Om te voldoen aan de antennehoekvereisten van het nieuwe product en om de vorige generatie PCB-plaatmatrijs te gebruiken, kan de volgende antenneopstelling worden gebruikt om een antenneversterking van 14 dBi bij 77 GHz en een stralingsprestatie van 3 dB_E/H_Beamwidth = 40° te bereiken. Gebruikt Rogers 4830-plaat, dikte 0,127 mm, Dk = 3,25, Df = 0,0033.
Antenne-indeling
In de bovenstaande afbeelding wordt een microstrip-gridantenne gebruikt. De microstrip-grid-arrayantenne is een antennevorm die bestaat uit cascade-schakeling van stralende elementen en transmissielijnen gevormd door N-microstripringen. Deze antenne heeft een compacte structuur, hoge versterking, eenvoudige voeding, eenvoudige productie en andere voordelen. De belangrijkste polarisatiemethode is lineaire polarisatie, die vergelijkbaar is met conventionele microstripantennes en kan worden verwerkt met etstechnologie. De impedantie, voedingslocatie en interconnectiestructuur van het rooster bepalen samen de stroomverdeling over de array, en de stralingskarakteristieken zijn afhankelijk van de geometrie van het rooster. Eén roostermaat wordt gebruikt om de middenfrequentie van de antenne te bepalen.
Producten uit de RFMISO-arrayantenneserie:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Principeanalyse
De stroom die in de verticale richting van het array-element loopt, heeft dezelfde amplitude en tegengestelde richting, en de stralingscapaciteit is zwak, wat weinig invloed heeft op de antenneprestaties. Stel de celbreedte l1 in op de halve golflengte en pas de celhoogte (h) aan om een faseverschil van 180° tussen a0 en b0 te bereiken. Voor brede straling is het faseverschil tussen de punten a1 en b1 0°.
Array-elementstructuur
Voerstructuur
Roosterantennes gebruiken meestal een coaxiale feedstructuur, waarbij de feeder is aangesloten op de achterkant van de printplaat. De feeder moet daarom in lagen worden ontworpen. Bij de daadwerkelijke verwerking zal er een zekere nauwkeurigheidsfout optreden, wat de prestaties beïnvloedt. Om te voldoen aan de fase-informatie die in de bovenstaande afbeelding wordt beschreven, kan een planaire differentiële feedstructuur worden gebruikt, met een gelijke amplitude-excitatie bij de twee poorten, maar een faseverschil van 180°.
Coaxiale voedingsstructuur[1]
De meeste microstrip grid array-antennes maken gebruik van coaxiale voeding. De voedingsposities van de grid array-antenne worden hoofdzakelijk onderverdeeld in twee typen: centrale voeding (voedingspunt 1) en randvoeding (voedingspunt 2 en voedingspunt 3).
Typische rasterarraystructuur
Tijdens edge feeding zijn er lopende golven die het gehele rooster van de grid array-antenne bestrijken. Dit is een niet-resonante single-direction end-fire array. De grid array-antenne kan zowel als lopende golfantenne als resonante antenne worden gebruikt. Door de juiste frequentie, het juiste voedingspunt en de juiste roostergrootte te selecteren, kan het rooster in verschillende toestanden werken: lopende golf (frequentiesweep) en resonantie (randemissie). Als lopende golfantenne gebruikt de grid array-antenne een edge-fed feed, waarbij de korte zijde van het rooster iets groter is dan een derde van de geleide golflengte en de lange zijde twee tot drie keer zo lang is als de korte zijde. De stroom aan de korte zijde wordt naar de andere zijde doorgelaten en er is een faseverschil tussen de korte zijden. Lopende golf (niet-resonante) grid-antennes zenden gekantelde bundels uit die afwijken van de normale richting van het roostervlak. De bundelrichting verandert met de frequentie en kan worden gebruikt voor frequentiescanning. Wanneer de grid array-antenne wordt gebruikt als een resonante antenne, zijn de lange en korte zijden van het rooster ontworpen om één geleidende golflengte en een halve geleidende golflengte van de centrale frequentie te hebben, en wordt de centrale voedingsmethode toegepast. De momentane stroom van de grid-antenne in de resonante toestand vertoont een staande golfverdeling. Straling wordt voornamelijk gegenereerd door de korte zijden, waarbij de lange zijden als transmissielijnen fungeren. De grid-antenne verkrijgt een beter stralingseffect, de maximale straling is in de brede stralingstoestand en de polarisatie is parallel aan de korte zijde van het rooster. Wanneer de frequentie afwijkt van de ontworpen centrale frequentie, is de korte zijde van het rooster niet langer de halve geleidende golflengte en treedt bundelsplitsing op in het stralingspatroon. [2]
Arraymodel en zijn 3D-patroon
Zoals te zien is in de bovenstaande afbeelding van de antennestructuur, waarbij P1 en P2 180° uit fase zijn, kan ADS worden gebruikt voor schematische simulatie (niet gemodelleerd in dit artikel). Door de voedingspoort differentieel te voeden, kan de stroomverdeling op een enkel roosterelement worden waargenomen, zoals weergegeven in de principeanalyse. De stromen in de longitudinale positie zijn in tegengestelde richting (annulering), en de stromen in de transversale positie hebben gelijke amplitude en zijn in fase (superpositie).
Stroomverdeling over verschillende armen1
Stroomverdeling over verschillende armen 2
Het bovenstaande geeft een korte introductie tot de rasterantenne en ontwerpt een array met een microstrip-feedstructuur die werkt op 77 GHz. Afhankelijk van de vereisten voor radardetectie kunnen de verticale en horizontale getallen van de grid worden verkleind of vergroot om een antenneontwerp met een specifieke hoek te verkrijgen. Bovendien kan de lengte van de microstrip-transmissielijn in het differentiële feednetwerk worden aangepast om het bijbehorende faseverschil te bereiken.
Plaatsingstijd: 24-01-2024
