Per tal d'adaptar-se als requisits d'angle d'antena del nou producte i compartir el motlle de làmina PCB de la generació anterior, es pot utilitzar la següent disposició d'antena per aconseguir un guany d'antena de 14dBi a 77GHz i un rendiment de radiació de 3dB_E/H_Beamwidth=40°. Utilitzant una placa Rogers 4830, gruix 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Disposició de l'antena
A la figura anterior, s'utilitza una antena de quadrícula de microstrip. L'antena de matriu de quadrícula de microstrip és una forma d'antena formada per elements radiants en cascada i línies de transmissió formades per N anells de microstrip. Té una estructura compacta, alt guany, alimentació senzilla i facilitat de fabricació, entre altres avantatges. El principal mètode de polarització és la polarització lineal, que és similar a les antenes de microstrip convencionals i es pot processar mitjançant tecnologia de gravat. La impedància de la quadrícula, la ubicació de l'alimentació i l'estructura d'interconnexió determinen conjuntament la distribució del corrent a través de la matriu, i les característiques de la radiació depenen de la geometria de la quadrícula. S'utilitza una única mida de quadrícula per determinar la freqüència central de l'antena.
Productes de la sèrie d'antenes de matriu RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Anàlisi de principis
El corrent que flueix en la direcció vertical de l'element de la matriu té la mateixa amplitud i direcció inversa, i la capacitat de radiació és feble, cosa que té poc impacte en el rendiment de l'antena. Ajusteu l'amplada de la cel·la l1 a la meitat de la longitud d'ona i l'alçada de la cel·la (h) per aconseguir una diferència de fase de 180° entre a0 i b0. Per a la radiació lateral, la diferència de fase entre els punts a1 i b1 és de 0°.
Estructura d'elements de matriu
Estructura de l'alimentació
Les antenes de tipus quadrícula solen utilitzar una estructura d'alimentació coaxial, i l'alimentador està connectat a la part posterior de la placa de circuit imprès (PCB), de manera que l'alimentador s'ha de dissenyar mitjançant capes. Per al processament real, hi haurà un cert error de precisió, que afectarà el rendiment. Per tal de complir amb la informació de fase descrita a la figura anterior, es pot utilitzar una estructura d'alimentació diferencial planar, amb una excitació d'amplitud igual als dos ports, però una diferència de fase de 180°.
Estructura d'alimentació coaxial[1]
La majoria d'antenes de matriu de quadrícula de microstrip utilitzen alimentació coaxial. Les posicions d'alimentació de l'antena de matriu de quadrícula es divideixen principalment en dos tipus: alimentació central (punt d'alimentació 1) i alimentació lateral (punt d'alimentació 2 i punt d'alimentació 3).
Estructura típica de matriu de quadrícula
Durant l'alimentació per la vora, hi ha ones viatgeres que abasten tota la malla de l'antena de matriu de malla, que és una matriu de foc final unidireccional no ressonant. L'antena de matriu de malla es pot utilitzar tant com a antena d'ona viatgera com a antena ressonant. Seleccionar la freqüència, el punt d'alimentació i la mida de la malla adequats permet que la malla funcioni en diferents estats: ona viatgera (escombrat de freqüència) i ressonància (emissió per la vora). Com a antena d'ona viatgera, l'antena de matriu de malla adopta una forma d'alimentació per la vora, amb el costat curt de la malla lleugerament més gran que un terç de la longitud d'ona guiada i el costat llarg entre dues i tres vegades la longitud del costat curt. El corrent del costat curt es transmet a l'altre costat i hi ha una diferència de fase entre els costats curts. Les antenes de malla d'ona viatgera (no ressonants) irradien feixos inclinats que es desvien de la direcció normal del pla de la malla. La direcció del feix canvia amb la freqüència i es pot utilitzar per a l'escaneig de freqüències. Quan l'antena de matriu de quadrícula s'utilitza com a antena ressonant, els costats llarg i curt de la quadrícula estan dissenyats per tenir una longitud d'ona conductora i la meitat d'una longitud d'ona conductora de la freqüència central, i s'adopta el mètode d'alimentació central. El corrent instantani de l'antena de quadrícula en estat ressonant presenta una distribució d'ona estacionària. La radiació es genera principalment pels costats curts, i els costats llargs actuen com a línies de transmissió. L'antena de quadrícula obté un millor efecte de radiació, la radiació màxima es troba en l'estat de radiació del costat ample i la polarització és paral·lela al costat curt de la quadrícula. Quan la freqüència es desvia de la freqüència central dissenyada, el costat curt de la quadrícula ja no és la meitat de la longitud d'ona guia i es produeix una divisió del feix en el patró de radiació. [2]
Model de matriu i el seu patró 3D
Com es mostra a la figura anterior de l'estructura de l'antena, on P1 i P2 estan 180° desfasats, l'ADS es pot utilitzar per a la simulació esquemàtica (no modelada en aquest article). En alimentar diferencialment el port d'alimentació, es pot observar la distribució del corrent en un sol element de la malla, tal com es mostra a l'anàlisi del principi. Els corrents en la posició longitudinal són en direccions oposades (cancel·lació), i els corrents en la posició transversal són d'amplitud igual i en fase (superposició).
Distribució actual en diferents braços1
Distribució de corrent en diferents braços 2
L'anterior ofereix una breu introducció a l'antena de quadrícula i dissenya una matriu utilitzant una estructura d'alimentació de microstrip que funciona a 77 GHz. De fet, segons els requisits de detecció de radar, els números verticals i horitzontals de la quadrícula es poden reduir o augmentar per aconseguir un disseny d'antena en un angle específic. A més, la longitud de la línia de transmissió de microstrip es pot modificar a la xarxa d'alimentació diferencial per aconseguir la diferència de fase corresponent.
Data de publicació: 24 de gener de 2024
