حزمة تُوجَّه بالبرمجية
للهوائي الواحد نمطٌ واحد، تثبّت يوم صناعته. أطعِم عدّة عناصر نسخاً من الإشارة نفسها بتأخيراتٍ مختارة فتصبح المجموعة هوائياً واحداً — أضيق حزمةً، وقابلاً للتوجيه بلا أجزاء متحرّكة.
N عنصراً، 10·log₁₀N ديسيبل
بإطعامٍ تواؤمي، تجمع N عنصراً حقولها في اتجاهٍ واحد ولا تتجمّع الضوضاء. نسبة قدرة، فالمعامل 10·log₁₀ — وكل مضاعفة تساوي 3 ديسيبل، إلى ما لا نهاية.
عامل المصفوفة
ψ هي خطوة الطور بين الجارَين: الجزء الهندسي kd·cosθ زائد الجزء الذي تختاره، β. والنمط الكلّي = نمط العنصر × عامل المصفوفة.
وجِّهها بالطور
عند d = λ/2 يكون kd = π. ولأجل θ₀ = 60°: β = −π·cos60° = −π/2 = −90° لكل عنصر. هذه هي مجموعة التعليمات كلّها.
إلى أي حدٍّ تضيق
N = 16 عند d = λ/2 يمتدّ 8λ، فيكون 0.886/8 = 0.111 راديان = 6.3°. ووجِّه بعيداً عن العمودية فتتّسع بمقدار 1/sinθ₀ — 7.3° عند 60°.
وجِّه الحزمة
عامل مصفوفة حقيقي، مرسومٌ على نصف المستوي. أضِف عناصر لتضييق الحزمة، وحرّك θ₀ لتوجيهها — وادفع d فوق λ/2 لترى الفصوص الشبكية تظهر.
لماذا نصف طول الموجة
الفصّ الشبكي تعرّجٌ مكاني — اتجاهان بأطوار عناصر متطابقة. العمودية تحتمل d < λ، والتوجيه نحو المحور يشدّه إلى λ/2.
تناظري ورقمي وهجين
- تناظري — جهاز واحد، ومُزيح طور لكل عنصر. حزمة واحدة. الأرخص
- رقمي — جهاز لكل عنصر. حتى N حزمة. المحوّلات تهيمن على الفاتورة
- هجين — M جهازاً على مصفوفات فرعية: 64 عنصراً خلف 4 سلاسل، 4 حزم
- 256 عنصراً برقمنةٍ كاملة عند مئات الميغاهرتز → مئات الغيغابت/ث من المعاينات الخام
MIMO الضخم
يحمل لوح 5G من 64 إلى 256 عنصراً على شبكةٍ ثنائية الأبعاد، فيوجّه في السمت والارتفاع. واحترِس من الكلمات: تشكيل الحزمة يركّز الطاقة، أمّا التجميع المكاني فيشغّل تيّارات متوازية. الهوائيات نفسها، وشراءٌ مختلف.
ما تعلّمته
- N عنصراً تواؤمياً → 10·log₁₀N ديسيبل، وحزمةٌ تُوجَّه بالبرمجية
- AF = sin(Nψ/2)/(N·sin(ψ/2))، وψ = kd·cosθ + β؛ والنمط = العنصر × AF
- β = −kd·cosθ₀ — عند d = λ/2 تحتاج 60° إلى −90° لكل عنصر
- عرض الحزمة ≈ 0.886λ/(N·d)؛ والفصوص الشبكية تعرّجٌ مكاني، ومن ثمّ λ/2