Um die Antennenwinkelanforderungen des neuen Produkts zu erfüllen und die PCB-Blattform der vorherigen Generation zu nutzen, kann das folgende Antennenlayout verwendet werden, um einen Antennengewinn von 14 dBi bei 77 GHz und eine Strahlungsleistung von 3 dB_E/H_Strahlbreite = 40° zu erreichen. Unter Verwendung einer Rogers 4830-Platte mit einer Dicke von 0,127 mm, Dk = 3,25, Df = 0,0033.
Antennenlayout
In der obigen Abbildung wird eine Mikrostreifenantenne verwendet. Die Mikrostreifenantenne ist eine Antennenform, die aus kaskadierten Strahlungselementen und Übertragungsleitungen aus N Mikrostreifenringen besteht. Sie zeichnet sich durch kompakte Bauweise, hohe Verstärkung, einfache Speisung und einfache Herstellung aus und bietet weitere Vorteile. Die hauptsächlich verwendete Polarisationsmethode ist die lineare Polarisation, die herkömmlichen Mikrostreifenantennen ähnelt und ätztechnisch verarbeitet werden kann. Gitterimpedanz, Einspeiseort und Verbindungsstruktur bestimmen gemeinsam die Stromverteilung im Array, und die Strahlungseigenschaften hängen von der Gittergeometrie ab. Eine einzelne Gittergröße bestimmt die Mittenfrequenz der Antenne.
Produkte der RFMISO-Array-Antennenserie:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Prinzipanalyse
Der in vertikaler Richtung des Array-Elements fließende Strom hat die gleiche Amplitude und umgekehrte Richtung. Die Strahlungsleistung ist schwach, was sich kaum auf die Antennenleistung auswirkt. Stellen Sie die Zellenbreite l1 auf die halbe Wellenlänge ein und passen Sie die Zellenhöhe (h) an, um eine Phasendifferenz von 180° zwischen a0 und b0 zu erreichen. Bei Breitseitenstrahlung beträgt die Phasendifferenz zwischen den Punkten a1 und b1 0°.
Array-Elementstruktur
Futterstruktur
Gitterantennen verwenden üblicherweise eine koaxiale Speisestruktur. Der Speiser ist mit der Rückseite der Leiterplatte verbunden. Daher muss der Speiser schichtweise aufgebaut sein. Bei der tatsächlichen Verarbeitung tritt ein gewisser Genauigkeitsfehler auf, der die Leistung beeinträchtigt. Um die in der obigen Abbildung beschriebenen Phaseninformationen zu erfüllen, kann eine planare Differenzialspeisestruktur mit gleicher Anregungsamplitude an den beiden Anschlüssen, aber einer Phasendifferenz von 180° verwendet werden.
Koaxiale Speisestruktur[1]
Die meisten Mikrostreifen-Gitterantennen verwenden eine koaxiale Speisung. Die Speisungspositionen der Gitterantenne werden hauptsächlich in zwei Typen unterteilt: Mittelspeisung (Speisungspunkt 1) und Randspeisung (Speisungspunkt 2 und Speisepunkt 3).
Typische Grid-Array-Struktur
Bei der Kantenspeisung erstrecken sich Wanderwellen über das gesamte Gitter der Gitterantenne, einer nichtresonanten, eindirektionalen Längsstrahlantenne. Die Gitterantenne kann sowohl als Wanderwellenantenne als auch als Resonanzantenne verwendet werden. Durch Auswahl der entsprechenden Frequenz, des Speisepunkts und der Gittergröße kann das Gitter in verschiedenen Zuständen betrieben werden: Wanderwelle (Frequenzdurchlauf) und Resonanz (Kantenemission). Als Wanderwellenantenne hat die Gitterantenne eine kantengespeiste Form, wobei die kurze Seite des Gitters etwas größer als ein Drittel der geführten Wellenlänge und die lange Seite zwischen zwei- und dreimal so lang ist wie die kurze Seite. Der Strom auf der kurzen Seite wird auf die andere Seite übertragen, und zwischen den kurzen Seiten besteht eine Phasendifferenz. Wanderwellen-Gitterantennen (nichtresonant) strahlen geneigte Strahlen ab, die von der Normalrichtung der Gitterebene abweichen. Die Strahlrichtung ändert sich mit der Frequenz und kann zur Frequenzabtastung verwendet werden. Bei der Verwendung einer Gitterantenne als Resonanzantenne werden die langen und kurzen Seiten des Gitters so ausgelegt, dass sie eine Leitwellenlänge bzw. eine halbe Leitwellenlänge der Mittenfrequenz aufweisen. Es wird die zentrale Speisung verwendet. Der Momentanstrom der Gitterantenne im Resonanzzustand weist eine stehende Wellenverteilung auf. Die Strahlung wird hauptsächlich von den kurzen Seiten erzeugt, wobei die langen Seiten als Übertragungsleitungen fungieren. Die Gitterantenne erzielt eine bessere Strahlungswirkung, da die maximale Strahlung auf der breiten Seite auftritt und die Polarisation parallel zur kurzen Seite des Gitters verläuft. Weicht die Frequenz von der vorgesehenen Mittenfrequenz ab, beträgt die kurze Seite des Gitters nicht mehr die halbe Leitwellenlänge, und es kommt zu einer Strahlaufspaltung im Strahlungsmuster. [2]
Array-Modell und sein 3D-Muster
Wie in der obigen Abbildung der Antennenstruktur gezeigt, bei der P1 und P2 um 180° phasenverschoben sind, kann ADS zur schematischen Simulation verwendet werden (in diesem Artikel nicht modelliert). Durch differenzielle Speisung des Speiseanschlusses kann die Stromverteilung auf einem einzelnen Gitterelement beobachtet werden, wie in der Prinzipanalyse gezeigt. Die Ströme in Längsrichtung verlaufen in entgegengesetzte Richtungen (Auslöschung), während die Ströme in Querrichtung gleiche Amplituden und Phasengleichheit aufweisen (Überlagerung).
Stromverteilung auf verschiedene Zweige1
Stromverteilung auf verschiedene Arme 2
Die obige Beschreibung bietet eine kurze Einführung in die Gitterantenne und beschreibt ein Array mit einer Mikrostreifen-Speisestruktur, die mit 77 GHz arbeitet. Je nach Radarerkennungsanforderungen kann die Anzahl der vertikalen und horizontalen Gitterpunkte reduziert oder erhöht werden, um ein Antennendesign mit einem bestimmten Winkel zu erreichen. Zusätzlich kann die Länge der Mikrostreifen-Übertragungsleitung im Differenzial-Speisenetzwerk angepasst werden, um die entsprechende Phasendifferenz zu erreichen.
Veröffentlichungszeit: 24. Januar 2024
