Per adattarsi ai requisiti di angolo dell'antenna del nuovo prodotto e condividere lo stampo del PCB della generazione precedente, è possibile utilizzare il seguente layout dell'antenna per ottenere un guadagno dell'antenna di 14 dBi a 77 GHz e prestazioni di radiazione di 3 dB_E/H_Beamwidth=40°. Utilizzando la piastra Rogers 4830, spessore 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Disposizione dell'antenna
Nella figura sopra, viene utilizzata un'antenna a griglia microstrip. L'antenna a schiera a griglia microstrip è una forma di antenna costituita da elementi radianti in cascata e linee di trasmissione formate da N anelli microstrip. Presenta una struttura compatta, un elevato guadagno, un'alimentazione semplice e una facile fabbricazione. Il metodo di polarizzazione principale è la polarizzazione lineare, simile a quella delle antenne microstrip convenzionali, e può essere realizzata mediante tecnologia di incisione. L'impedenza della griglia, la posizione di alimentazione e la struttura di interconnessione determinano congiuntamente la distribuzione di corrente attraverso la schiera, e le caratteristiche di radiazione dipendono dalla geometria della griglia. Una singola dimensione della griglia viene utilizzata per determinare la frequenza centrale dell'antenna.
Prodotti della serie di antenne a schiera RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Analisi dei principi
La corrente che scorre in direzione verticale nell'elemento dell'array ha ampiezza uguale e direzione opposta, e la capacità di radiazione è debole, il che ha un impatto minimo sulle prestazioni dell'antenna. Impostare la larghezza della cella l1 a metà lunghezza d'onda e regolare l'altezza della cella (h) per ottenere una differenza di fase di 180° tra a0 e b0. Per la radiazione perpendicolare, la differenza di fase tra i punti a1 e b1 è di 0°.
Struttura dell'elemento dell'array
struttura di alimentazione
Le antenne a griglia utilizzano solitamente una struttura di alimentazione coassiale, collegata al retro del PCB, che deve quindi essere progettata a strati. Durante la lavorazione effettiva, si verificherà un certo errore di precisione, che influirà sulle prestazioni. Per soddisfare le informazioni di fase descritte nella figura precedente, è possibile utilizzare una struttura di alimentazione differenziale planare, con eccitazione di uguale ampiezza alle due porte, ma con una differenza di fase di 180°.
Struttura di alimentazione coassiale[1]
La maggior parte delle antenne a schiera di microstriscia utilizza un'alimentazione coassiale. I punti di alimentazione dell'antenna a schiera di microstriscia si dividono principalmente in due tipi: alimentazione centrale (punto di alimentazione 1) e alimentazione periferica (punto di alimentazione 2 e punto di alimentazione 3).
Struttura tipica di una griglia
Durante l'alimentazione laterale, si generano onde viaggianti che attraversano l'intera griglia dell'antenna a schiera, la quale è un'antenna a schiera unidirezionale non risonante. L'antenna a schiera può essere utilizzata sia come antenna a onda viaggiante che come antenna risonante. Selezionando la frequenza, il punto di alimentazione e la dimensione della griglia appropriati, è possibile far operare la griglia in diversi stati: onda viaggiante (scansione di frequenza) e risonanza (emissione laterale). Come antenna a onda viaggiante, l'antenna a schiera adotta una configurazione di alimentazione laterale, con il lato corto della griglia leggermente più lungo di un terzo della lunghezza d'onda guidata e il lato lungo compreso tra due e tre volte la lunghezza del lato corto. La corrente sul lato corto viene trasmessa all'altro lato, creando una differenza di fase tra i due lati corti. Le antenne a griglia a onda viaggiante (non risonanti) irradiano fasci inclinati che deviano dalla direzione normale del piano della griglia. La direzione del fascio cambia con la frequenza e può essere utilizzata per la scansione di frequenza. Quando l'antenna a griglia viene utilizzata come antenna risonante, i lati lungo e corto della griglia sono progettati per essere una lunghezza d'onda conduttiva e mezza lunghezza d'onda conduttiva della frequenza centrale, e viene adottato il metodo di alimentazione centrale. La corrente istantanea dell'antenna a griglia nello stato risonante presenta una distribuzione di onda stazionaria. La radiazione è generata principalmente dai lati corti, con i lati lunghi che agiscono come linee di trasmissione. L'antenna a griglia ottiene un migliore effetto di radiazione, la radiazione massima si verifica nello stato di radiazione del lato largo e la polarizzazione è parallela al lato corto della griglia. Quando la frequenza devia dalla frequenza centrale progettata, il lato corto della griglia non è più mezza lunghezza d'onda di guida e si verifica una divisione del fascio nel diagramma di radiazione. [2]
Modello a matrice e suo schema 3D
Come mostrato nella figura precedente della struttura dell'antenna, dove P1 e P2 sono sfasati di 180°, è possibile utilizzare ADS per la simulazione schematica (non modellata in questo articolo). Alimentando in modo differenziale la porta di alimentazione, è possibile osservare la distribuzione di corrente su un singolo elemento della griglia, come mostrato nell'analisi di principio. Le correnti in posizione longitudinale hanno direzioni opposte (cancellazione), mentre le correnti in posizione trasversale hanno ampiezza uguale e sono in fase (sovrapposizione).
Distribuzione attuale sui diversi bracci1
Distribuzione attuale sui diversi bracci 2
Quanto sopra fornisce una breve introduzione all'antenna a griglia e progetta un array utilizzando una struttura di alimentazione a microstriscia operante a 77 GHz. In effetti, a seconda dei requisiti di rilevamento radar, il numero di elementi verticali e orizzontali della griglia può essere ridotto o aumentato per ottenere un progetto di antenna con un angolo specifico. Inoltre, la lunghezza della linea di trasmissione a microstriscia può essere modificata nella rete di alimentazione differenziale per ottenere la corrispondente differenza di fase.
Data di pubblicazione: 24 gennaio 2024
