Чтобы соответствовать требованиям к углу наклона антенны нового продукта и использовать печатную плату предыдущего поколения, можно использовать следующую схему антенны для достижения коэффициента усиления 14 дБи на частоте 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.
Схема расположения антенн
На рисунке выше показана микрополосковая решётчатая антенна. Микрополосковая решётчатая антенна представляет собой антенну, образованную каскадным расположением излучающих элементов и линий передачи, образованных N микрополосковыми кольцами. Она обладает компактной структурой, высоким коэффициентом усиления, простотой питания, простотой изготовления и другими преимуществами. Основным методом поляризации является линейная поляризация, аналогичная таковой в обычных микрополосковых антеннах, и может быть обработана методом травления. Сопротивление решётки, расположение источника питания и структура межсоединений совместно определяют распределение тока по решётке, а характеристики излучения зависят от её геометрии. Для определения центральной частоты антенны используется единый размер решётки.
Изделия серии антенных решеток RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-ПА10145-30
Принципиальный анализ
Ток, протекающий в вертикальном направлении элемента решетки, имеет одинаковую амплитуду и обратное направление, а излучательная способность мала, что практически не влияет на характеристики антенны. Установите ширину ячейки l1 равной половине длины волны и отрегулируйте высоту ячейки (h) так, чтобы добиться разности фаз 180° между точками a0 и b0. Для поперечного излучения разность фаз между точками a1 и b1 равна 0°.
Структура элемента массива
Структура корма
Антенны решётчатого типа обычно используют коаксиальную структуру облучателя, подключенного к задней стороне печатной платы, поэтому фидер необходимо проектировать с использованием слоёв. При реальной обработке данных возникает определённая погрешность, влияющая на производительность. Для получения информации о фазе, описанной на рисунке выше, можно использовать планарную дифференциальную структуру облучателя с одинаковой амплитудой возбуждения на двух портах, но с разницей фаз 180°.
Коаксиальная структура облучателя[1]
Большинство микрополосковых антенных решёток используют коаксиальный кабель питания. Точки питания антенных решёток в основном делятся на два типа: центральное питание (точка питания 1) и краевое питание (точки питания 2 и 3).
Типичная структура сетки
Во время подачи на кромку, бегущие волны охватывают всю сетку решётчатой антенны, которая является нерезонансной однонаправленной антенной с торцевым излучением. Решётчатая антенна может использоваться как антенна бегущей волны, так и резонансная антенна. Выбор подходящей частоты, точки подачи и размера сетки позволяет сетке работать в различных состояниях: бегущей волны (частотная развёртка) и резонанса (краевое излучение). Как антенна бегущей волны, решётчатая антенна принимает форму подачи на кромку, при этом короткая сторона сетки немного больше одной трети направляемой длины волны, а длинная сторона в два-три раза длиннее короткой стороны. Ток с короткой стороны передаётся на другую сторону, и между короткими сторонами возникает разность фаз. Решётчатые антенны бегущей волны (нерезонансные) излучают наклонные лучи, которые отклоняются от нормального направления плоскости сетки. Направление луча изменяется с частотой и может быть использовано для сканирования частоты. При использовании решётчатой антенны в качестве резонансной антенны, длинная и короткая стороны решётки проектируются так, чтобы составлять одну длину волны проводимости и половину длины волны проводимости центральной частоты, и применяется центральный метод питания. Мгновенный ток решётчатой антенны в резонансном состоянии представляет собой распределение стоячей волны. Излучение в основном генерируется короткими сторонами, в то время как длинные стороны действуют как линии передачи. Решётчатая антенна достигает лучшего эффекта излучения, максимальное излучение достигается в состоянии излучения широкой стороны, а поляризация параллельна короткой стороне решётки. При отклонении частоты от проектной центральной частоты короткая сторона решётки больше не составляет половину длины волны волновода, и в диаграмме направленности происходит расщепление луча. [2]
Модель массива и ее трехмерный рисунок
Как показано на рисунке выше, где P1 и P2 сдвинуты по фазе на 180°, ADS можно использовать для схемного моделирования (в данной статье не рассматривается). Дифференциальное питание порта питания позволяет наблюдать распределение тока на одном элементе сетки, как показано в принципиальном анализе. Токи в продольном направлении направлены в противоположные стороны (компенсация), а токи в поперечном направлении имеют одинаковую амплитуду и синфазны (суперпозиция).
Распределение тока по разным плечам1
Распределение тока по разным плечам 2
Выше представлено краткое описание решётчатой антенны и конструкция решётки с микрополосковой системой питания, работающей на частоте 77 ГГц. Фактически, в соответствии с требованиями к радиолокационному обнаружению, количество вертикальных и горизонтальных ячеек решётки может быть уменьшено или увеличено для достижения заданного угла наклона антенны. Кроме того, длина микрополосковой линии передачи в дифференциальной системе питания может быть изменена для достижения соответствующей разности фаз.
Время публикации: 24 января 2024 г.
