For at tilpasse sig antennevinkelkravene for det nye produkt og dele den tidligere generation af PCB-pladeforme, kan følgende antennelayout bruges til at opnå en antenneforstærkning på 14 dBi@77 GHz og en strålingsydelse på 3 dB_E/H_Strålebredde=40°. Der anvendes en Rogers 4830 plade, tykkelse 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Antennelayout
I ovenstående figur anvendes en mikrostripgitterantenne. Mikrostripgitterantennen er en antenneform dannet af kaskaderende strålingselementer og transmissionslinjer dannet af N mikrostripringe. Den har en kompakt struktur, høj forstærkning, enkel tilførsel og nem fremstilling samt andre fordele. Den primære polarisationsmetode er lineær polarisering, som ligner konventionelle mikrostripantenner og kan behandles ved hjælp af ætsningsteknologi. Gitterets impedans, tilførselsplacering og sammenkoblingsstruktur bestemmer tilsammen strømfordelingen på tværs af gitteret, og strålingskarakteristikaene afhænger af gitterets geometri. En enkelt gitterstørrelse bruges til at bestemme antennens centerfrekvens.
RFMISO array-antenneserieprodukter:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Principanalyse
Strømmen, der flyder i array-elementets lodrette retning, har samme amplitude og omvendt retning, og strålingsevnen er svag, hvilket har ringe indflydelse på antennens ydeevne. Indstil cellebredden l1 til halv bølgelængde, og juster cellehøjden (h) for at opnå en faseforskel på 180° mellem a0 og b0. For bredsidestråling er faseforskellen mellem punkterne a1 og b1 0°.
Array-elementstruktur
Foderstruktur
Gitterantenner bruger normalt en koaksial fødestruktur, og føderen er forbundet til bagsiden af printkortet, så føderen skal designes gennem lag. Ved faktisk behandling vil der være en vis nøjagtighedsfejl, som vil påvirke ydeevnen. For at opfylde faseoplysningerne beskrevet i ovenstående figur kan en plan differentiel fødestruktur anvendes med excitation med samme amplitude ved de to porte, men en faseforskel på 180°.
Koaksial tilførselsstruktur[1]
De fleste microstrip grid array-antenner bruger koaksial tilførsel. Grid array-antennens tilførselspositioner er hovedsageligt opdelt i to typer: centertilførsel (tilførselspunkt 1) og kanttilførsel (tilførselspunkt 2 og tilførselspunkt 3).
Typisk grid array-struktur
Under kanttilførsel er der vandrebølger, der spænder over hele gitteret på gitterarray-antennen, som er en ikke-resonant, enkeltrettet end-fire-antenne. Gitterarray-antennen kan bruges som både en vandrebølgeantenne og en resonant antenne. Valg af den passende frekvens, tilførselspunkt og gitterstørrelse gør det muligt for gitteret at fungere i forskellige tilstande: vandrebølge (frekvenssweep) og resonans (kantemission). Som en vandrebølgeantenne antager gitterarray-antennen en kanttilført tilførselsform, hvor gitterets korte side er lidt større end en tredjedel af den styrede bølgelængde, og den lange side er mellem to og tre gange længden af den korte side. Strømmen på den korte side transmitteres til den anden side, og der er en faseforskel mellem de korte sider. Vandrende bølge- (ikke-resonante) gitterantenner udstråler vippede stråler, der afviger fra gitterplanets normale retning. Stråleretningen ændrer sig med frekvensen og kan bruges til frekvensscanning. Når gitterantennen bruges som en resonantantenne, er gitterets lange og korte sider designet til at være én ledende bølgelængde og en halv ledende bølgelængde af den centrale frekvens, og den centrale fødemetode anvendes. Gitterantennens øjeblikkelige strøm i resonanstilstanden præsenterer en stående bølgefordeling. Stråling genereres hovedsageligt af de korte sider, hvor de lange sider fungerer som transmissionslinjer. Gitterantennen opnår en bedre strålingseffekt, den maksimale stråling er i den brede strålingstilstand, og polarisationen er parallel med gitterets korte side. Når frekvensen afviger fra den designede centerfrekvens, er gitterets korte side ikke længere halvdelen af styrebølgelængden, og der forekommer stråledeling i strålingsmønsteret. [2]
Array-model og dens 3D-mønster
Som vist i ovenstående figur af antennestrukturen, hvor P1 og P2 er 180° ude af fase, kan ADS bruges til skematisk simulering (ikke modelleret i denne artikel). Ved differentielt at forsyne fødeporten kan strømfordelingen på et enkelt gitterelement observeres, som vist i principanalysen. Strømmene i den longitudinelle position er i modsatte retninger (annullering), og strømmene i den tværgående position er af samme amplitude og i fase (superposition).
Strømfordeling på forskellige arme1
Strømfordeling på forskellige arme 2
Ovenstående giver en kort introduktion til gitterantennen og designer et array ved hjælp af en mikrostrip-feedstruktur, der opererer ved 77 GHz. Faktisk kan gitterets lodrette og vandrette tal reduceres eller øges i henhold til radardetektionskravene for at opnå et antennedesign i en bestemt vinkel. Derudover kan længden af mikrostrip-transmissionslinjen ændres i differentialfeednetværket for at opnå den tilsvarende faseforskel.
Opslagstidspunkt: 24. januar 2024
