Para adaptarse a los requisitos de ángulo de antena del nuevo producto y compartir el molde de placa PCB de la generación anterior, se puede utilizar el siguiente diseño de antena para lograr una ganancia de antena de 14 dBi a 77 GHz y un rendimiento de radiación de 3 dB_E/H_Ancho de haz = 40°. Se utiliza una placa Rogers 4830 de 0,127 mm de espesor, Dk = 3,25 y Df = 0,0033.
Disposición de la antena
En la figura anterior, se utiliza una antena de rejilla de microbanda. Esta antena está formada por elementos radiantes en cascada y líneas de transmisión formadas por N anillos de microbanda. Presenta una estructura compacta, alta ganancia, alimentación sencilla y facilidad de fabricación, entre otras ventajas. El principal método de polarización es la polarización lineal, similar a las antenas de microbanda convencionales y procesable mediante tecnología de grabado. La impedancia de la rejilla, la ubicación de la alimentación y la estructura de interconexión determinan la distribución de corriente a través del conjunto, y las características de radiación dependen de la geometría de la rejilla. Se utiliza un único tamaño de rejilla para determinar la frecuencia central de la antena.
Productos de la serie de antenas de matriz RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Análisis de principios
La corriente que fluye verticalmente por el elemento del arreglo tiene la misma amplitud y dirección inversa, y la capacidad de radiación es débil, lo que afecta poco el rendimiento de la antena. Ajuste el ancho de celda l1 a la mitad de la longitud de onda y ajuste la altura de celda (h) para lograr una diferencia de fase de 180° entre a0 y b0. Para la radiación lateral, la diferencia de fase entre los puntos a1 y b1 es de 0°.
Estructura de elementos de matriz
Estructura del feed
Las antenas de rejilla suelen utilizar una estructura de alimentación coaxial, conectada a la parte posterior de la placa de circuito impreso (PCB), por lo que su diseño requiere capas. En el procesamiento real, existe un cierto error de precisión que afecta el rendimiento. Para cumplir con la información de fase descrita en la figura anterior, se puede utilizar una estructura de alimentación diferencial planar, con excitación de igual amplitud en ambos puertos, pero con una diferencia de fase de 180°.
Estructura de alimentación coaxial[1]
La mayoría de las antenas de microbanda con matriz de rejilla utilizan alimentación coaxial. Las posiciones de alimentación de la antena de matriz de rejilla se dividen principalmente en dos tipos: alimentación central (punto de alimentación 1) y alimentación de borde (puntos de alimentación 2 y 3).
Estructura típica de una matriz de cuadrícula
Durante la alimentación de borde, se generan ondas viajeras que abarcan toda la rejilla de la antena de red, que es un arreglo unidireccional no resonante de propagación longitudinal. Esta antena puede utilizarse tanto como antena de ondas viajeras como resonante. La selección de la frecuencia, el punto de alimentación y el tamaño de rejilla adecuados permite que la rejilla funcione en diferentes estados: onda viajera (barrido de frecuencia) y resonancia (emisión de borde). Como antena de ondas viajeras, la antena de red adopta una forma de alimentación de borde, con el lado corto de la rejilla ligeramente mayor que un tercio de la longitud de onda guiada y el lado largo entre dos y tres veces la longitud del lado corto. La corriente en el lado corto se transmite al otro lado, y existe una diferencia de fase entre los lados cortos. Las antenas de rejilla de ondas viajeras (no resonantes) emiten haces inclinados que se desvían de la dirección normal del plano de la rejilla. La dirección del haz cambia con la frecuencia y puede utilizarse para el escaneo de frecuencia. Cuando la antena de rejilla se utiliza como antena resonante, los lados largo y corto de la rejilla se diseñan para tener una longitud de onda conductora y la mitad de la longitud de onda conductora de la frecuencia central, y se adopta el método de alimentación central. La corriente instantánea de la antena de rejilla en estado resonante presenta una distribución de onda estacionaria. La radiación se genera principalmente por los lados cortos, y los lados largos actúan como líneas de transmisión. La antena de rejilla obtiene un mejor efecto de radiación; la radiación máxima se produce en el estado de radiación del lado ancho y la polarización es paralela al lado corto de la rejilla. Cuando la frecuencia se desvía de la frecuencia central diseñada, el lado corto de la rejilla deja de ser la mitad de la longitud de onda guía y se produce una división del haz en el diagrama de radiación. [2]
Modelo de matriz y su patrón 3D
Como se muestra en la figura anterior de la estructura de la antena, donde P1 y P2 están desfasados 180°, se puede utilizar ADS para la simulación esquemática (no se modela en este artículo). Al alimentar diferencialmente el puerto de alimentación, se puede observar la distribución de corriente en un solo elemento de la red, como se muestra en el análisis principal. Las corrientes en la posición longitudinal tienen direcciones opuestas (cancelación), y las corrientes en la posición transversal tienen la misma amplitud y están en fase (superposición).
Distribución actual en diferentes brazos1
Distribución actual en diferentes brazos 2
Lo anterior ofrece una breve introducción a la antena de rejilla y diseña un arreglo con una estructura de alimentación de microbanda que opera a 77 GHz. De hecho, según los requisitos de detección del radar, el número de líneas verticales y horizontales de la rejilla puede reducirse o aumentarse para lograr un diseño de antena con un ángulo específico. Además, la longitud de la línea de transmisión de microbanda puede modificarse en la red de alimentación diferencial para lograr la diferencia de fase correspondiente.
Hora de publicación: 24 de enero de 2024
