Para adaptarse a los requisitos de ángulo de antena del nuevo producto y compartir el molde de la placa PCB de la generación anterior, se puede utilizar la siguiente disposición de antena para lograr una ganancia de antena de 14 dBi a 77 GHz y un rendimiento de radiación de 3 dB_E/H_Beamwidth=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 microcinta. La antena de rejilla de microcinta es una antena formada por elementos radiantes en cascada y líneas de transmisión formadas por N anillos de microcinta. Presenta una estructura compacta, alta ganancia, alimentación sencilla y facilidad de fabricación, entre otras ventajas. El método de polarización principal es la polarización lineal, similar a la de las antenas de microcinta convencionales, y puede procesarse mediante tecnología de grabado. La impedancia de la rejilla, la ubicación de la alimentación y la estructura de interconexión determinan conjuntamente la distribución de corriente en la matriz, 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 en dirección vertical del elemento de la matriz tiene igual amplitud y dirección opuesta, y su capacidad de radiación es débil, lo que tiene poco impacto en el rendimiento de la antena. Ajuste el ancho de celda l1 a la mitad de la longitud de onda y la altura de celda (h) para lograr una diferencia de fase de 180° entre a0 y b0. Para la radiación frontal, la diferencia de fase entre los puntos a1 y b1 es de 0°.
Estructura de los elementos de la matriz
Estructura de alimentación
Las antenas de tipo rejilla suelen utilizar una estructura de alimentación coaxial, y el alimentador se conecta a la parte posterior de la PCB, por lo que su diseño requiere capas. En la práctica, esto conlleva un cierto margen de error que afecta al 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 amplitud igual en ambos puertos, pero con una diferencia de fase de 180°.
Estructura de alimentación coaxial[1]
La mayoría de las antenas de rejilla de microcinta utilizan alimentación coaxial. Las posiciones de alimentación de la antena 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 matriz de rejilla
Durante la alimentación por borde, se generan ondas viajeras que recorren toda la rejilla de la antena de matriz de rejilla, que es una matriz de radiación frontal unidireccional no resonante. La antena de matriz de rejilla puede utilizarse tanto como antena de onda viajera como antena resonante. La selección de la frecuencia, el punto de alimentación y el tamaño de la rejilla adecuados permite que esta opere en diferentes estados: onda viajera (barrido de frecuencia) y resonancia (emisión de borde). Como antena de onda viajera, la antena de matriz de rejilla adopta una configuración de alimentación por borde, donde el lado corto de la rejilla es ligeramente mayor que un tercio de la longitud de onda guiada y el lado largo tiene una longitud entre dos y tres veces mayor que el lado corto. La corriente en el lado corto se transmite al otro lado, existiendo una diferencia de fase entre ambos lados. Las antenas de rejilla de onda viajera (no resonantes) irradian 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 de una y media 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, mientras que 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 de diseño, el lado corto de la rejilla deja de tener la mitad de la longitud de onda guía, y se produce una división del haz en el patrón 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 modelada en este artículo). Al alimentar diferencialmente el puerto de alimentación, se puede observar la distribución de corriente en un solo elemento de la rejilla, como se muestra en el análisis de principios. 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 una matriz utilizando una estructura de alimentación de microcinta que opera a 77 GHz. De hecho, según los requisitos de detección de radar, el número de elementos 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 microcinta puede modificarse en la red de alimentación diferencial para lograr la diferencia de fase correspondiente.
Fecha de publicación: 24 de enero de 2024
