[論文レビュー] On the Time-Range Dependency of the Beampatterns Produced by Arbitrary Antenna Arrays: Discussions on the Misplaced Expectations from Frequency Diverse Arrays

Mahdi Fartookzadeh|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2019

Antenna Design and Analysis参考文献 6被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、周波数分散アレイ（FDA）が、時間に依存しない範囲依存のビームパターンを遠方場で生成できないことを示している。これは、時間と範囲の次元に内在する結合性に起因する。最近のFDAにおける時間に依存しない空間的焦点化の主張に反論し、範囲依存性が要求される場合には、このようなビームパターンは根本的になし得ないことを示し、FDAの原理を誤って適用した先行研究を批判している。

ABSTRACT

In the recent years constructing time-invariant spatial-focusing beampatterns by using frequency diverse arrays (FDAs) is conveyed in several papers. Further than time-invariant spatial-focusing beampatterns, the unfeasibility of constructing range-dependent time-invariant beampatterns is demonstrated in this paper. It is indicated that the beampatterns produced by antenna arrays including FDAs are not independently controllable in time, t, and range, r, dimensions, in the farfield. Inappropriate applications of the FDAs having time-invariant spatial-focusing beampatterns in two recent papers are also discussed.

研究の動機と目的

• 周波数分散アレイ（FDA）を用いた時間に依存しない範囲依存ビームパターンを構築する際の理論的制限を調査すること。
• 最近の主張、すなわち範囲依存性のない条件下でFDAが時間に依存しない空間的焦点化を達成できるという主張の妥当性を検証すること。
• 特に遠方場において、FDAのビームパターンにおける時間と範囲の間の根本的結合性を明らかにすること。
• 時間に依存しないビームパターンを達成するために、FDAの原理を誤って適用した2篇の最近の論文を批判すること。

提案手法

• 遠方場における任意のアンテナアレイ（FDAsを含む）が生成するビームパターンの数学的構造の分析。
• アレイ因子の時間的および範囲的依存性の導出と検証により、制御可能性の制約を特定すること。
• 遠方場近似を用いて、ビームパターン設計における時間（t）と範囲（r）変数の独立性を評価すること。
• 理論的ビームパターン挙動と2篇の最近の論文で報告された結果を比較し、矛盾を暴露すること。
• 非可分な時間-範囲依存性が、実現不可能性の根本的原因であると特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 周波数分散アレイを用いた遠方場における、時間に依存しない範囲依存ビームパターンを構築することは可能か？
• RQ2 なぜ最近のFDAにおける時間に依存しない空間的焦点化の主張は、範囲依存性が導入されると失敗するのか？
• RQ3 FDAビームパターンにおける時間と範囲の間の結合性の根本的数学的根拠は何か？
• RQ4 2篇の最近の論文における仮定は、物理的に達成不可能なビームパターン設計にどのように導いたのか？
• RQ5 FDAビームパターンにおける時間-範囲依存性は、どの程度制御可能または独立可能か？

主な発見

• 周波数分散アレイを用いた遠方場では、時間に依存しない範囲依存ビームパターンを構築することは、内在する時間-範囲結合性のため根本的になし得ない。
• FDAのビームパターンは、時間と範囲の次元において独立して制御できないため、独立した空間的焦点化の主張は無効である。
• 時間に依存しない空間的焦点化を主張する最近の論文は、特に範囲依存性が関与する場合、アレイモデルの不適切な適用に基づいている。
• 解析により、ビームパターン式における時間と範囲の変数が分離不能であることが明らかとなり、避けられない相互依存性が生じる。
• 本論文は、時間に依存しないビームパターンを達成すると主張する2つの最近の研究における設計仮定に深刻な欠陥が存在することを暴露した。