For å tilpasse seg antennevinkelkravene til det nye produktet og dele forrige generasjons PCB-plateform, kan følgende antenneoppsett brukes til å oppnå en antenneforsterkning på 14 dBi@77 GHz og en strålingsytelse på 3 dB_E/H_Strålebredde=40°. Bruker Rogers 4830-plate, tykkelse 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Antenneoppsett
I figuren ovenfor brukes en mikrostripgitterantenne. Mikrostripgitterantennen er en antenneform dannet av kaskaderende strålingselementer og transmisjonslinjer dannet av N mikrostripringer. Den har kompakt struktur, høy forsterkning, enkel mating og enkel produksjon og andre fordeler. Den viktigste polariseringsmetoden er lineær polarisering, som ligner på konvensjonelle mikrostripantenner og kan behandles med etseteknologi. Gitterets impedans, matingsplassering og sammenkoblingsstruktur bestemmer sammen strømfordelingen over matrisen, og strålingsegenskapene avhenger av gitterets geometri. En enkelt gitterstørrelse brukes til å bestemme antennens senterfrekvens.
RFMISO array-antenneserieprodukter:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Prinsippanalyse
Strømmen som flyter i den vertikale retningen til matriseelementet har lik amplitude og revers retning, og strålingskapasiteten er svak, noe som har liten innvirkning på antennens ytelse. Sett cellebredden l1 til halv bølgelengde og juster cellehøyden (h) for å oppnå en faseforskjell på 180° mellom a0 og b0. For bredsidestråling er faseforskjellen mellom punktene a1 og b1 0°.
Struktur av arrayelementer
Fôrstruktur
Gitterantenner bruker vanligvis en koaksial matestruktur, og materen er koblet til baksiden av PCB-en, så materen må designes gjennom lag. For faktisk prosessering vil det være en viss nøyaktighetsfeil, som vil påvirke ytelsen. For å oppfylle faseinformasjonen beskrevet i figuren ovenfor, kan en plan differensialmatingsstruktur brukes, med lik amplitudeeksitasjon ved de to portene, men en faseforskjell på 180°.
Koaksial matestruktur[1]
De fleste mikrostrip-gitterantenner bruker koaksial mating. Matingsposisjonene til gitterantennen er hovedsakelig delt inn i to typer: sentermating (matingspunkt 1) og kantmating (matingspunkt 2 og matingspunkt 3).
Typisk grid array-struktur
Under kantmating er det vandrebølger som spenner over hele gitteret på gitterantennen, som er en ikke-resonant, enveis ende-fire-antenne. Gitterantennen kan brukes både som en vandrebølgeantenne og en resonant antenne. Ved å velge riktig frekvens, matepunkt og gitterstørrelse kan gitteret operere i forskjellige tilstander: vandrebølge (frekvenssveip) og resonans (kantemisjon). Som en vandrebølgeantenne bruker gitterantennen en kantmatet mateform, der den korte siden av gitteret er litt større enn en tredjedel av den styrte bølgelengden og den lange siden mellom to og tre ganger lengden på den korte siden. Strømmen på den korte siden overføres til den andre siden, og det er en faseforskjell mellom de korte sidene. Vandrebølge- (ikke-resonante) gitterantenner utstråler skråstilte stråler som avviker fra den normale retningen til gitterplanet. Stråleretningen endres med frekvensen og kan brukes til frekvensskanning. Når gitterantennen brukes som en resonantantenne, er den lange og korte siden av gitteret designet til å være én ledende bølgelengde og en halv ledende bølgelengde av den sentrale frekvensen, og den sentrale matingsmetoden brukes. Den øyeblikkelige strømmen til gitterantennen i resonanstilstanden presenterer en stående bølgefordeling. Stråling genereres hovedsakelig av kortsidene, mens langsidene fungerer som transmisjonslinjer. Gitterantennen oppnår bedre strålingseffekt, den maksimale strålingen er i bredsidestrålingstilstanden, og polarisasjonen er parallell med den korte siden av gitteret. Når frekvensen avviker fra den designede senterfrekvensen, er den korte siden av gitteret ikke lenger halvparten av styrebølgelengden, og stråledeling skjer i strålingsmønsteret. [2]
Arraymodell og dens 3D-mønster
Som vist i figuren ovenfor av antennestrukturen, hvor P1 og P2 er 180° ute av fase, kan ADS brukes til skjematisk simulering (ikke modellert i denne artikkelen). Ved å mate mateporten differensielt kan strømfordelingen på et enkelt gitterelement observeres, som vist i prinsippanalysen. Strømmene i den langsgående posisjonen er i motsatte retninger (kansellering), og strømmene i den tverrgående posisjonen har lik amplitude og er i fase (superposisjon).
Strømfordeling på forskjellige armer1
Strømfordeling på forskjellige armer 2
Ovennevnte gir en kort introduksjon til gitterantennen, og designer en antennegruppe ved hjelp av en mikrostrip-matingsstruktur som opererer på 77 GHz. Faktisk, i henhold til radardeteksjonskravene, kan de vertikale og horisontale tallene i gitteret reduseres eller økes for å oppnå en antennedesign i en bestemt vinkel. I tillegg kan lengden på mikrostrip-transmisjonslinjen modifiseres i differensialmatingsnettverket for å oppnå den tilsvarende faseforskjellen.
Publisert: 24. januar 2024
