Aby dostosować się do wymagań nowego produktu w zakresie kąta anteny i wykorzystać płytkę PCB poprzedniej generacji, można zastosować poniższy układ anteny, aby uzyskać zysk anteny 14 dBi przy 77 GHz i parametry promieniowania 3 dB_E/H_Beamwidth=40°. Zastosowano płytkę Rogers 4830 o grubości 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Układ anteny
Na powyższym rysunku przedstawiono antenę siatkową mikropaskową. Antena siatkowa mikropaskowa to rodzaj anteny utworzonej przez kaskadowe ułożenie elementów promieniujących i linii transmisyjnych utworzonych z pierścieni mikropaskowych N. Charakteryzuje się zwartą budową, wysokim wzmocnieniem, prostym zasilaniem i łatwością produkcji oraz innymi zaletami. Główną metodą polaryzacji jest polaryzacja liniowa, podobna do konwencjonalnych anten mikropaskowych i może być przetwarzana metodą trawienia. Impedancja siatki, położenie zasilania i struktura połączeń determinują rozkład prądu w matrycy, a charakterystyka promieniowania zależy od geometrii siatki. Pojedynczy rozmiar siatki służy 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 jednakową amplitudę i kierunek wsteczny, 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 punktami a0 i b0. W przypadku promieniowania bocznego różnica faz między punktami a1 i b1 wynosi 0°.
Struktura elementów tablicy
Struktura kanału
Anteny siatkowe zazwyczaj wykorzystują koncentryczną strukturę zasilania, a przewód zasilający jest podłączony do tylnej części płytki PCB, dlatego przewód zasilający musi być zaprojektowany warstwowo. W rzeczywistym przetwarzaniu występuje pewien błąd dokładności, który wpływa na wydajność. Aby spełnić wymagania fazowe opisane na powyższym rysunku, można zastosować płaską, różnicową strukturę zasilania, z równym wzbudzeniem amplitudowym w obu portach, ale różnicą fazową wynoszącą 180°.
Współosiowa struktura zasilania[1]
Większość anten mikropaskowych typu grid array wykorzystuje zasilanie koncentryczne. Pozycje zasilania anteny grid array dzielą się zasadniczo 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 przez całą siatkę anteny siatkowej, która jest nierezonansowym, jednokierunkowym układem końcowym. Antena siatkowa może być używana zarówno jako antena fali bieżącej, jak i antena rezonansowa. Wybór odpowiedniej częstotliwości, punktu zasilania i rozmiaru siatki pozwala siatce pracować w różnych stanach: fali bieżącej (przemiatanie częstotliwości) i rezonansu (emisja krawędziowa). Jako antena fali bieżącej, antena siatkowa przyjmuje formę zasilania krawędziowego, przy czym krótszy bok siatki jest nieco większy niż jedna trzecia długości fali prowadzonej, a dłuższy bok jest od dwóch do trzech razy dłuższy od krótszego boku. Prąd z krótszego boku jest przesyłany na drugi bok, a między krótszymi bokami występuje różnica faz. Anteny siatkowe z falą bieżącą (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. W przypadku anteny siatkowej jako anteny rezonansowej, długi i krótki bok siatki są zaprojektowane tak, aby miały długość fali przewodzącej i połowę długości fali przewodzącej częstotliwości centralnej, a także stosowaną metodę zasilania centralnego. Chwilowy prąd anteny siatkowej w stanie rezonansowym przedstawia rozkład fali stojącej. Promieniowanie jest generowane głównie przez krótkie boki, a 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 przewodzącej, a w charakterystyce promieniowania następuje rozszczepienie wiązki. [2]
Model tablicy i jego 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 (nie jest to modelowane 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 (znoszenie), a prądy w położeniu poprzecznym mają równą amplitudę i są w tej samej fazie (superpozycja).
Aktualny rozkład na różnych ramionach1
Aktualny rozkład na różnych ramionach 2
Powyższy tekst stanowi krótkie wprowadzenie do anteny siatkowej i przedstawia projekt układu antenowego wykorzystującego mikropaskową strukturę zasilającą, działającą na częstotliwości 77 GHz. W rzeczywistości, zgodnie z wymaganiami detekcji radarowej, pionowe i poziome wartości siatki można zmniejszyć lub zwiększyć, aby uzyskać antenę o określonym kącie. Ponadto, długość linii transmisyjnej mikropaskowej można modyfikować w różnicowej sieci zasilającej, aby uzyskać odpowiednią różnicę faz.
Czas publikacji: 24-01-2024
