Чтобы адаптироваться к требованиям угла антенны нового продукта и использовать форму листа печатной платы предыдущего поколения, можно использовать следующую схему антенны для достижения усиления антенны 14 дБи при 77 ГГц и характеристик излучения 3 дБ_E/H_Beamwidth=40°. Используется пластина Rogers 4830 толщиной 0,127 мм, Dk=3,25, Df=0,0033.
Расположение антенны
На рисунке выше используется микрополосковая решетчатая антенна. Микрополосковая решетчатая антенна представляет собой форму антенны, образованную каскадными излучающими элементами и линиями передачи, образованными N микрополосковыми кольцами. Она имеет компактную структуру, высокий коэффициент усиления, простую подачу и простоту изготовления и другие преимущества. Основным методом поляризации является линейная поляризация, которая похожа на обычные микрополосковые антенны и может быть обработана с помощью технологии травления. Сопротивление сетки, расположение подачи и структура взаимосвязей вместе определяют распределение тока по решетке, а характеристики излучения зависят от геометрии сетки. Для определения центральной частоты антенны используется один размер сетки.
Изделия серии антенных решеток RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-ПА10145-30
Анализ принципа
Ток, текущий в вертикальном направлении элемента решетки, имеет одинаковую амплитуду и обратное направление, а способность излучения слаба, что мало влияет на работу антенны. Установите ширину ячейки l1 на половину длины волны и отрегулируйте высоту ячейки (h) так, чтобы получить разность фаз 180° между a0 и b0. Для поперечного излучения разность фаз между точками a1 и b1 составляет 0°.
Структура элемента массива
Структура корма
Антенны решетчатого типа обычно используют коаксиальную структуру подачи, а фидер подключен к задней части печатной платы, поэтому фидер должен быть спроектирован через слои. Для фактической обработки будет определенная погрешность точности, которая повлияет на производительность. Для того чтобы соответствовать фазовой информации, описанной на рисунке выше, можно использовать планарную дифференциальную структуру подачи с равным амплитудным возбуждением на двух портах, но разностью фаз 180°.
Коаксиальная структура питания[1]
Большинство микрополосковых антенных решеток используют коаксиальное питание. Позиции питания антенной решетки в основном делятся на два типа: центральное питание (точка питания 1) и краевое питание (точка питания 2 и точка питания 3).
Типичная структура сетки
Во время подачи на кромку, бегущие волны охватывают всю сетку на антенной решетке сетки, которая является нерезонансной однонаправленной антенной с торцевым излучением. Антенна решетчатой сетки может использоваться как антенна бегущей волны, так и резонансная антенна. Выбор соответствующей частоты, точки подачи и размера сетки позволяет сетке работать в разных состояниях: бегущая волна (частотная развертка) и резонанс (эмиссия на кромке). Как антенна бегущей волны, антенна решетчатой сетки принимает форму подачи на кромку, при этом короткая сторона сетки немного больше одной трети направляемой длины волны, а длинная сторона в два-три раза больше длины короткой стороны. Ток на короткой стороне передается на другую сторону, и между короткими сторонами существует разность фаз. Антенны решетчатой сетки бегущей волны (нерезонансные) излучают наклонные лучи, которые отклоняются от нормального направления плоскости сетки. Направление луча изменяется с частотой и может использоваться для сканирования частоты. Когда антенная решетка используется в качестве резонансной антенны, длинная и короткая стороны решетки спроектированы так, чтобы быть одной проводящей длиной волны и половиной проводящей длины волны центральной частоты, и принят центральный метод подачи. Мгновенный ток антенны решетки в резонансном состоянии представляет собой распределение стоячей волны. Излучение в основном генерируется короткими сторонами, при этом длинные стороны действуют как линии передачи. Антенна решетки получает лучший эффект излучения, максимальное излучение находится в состоянии излучения широкой стороны, а поляризация параллельна короткой стороне сетки. Когда частота отклоняется от проектной центральной частоты, короткая сторона сетки больше не является половиной направляющей длины волны, и в диаграмме излучения происходит расщепление луча. [2]
Модель массива и ее 3D-модель
Как показано на рисунке выше структуры антенны, где P1 и P2 находятся на 180° в противофазе, ADS может быть использован для схематического моделирования (не моделируется в этой статье). Дифференциально питая порт питания, можно наблюдать распределение тока на одном элементе сетки, как показано в принципиальном анализе. Токи в продольном положении имеют противоположные направления (компенсация), а токи в поперечном положении имеют одинаковую амплитуду и находятся в фазе (суперпозиция).
Текущее распределение по разным плечам1
Распределение тока по разным плечам 2
Выше дается краткое введение в решетчатую антенну и проектируется решетка с использованием микрополосковой структуры питания, работающей на частоте 77 ГГц. Фактически, в соответствии с требованиями к обнаружению радаров, вертикальные и горизонтальные числа сетки могут быть уменьшены или увеличены для достижения конструкции антенны под определенным углом. Кроме того, длина микрополосковой линии передачи может быть изменена в дифференциальной сети питания для достижения соответствующей разности фаз.
Время публикации: 24 января 2024 г.
