Om aan te passen aan de antennehoekvereisten van het nieuwe product en om de PCB-plaatvorm van de vorige generatie te delen, kan de volgende antenne-indeling worden gebruikt om een antenneversterking van 14dBi bij 77GHz en een stralingsprestatie van 3dB_E/H_Beamwidth=40° te bereiken.Gebruikmakend van een Rogers 4830-plaat, dikte 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Antenne-indeling
In de bovenstaande afbeelding wordt een microstrip-rasterantenne gebruikt.De microstrip-rasterarray-antenne is een antennevorm die wordt gevormd door cascadering van stralingselementen en transmissielijnen gevormd door N microstrip-ringen.Het heeft een compacte structuur, hoge winst, eenvoudige invoer en fabricagegemak en andere voordelen.De belangrijkste polarisatiemethode is lineaire polarisatie, die vergelijkbaar is met conventionele microstripantennes en kan worden verwerkt door middel van etstechnologie.De impedantie, voedingslocatie en verbindingsstructuur van het raster bepalen samen de stroomverdeling over de array, en de stralingskarakteristieken zijn afhankelijk van de geometrie van het raster.Er wordt gebruik gemaakt van een enkele rastergrootte om de middenfrequentie van de antenne te bepalen.
RFMISO array antenne serie producten:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Principeanalyse
De stroom die in de verticale richting van het array-element vloeit, heeft dezelfde amplitude en omgekeerde richting, en het stralingsvermogen is zwak, wat weinig invloed heeft op de prestaties van de antenne.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 breedtestraling is het faseverschil tussen de punten a1 en b1 0°.
Structuur van array-elementen
Voerstructuur
Antennes van het rastertype gebruiken meestal een coaxiale voedingsstructuur en de feeder is verbonden met de achterkant van de PCB, dus de feeder moet door lagen worden ontworpen.Bij daadwerkelijke verwerking zal er een bepaalde nauwkeurigheidsfout optreden, die de prestaties zal beïnvloeden.Om te voldoen aan de fase-informatie die in de bovenstaande figuur wordt beschreven, kan een vlakke differentiële voedingsstructuur worden gebruikt, met excitatie met gelijke amplitude 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 zijn hoofdzakelijk verdeeld in twee typen: centrale voeding (voedingspunt 1) en randvoeding (voedingspunt 2 en voedingspunt 3).
Typische grid-arraystructuur
Tijdens edge-feeding lopen er golven over het hele raster op de grid-array-antenne, een niet-resonante end-fire-array in één richting.De grid-array-antenne kan zowel als lopende-golfantenne als als resonante antenne worden gebruikt.Door de juiste frequentie, voedingspunt en rastergrootte te selecteren, kan het raster in verschillende toestanden werken: lopende golf (frequentiebereik) en resonantie (randemissie).Als lopende golfantenne neemt de grid-array-antenne een edge-fed feed-vorm aan, waarbij de korte zijde van het raster iets groter is dan een derde van de geleide golflengte en de lange zijde tussen twee en drie keer de lengte van de korte zijde .De stroom aan de korte zijde wordt doorgegeven aan de andere zijde en er is een faseverschil tussen de korte zijden.Reizende golf (niet-resonante) roosterantennes stralen gekantelde bundels uit die afwijken van de normale richting van het roostervlak.De richting van de straal verandert met de frequentie en kan worden gebruikt voor frequentiescannen.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 roosterantenne in resonante toestand vertoont een staande golfverdeling.Straling wordt voornamelijk gegenereerd door de korte zijden, waarbij de lange zijden fungeren als transmissielijnen.De roosterantenne verkrijgt een beter stralingseffect, de maximale straling bevindt zich in de stralingstoestand aan de brede zijde en de polarisatie is evenwijdig aan de korte zijde van het rooster.Wanneer de frequentie afwijkt van de ontworpen middenfrequentie, is de korte zijde van het rooster niet langer de helft van de geleidingsgolflengte en treedt bundelsplitsing op in het stralingspatroon.[2]
Arraymodel en zijn 3D-patroon
Zoals weergegeven 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 richtingen (annulering), en de stromen in de transversale positie zijn van gelijke amplitude en in fase (superpositie).
Huidige verdeling over verschillende armen1
Stroomverdeling op verschillende armen 2
Het bovenstaande geeft een korte inleiding tot de roosterantenne en ontwerpt een array met behulp van een microstrip-voedingsstructuur die werkt op 77 GHz.In feite kunnen, afhankelijk van de vereisten voor radardetectie, de verticale en horizontale getallen van het raster worden verkleind of vergroot om een antenneontwerp onder een specifieke hoek te verkrijgen.Bovendien kan de lengte van de microstrip-transmissielijn in het differentiële voedingsnetwerk worden gewijzigd om het overeenkomstige faseverschil te bereiken.
Posttijd: 24 januari 2024
