ビームステアリング - 百科事典

ビームスティアリングは、放射パターンの主極の方向を変える技術です。
ラジオやレーダーシステムでは、アンテナ要素の切り替えやRF信号の相対位相差の変更によってビームスティアリングが実現されます。その結果、送信信号が目的の受信機に向かうようにします。最近は、5G周波数の準光学性のために、ビームスティアリングが5G通信において重要な役割を果たしています。
音響では、ビームスティアリングはスピーカーからの音を聴音エリアの特定の場所に向けます。これは、合計音が必要な位置で加算およびキャンセルされるカラム内に設置された2つ以上のスピーカーの大きさと位相差を変更することで行われます。商業的に、この種のスピーカー配置はラインアレイとして知られています。この技術は長年存在していましたが、現代のデジタルシグナル処理（DSP）技術の登場以来、市場には多くの商業製品が登場しています。ビームスティアリングとDSPを使用した指向性制御は、1990年代初頭にDuran Audioによって開発され、DDC（デジタル指向性制御）と呼ばれる技術が発表されました。
光学システムでは、ビームスティアリングは、ビームが通過する媒質の屈折率を変更したり、ミラー、プリズム、レンズ、または回転する拡散格子を使用することで実現できます。光学ビームスティアリングの例には、機械的なミラーに基づくジンバルやビームディレクターユニット、ミラーを回転させるガルバノメトリック機構、リズリープリズム、位相差アレイ光学、およびマイクロミラーを使用するマイクロエレクトロミカシステムが含まれます。
ソース：Federal Standard 1037Cから

ビームスティアリングの応用と新技術
ビームスティアリング技術の範囲は、衛星通信、レーダー、5Gネットワークなどの分野における伝統的なアプリケーションと新興需要に対応するイノベーションによって大幅に拡大しました。伝統的な方法であるパラボラアンテナや位相差アレイは、Reflectarray（RA）およびTransmitarray（TA）アンテナと補完されています。これらの設計は、コスト、効率、スケーラビリティの利点を持つ高利得、平面アンテナとして機能し、軽量で軽いシステムの現代の要求を満たしています。ビームスティアリングにおける最新のアプローチの1つは、近場メタスティアリング（NFMS）で、給電アンテナに近くに配置された位相差メタ表面を使用しています。この方法は、狭い構造を使用して、仰角と方位の両方に対する広角のコントロールを実現し、空間とプロファイルの高さが制限されているシステムに対して非常に効果的です。
ビームスティアリングは、国防と民間市場の高速、干渉のない通信にも重要な応用があります。例えば、衛星基盤の通信システムは、アップリンクとダウンリンクデータストリームを同時に処理するためのデュアルバンドビームスティアリング機能を必要とします。移動中の衛星通信システム（SOTM）用のビームスティアリングアンテナの開発は、アンテナの効率性だけでなく、軽量で低プロファイル、コスト効果の高いアンテナが必要であることを示しています。課題は、コスト制約に対応し、より高いスキャン速度と広い帯域幅を達成することです。

参考リソース
ビーム形成
電子光学
位相差アレイ

参考文献
[省略]

外部リンク
YouTubeで位相差アレイを使用したビームスティアリングのアニメーション
Duran Audioのデジタル指向性制御技術
金属物質レンズを使用した高利得ビームスティアリング位相差アレイアンテナの設計