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Antenna Engineering

アンテナアレイ・ビームフォーミング計算機

線形フェーズドアレイのアレイファクタをリアルタイム計算。素子数・間隔・走査角・窓関数を自由に設定し、極座標ビームパターンとdB特性曲線を可視化。

アレイパラメータ
素子数 N 8
素子間隔 d/λ 0.50
グレーティングローブ回避: d/λ < 1/(1+|sinθ₀|)
走査角 θ₀ 0 °
窓関数
グレーティングローブ警告: 素子間隔が大きすぎます。可視空間内にグレーティングローブが発生しています。
— °
HPBW(半値幅)
— dB
第1サイドローブ
— dBi
指向性
なし
グレーティングローブ
極座標ビームパターン(対数スケール)
AF(θ) — dB vs 角度

理論メモ

アレイファクタ(線形アレイ):

$$AF(\theta) = \sum_{n=0}^{N-1} w_n \cdot e^{j n k d \sin\theta}$$

where $k = 2\pi/\lambda$, 走査位相: $\psi = kd(\sin\theta - \sin\theta_0)$

一様窓(Dolph-Chebyshev最適化前):

$$|AF(\psi)| = \left|\frac{\sin(N\psi/2)}{N\sin(\psi/2)}\right|$$

グレーティングローブ条件: $d > \frac{\lambda}{1+|\sin\theta_0|}$

指向性: $D \approx 2Nd\cos\theta_0/\lambda$ (高指向性近似)

実用メモ: 5G mmWave(28GHz)のビームフォーミングではN=64〜256素子のUPA(Uniform Planar Array)が使われます。 λ/2間隔(d=0.5λ)はグレーティングローブなしで全空間を走査できる標準設計です。 Chebyshev窓は等サイドローブ特性で、同じサイドローブレベルで最小のHPBWを実現します。

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