Para adaptarse aos requisitos de ángulo da antena do novo produto e compartir o molde de láminas de PCB da xeración anterior, pódese empregar o seguinte deseño de antena para conseguir unha ganancia de antena de 14 dBi a 77 GHz e un rendemento de radiación de 3 dB_E/H_Beamwidth=40°. Emprega unha placa Rogers 4830, cun grosor de 0,127 mm, Dk=3,25 e Df=0,0033.
Disposición da antena
Na figura anterior, utilízase unha antena de microstrip grella. A antena de matriz de microstrip grella é unha forma de antena formada por elementos radiantes en cascada e liñas de transmisión formadas por N aneis de microstrip. Ten unha estrutura compacta, alta ganancia, alimentación sinxela e facilidade de fabricación entre outras vantaxes. O principal método de polarización é a polarización lineal, que é similar ás antenas de microstrip convencionais e pode procesarse mediante tecnoloxía de gravado. A impedancia da grella, a localización da alimentación e a estrutura de interconexión determinan conxuntamente a distribución da corrente a través da matriz, e as características da radiación dependen da xeometría da grella. Úsase un único tamaño de grella para determinar a frecuencia central da antena.
Produtos da serie de antenas de matriz RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Análise de principios
A corrente que flúe na dirección vertical do elemento da matriz ten a mesma amplitude e dirección inversa, e a capacidade de radiación é débil, o que ten pouco impacto no rendemento da antena. Axuste o ancho da cela l1 á metade da lonxitude de onda e axuste a altura da cela (h) para conseguir unha diferenza de fase de 180° entre a0 e b0. Para a radiación lateral, a diferenza de fase entre os puntos a1 e b1 é de 0°.
Estrutura de elementos de matriz
Estrutura da alimentación
As antenas de tipo grella adoitan empregar unha estrutura de alimentación coaxial, e o alimentador está conectado á parte traseira da placa de circuíto impreso (PCB), polo que o alimentador debe deseñarse por capas. Para o procesamento real, haberá un certo erro de precisión, que afectará o rendemento. Para cumprir coa información de fase descrita na figura anterior, pódese empregar unha estrutura de alimentación diferencial planar, cunha excitación de amplitude igual nos dous portos, pero unha diferenza de fase de 180°.
Estrutura de alimentación coaxial[1]
A maioría das antenas de matriz en microstrip usan alimentación coaxial. As posicións de alimentación da antena de matriz en microstrip divídense principalmente en dous tipos: alimentación central (punto de alimentación 1) e alimentación de bordo (punto de alimentación 2 e punto de alimentación 3).
Estrutura típica de matriz de cuadrícula
Durante a alimentación de bordo, hai ondas viaxantes que abarcan toda a grella na antena de matriz de grella, que é unha matriz de disparo final unidireccional non resonante. A antena de matriz de grella pódese usar tanto como antena de onda viaxante como antena resonante. A selección da frecuencia, o punto de alimentación e o tamaño da grella axeitados permiten que a grella funcione en diferentes estados: onda viaxante (varrido de frecuencia) e resonancia (emisión de bordo). Como antena de onda viaxante, a antena de matriz de grella adopta unha forma de alimentación de bordo, co lado curto da grella lixeiramente maior que un terzo da lonxitude de onda guiada e o lado longo entre dúas e tres veces a lonxitude do lado curto. A corrente no lado curto transmítese ao outro lado e hai unha diferenza de fase entre os lados curtos. As antenas de grella de onda viaxante (non resonantes) irradian feixes inclinados que se desvían da dirección normal do plano da grella. A dirección do feixe cambia coa frecuencia e pódese usar para a exploración de frecuencias. Cando se usa a antena de matriz en grella como antena resonante, os lados longo e curto da grella están deseñados para ter unha lonxitude de onda condutiva e a metade da lonxitude de onda condutiva da frecuencia central, e adóptase o método de alimentación central. A corrente instantánea da antena de grella no estado resonante presenta unha distribución de onda estacionaria. A radiación xérase principalmente polos lados curtos, e os lados longos actúan como liñas de transmisión. A antena de grella obtén un mellor efecto de radiación, a radiación máxima está no estado de radiación do lado ancho e a polarización é paralela ao lado curto da grella. Cando a frecuencia se desvía da frecuencia central deseñada, o lado curto da grella xa non é a metade da lonxitude de onda guía e prodúcese a división do feixe no patrón de radiación. [2]
Modelo de matriz e o seu patrón 3D
Como se mostra na figura anterior da estrutura da antena, onde P1 e P2 están 180° desfasados, o ADS pódese usar para a simulación esquemática (non modelada neste artigo). Ao alimentar diferencialmente o porto de alimentación, pódese observar a distribución de corrente nun único elemento da grella, como se mostra na análise do principio. As correntes na posición lonxitudinal están en direccións opostas (cancelación) e as correntes na posición transversal teñen a mesma amplitude e están en fase (superposición).
Distribución actual en diferentes brazos1
Distribución actual en diferentes brazos 2
O anterior ofrece unha breve introdución á antena de grella e deseña unha matriz usando unha estrutura de alimentación en microstrip que funciona a 77 GHz. De feito, segundo os requisitos de detección de radar, os números verticais e horizontais da grella pódense reducir ou aumentar para conseguir un deseño de antena nun ángulo específico. Ademais, a lonxitude da liña de transmisión en microstrip pódese modificar na rede de alimentación diferencial para conseguir a diferenza de fase correspondente.
Data de publicación: 24 de xaneiro de 2024
