Aby dostosować się do wymagań kąta anteny nowego produktu i wykorzystać formę arkusza PCB poprzedniej generacji, można zastosować następujący układ anteny, aby uzyskać zysk anteny 14dBi przy 77 GHz i wydajność promieniowania 3dB_E/H_Beamwidth = 40°. Stosując płytę Rogers 4830 o grubości 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Układ anteny
Na powyższym rysunku zastosowano antenę siatkową mikropaskową. Antena z siatką mikropaskową to forma anteny utworzona przez kaskadowe elementy promieniujące i linie transmisyjne utworzone przez N pierścieni mikropaskowych. Ma zwartą strukturę, wysoki zysk, proste podawanie 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 wytrawiania. Impedancja sieci, lokalizacja zasilania i struktura połączeń wspólnie określają rozkład prądu w układzie, a charakterystyka promieniowania zależy od geometrii sieci. Do określenia częstotliwości środkowej anteny używany jest pojedynczy rozmiar siatki.
Produkty z 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 jednakową amplitudę i kierunek odwrotny, a zdolność promieniowania jest słaba, co ma niewielki wpływ na działanie anteny. Ustaw szerokość komórki l1 na połowę długości fali i wyreguluj wysokość komórki (h), aby uzyskać różnicę fazową 180° pomiędzy a0 i b0. W przypadku promieniowania szerokopasmowego różnica faz między punktami a1 i b1 wynosi 0°.
Struktura elementu tablicowego
Struktura paszy
Anteny siatkowe zwykle wykorzystują koncentryczną strukturę zasilania, a zasilacz jest podłączony z tyłu płytki drukowanej, dlatego zasilacz musi być zaprojektowany warstwowo. W przypadku rzeczywistego przetwarzania wystąpi pewien błąd dokładności, który będzie miał wpływ na wydajność. Aby spełnić informacje o fazie opisane na powyższym rysunku, można zastosować płaską strukturę zasilania różnicowego, z wzbudzeniem o równej amplitudzie w obu portach, ale różnicą faz wynoszącą 180°.
Współosiowa struktura zasilania [1]
Większość anten z siatką mikropaskową wykorzystuje zasilanie koncentryczne. Pozycje zasilania anteny siatkowej 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 przemieszczające się obejmują całą siatkę anteny siatkowej, która jest nierezonansową jednokierunkową anteną typu „end-fire”. Antena siatkowa może być używana zarówno jako antena o fali bieżącej, jak i antena rezonansowa. Dobór odpowiedniej częstotliwości, punktu zasilania i rozmiaru sieci umożliwia pracę sieci w różnych stanach: fali bieżącej (przemiatanie częstotliwości) i rezonansu (emisja krawędziowa). Jako antena o fali bieżącej, antena siatkowa przyjmuje formę zasilania krawędziowego, przy czym krótki bok siatki jest nieco większy niż jedna trzecia długości fali prowadzonej, a długi bok jest od dwóch do trzech razy dłuższy od krótszego boku . Prąd po krótkim boku jest przesyłany na drugą stronę, a między krótkimi bokami występuje różnica faz. Anteny siatkowe na fali bieżącej (nierezonansowe) emitują nachylone wiązki, które odbiegają od normalnego kierunku płaszczyzny siatki. Kierunek wiązki zmienia się wraz z częstotliwością i można go wykorzystać do skanowania częstotliwości. Gdy antena siatkowa jest używana jako antena rezonansowa, długie i krótkie boki siatki są zaprojektowane tak, aby mieć jedną przewodzącą długość fali i połowę przewodzącej długości fali częstotliwości środkowej, a przyjęta jest centralna metoda zasilania. Chwilowy prąd anteny siatkowej w stanie rezonansowym charakteryzuje się rozkładem fali stojącej. Promieniowanie jest generowane głównie przez krótkie boki, przy czym długie boki pełnią rolę linii przesyłowych. Antena siatkowa uzyskuje lepszy efekt promieniowania, maksymalne promieniowanie występuje w stanie promieniowania szerokobocznego, a polaryzacja jest równoległa do krótszego boku siatki. Kiedy częstotliwość odbiega od projektowanej częstotliwości środkowej, krótki bok siatki nie jest już połową długości fali prowadzącej, a we wzorze promieniowania następuje rozszczepienie wiązki. [2]
Model tablicowy i jego wzór 3D
Jak pokazano na powyższym rysunku konstrukcji anteny, gdzie P1 i P2 są przesunięte w fazie o 180°, do schematycznej symulacji można zastosować ADS (nie modelowany w tym artykule). Poprzez różnicowe zasilanie portu zasilającego można zaobserwować rozkład prądu na pojedynczym elemencie sieci, jak pokazano w analizie zasad. Prądy w położeniu podłużnym mają przeciwne kierunki (anulowanie), a prądy w położeniu poprzecznym mają jednakową amplitudę i fazę (superpozycja).
Rozkład prądu na różne ramiona1
Rozkład prądu 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 dotyczącymi wykrywania radarów, pionowa i pozioma liczba siatki może zostać zmniejszona lub zwiększona, aby uzyskać konstrukcję anteny pod określonym kątem. Ponadto długość linii przesyłowej mikropaskowej można modyfikować w sieci zasilania różnicowego, aby uzyskać odpowiednią różnicę faz.
Czas publikacji: 24 stycznia 2024 r
