Aby dostosować się do wymagań kąta anteny nowego produktu i korzystać z poprzedniej generacji formy arkusza PCB, można użyć następującego układu anteny, aby uzyskać zysk anteny 14 dBi@77 GHz i wydajność promieniowania 3 dB_E/H_Beamwidth=40°. Używając płytki Rogers 4830, grubość 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Układ anteny
Na powyższym rysunku zastosowano antenę kratową mikropaskową. Antena kratowa mikropaskowa to forma anteny utworzona przez kaskadowe elementy promieniujące i linie transmisyjne utworzone przez pierścienie mikropaskowe N. Ma zwartą strukturę, wysoki zysk, proste zasilanie i łatwość produkcji oraz inne zalety. Główną metodą polaryzacji jest polaryzacja liniowa, która jest podobna do konwencjonalnych anten mikropaskowych i może być przetwarzana za pomocą technologii trawienia. Impedancja siatki, lokalizacja zasilania i struktura połączeń wspólnie określają rozkład prądu w układzie, a charakterystyka promieniowania zależy od geometrii siatki. Pojedynczy rozmiar siatki jest używany do określenia częstotliwości środkowej anteny.
Produkty serii anten macierzowych RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Analiza zasad
Prąd płynący w kierunku pionowym elementu układu ma równą amplitudę i kierunek odwrotny, a zdolność promieniowania jest słaba, co ma niewielki wpływ na wydajność anteny. Ustaw szerokość komórki l1 na połowę długości fali i dostosuj wysokość komórki (h), aby uzyskać różnicę fazową 180° między a0 i b0. W przypadku promieniowania szerokoskrzydłowego różnica faz między punktami a1 i b1 wynosi 0°.
Struktura elementu tablicy
Struktura kanału
Anteny typu siatkowego zwykle wykorzystują współosiową strukturę zasilania, a zasilacz jest podłączony do tylnej części płytki drukowanej, więc zasilacz musi być zaprojektowany warstwowo. W przypadku rzeczywistego przetwarzania wystąpi pewien błąd dokładności, który wpłynie na wydajność. Aby spełnić informacje dotyczące fazy opisane na powyższym rysunku, można zastosować płaską różnicową strukturę zasilania, z równym wzbudzeniem amplitudy w obu portach, ale różnicą faz wynoszącą 180°.
Współosiowa struktura zasilania[1]
Większość anten typu microstrip grid array wykorzystuje zasilanie współosiowe. Pozycje zasilania anteny typu grid array dzielą się głównie na dwa typy: zasilanie centralne (punkt zasilania 1) i zasilanie krawędziowe (punkt zasilania 2 i punkt zasilania 3).
Typowa struktura siatki
Podczas zasilania krawędziowego, fale bieżące rozciągają się na całej siatce anteny siatki, która jest nierezonansowym jednokierunkowym układem końcowym. Antena siatki może być używana zarówno jako antena fali bieżącej, jak i antena rezonansowa. Wybór odpowiedniej częstotliwości, punktu zasilania i rozmiaru siatki pozwala siatce działać w różnych stanach: fali bieżącej (przemiatanie częstotliwości) i rezonansu (emisja krawędziowa). Jako antena fali bieżącej, antena siatki przyjmuje formę zasilania krawędziowego, przy czym krótki bok siatki jest nieco większy niż jedna trzecia długości fali prowadzonej, a długi bok jest między dwoma a trzema długościami krótkiego boku. Prąd na krótkim boku jest przesyłany na drugą stronę, a między krótkimi bokami występuje różnica faz. Anteny siatki fali bieżącej (nierezonansowe) emitują pochylone wiązki, które odchylają się od kierunku normalnego płaszczyzny siatki. Kierunek wiązki zmienia się wraz z częstotliwością i może być używany do skanowania częstotliwości. Gdy antena siatkowa jest używana jako antena rezonansowa, długie i krótkie boki siatki są zaprojektowane tak, aby były jedną długością fali przewodzącej i połową długości fali przewodzącej częstotliwości centralnej, a także stosowana jest metoda zasilania centralnego. Natychmiastowy prąd anteny siatkowej w stanie rezonansowym przedstawia rozkład fali stojącej. Promieniowanie jest generowane głównie przez krótkie boki, przy czym długie boki działają jak linie transmisyjne. Antena siatkowa uzyskuje lepszy efekt promieniowania, maksymalne promieniowanie występuje w stanie promieniowania szerokobocznego, a polaryzacja jest równoległa do krótkiego boku siatki. Gdy częstotliwość odbiega od zaprojektowanej częstotliwości środkowej, krótki bok siatki nie jest już połową długości fali przewodniej, a w wzorze promieniowania występuje rozszczepienie wiązki. [2]
Model tablicy i jej wzór 3D
Jak pokazano na powyższym rysunku struktury anteny, gdzie P1 i P2 są przesunięte w fazie o 180°, ADS można wykorzystać do symulacji schematycznej (niemodelowanej w tym artykule). Poprzez różnicowe zasilanie portu zasilającego można zaobserwować rozkład prądu na pojedynczym elemencie siatki, jak pokazano w analizie zasad. Prądy w położeniu podłużnym mają przeciwne kierunki (kasowanie), a prądy w położeniu poprzecznym mają równą amplitudę i są w fazie (superpozycja).
Aktualny rozkład na różnych ramionach1
Aktualny rozkład na różnych ramionach 2
Powyższe stanowi krótkie wprowadzenie do anteny siatkowej i projektuje układ wykorzystujący strukturę zasilania mikropaskowego działającą na częstotliwości 77 GHz. W rzeczywistości, zgodnie z wymaganiami wykrywania radarowego, pionowe i poziome liczby siatki mogą być zmniejszone lub zwiększone, aby uzyskać projekt anteny pod określonym kątem. Ponadto długość linii transmisyjnej mikropaskowej może być modyfikowana w różnicowej sieci zasilania, aby uzyskać odpowiednią różnicę faz.
Czas publikacji: 24-01-2024
