Control de haz - Enciclopedia

El direccionamiento de haces es una técnica para cambiar la dirección del lóbulo principal de un patrón de radiación.
En sistemas de radio y radar, el direccionamiento de haces puede lograrse mediante el cambio de elementos de antena o mediante la modificación de las fases relativas de las señales de RF que impulsan los elementos. Como resultado, esto dirige la señal de transmisión hacia un receptor destinado. En los últimos días, el direccionamiento de haces está jugando un papel significativo en las comunicaciones 5G debido a la naturaleza cuasioptica de las frecuencias de 5G.
En acústica, el direccionamiento de haces se utiliza para dirigir el audio de los altavoces a una ubicación específica en la zona de escucha. Esto se hace mediante el cambio de magnitud y fase de dos o más altavoces instalados en una columna donde el sonido combinado se suma y se cancela en la posición requerida. Comercialmente, este tipo de disposición de altavoces se conoce como阵列. Esta técnica ha estado disponible durante muchos años, pero desde el surgimiento de la moderna tecnología de procesamiento digital de señales (DSP), ahora hay muchos productos disponibles en el mercado. El direccionamiento de haces y el control de directividad utilizando DSP fueron pioneros en la década de 1990 por Duran Audio, que lanzó una tecnología llamada DDC (Control de Direccionalidad Digital).
En sistemas ópticos, el direccionamiento de haces puede lograrse mediante el cambio del índice de refracción del medio a través del cual se transmite el haz o mediante el uso de espejos, prismas, lentes o rejillas de difracción rotativas. Ejemplos de enfoques de direccionamiento de haces ópticos incluyen gimbales o unidades de direccionalidad de haces basados en espejos mecánicos, mecanismos galvanométricos que rotan espejos, prismas Risley, ópticas de matriz faseada y sistemas microelectromecánicos que utilizan microespejos.
Fuente: de Federal Standard 1037C


Aplicaciones y técnicas emergentes de direccionamiento de haces
El ámbito de las tecnologías de direccionamiento de haces se ha ampliado significativamente con innovaciones que sirven tanto a aplicaciones tradicionales como a demandas emergentes en campos como las comunicaciones por satélite, radar y redes 5G. Los métodos tradicionales como los reflectores parabólicos y las matrices faseadas ahora se complementan con antenas Reflectarray (RA) y Transmitarray (TA). Estos diseños sirven como alternativas planares de alta ganancia con ventajas en costo, eficiencia y escalabilidad, cumpliendo con los requisitos modernos de sistemas compactos y ligeros. Uno de los últimos enfoques en el direccionamiento de haces implica el Near-Field Meta-Steering (NFMS), que utiliza metasuperficies de gradiente de fase colocadas en proximidad a una antena de alimentación. Este método alcanza el direccionamiento de haces tridimensional mediante estructuras compactas que permiten un control de ángulo amplio tanto en elevación como en azimut, lo que demuestra ser altamente efectivo para sistemas donde el espacio y la altura del perfil están restringidos.
El direccionamiento de haces también ha encontrado aplicaciones esenciales en comunicaciones de alta velocidad y sin interferencias para mercados militares y civiles. Los sistemas de comunicación basados en satélite, por ejemplo, requieren capacidades de direccionamiento de haces de banda dual para manejar flujos de datos de subida y bajada simultáneamente. El desarrollo de antenas de direccionamiento de haces para sistemas de Comunicaciones en Movimiento (SOTM) resalta la necesidad de antenas que no solo sean eficientes, sino también ligeros, de bajo perfil y económicas. Quedan desafíos por superar, incluyendo la atención a los limites de costo y el logro de velocidades de escaneo más altas y bandas de ancho más amplias.


Ver también
Formación de haces
Óptica electrónica
Matriz faseada


Referencias


Enlaces externos
Animación de direccionamiento de haces utilizando matrices faseadas en YouTube
Tecnología de Control de Direccionalidad Digital de Duran Audio
Diseño de antenas de matriz faseada de direccionamiento de haces de bajo costo con ganancia mejorada utilizando lentes metamateriales