت کاربران) و حتی در تصویربرداری پزشکی (اولتراسوند) از این اصل استفاده می شود. طراحی یک آرایه صفحه ای پیچیده است و شامل انتخاب نوع المان، شبکه چیدمان، شبکه تغذیه و در صورت نیاز شیفترهای فاز می شود.