Um sich an die Antennenwinkelanforderungen des neuen Produkts anzupassen und die PCB-Plattenform 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_Beamwidth=40° zu erreichen.Unter Verwendung einer Rogers 4830-Platte, Dicke 0,127 mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Antennenlayout
In der obigen Abbildung wird eine Mikrostreifen-Gitterantenne verwendet.Die Mikrostreifen-Gitter-Array-Antenne ist eine Antennenform, die aus kaskadierten Strahlungselementen und Übertragungsleitungen besteht, die aus N Mikrostreifen-Ringen bestehen.Es verfügt über eine kompakte Struktur, eine hohe Verstärkung, eine einfache Zuführung und eine einfache Herstellung sowie weitere Vorteile.Die Hauptpolarisationsmethode ist die lineare Polarisation, die herkömmlichen Mikrostreifenantennen ähnelt und durch Ätztechnologie verarbeitet werden kann.Die Impedanz des Netzes, der Einspeiseort und die Verbindungsstruktur bestimmen zusammen die Stromverteilung im gesamten Array, und die Strahlungseigenschaften hängen von der Geometrie des Netzes ab.Zur Bestimmung der Mittenfrequenz der Antenne wird eine einzelne Gittergröße verwendet.
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 die umgekehrte Richtung, und die Strahlungsfähigkeit ist schwach, was kaum Auswirkungen auf die Antennenleistung hat.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 normalerweise eine koaxiale Einspeisestruktur, und die Einspeisung ist mit der Rückseite der Leiterplatte verbunden, sodass die Einspeisung über Schichten hinweg ausgelegt sein muss.Bei der tatsächlichen Verarbeitung tritt ein gewisser Genauigkeitsfehler auf, der sich auf die Leistung auswirkt.Um die in der obigen Abbildung beschriebenen Phaseninformationen zu erfüllen, kann eine planare Differential-Einspeisestruktur mit gleicher Amplitudenanregung an den beiden Anschlüssen, aber einer Phasendifferenz von 180° verwendet werden.
Koaxiale Speisestruktur[1]
Die meisten Mikrostreifen-Grid-Array-Antennen verwenden eine koaxiale Einspeisung.Die Einspeisepositionen der Gitterantenne werden hauptsächlich in zwei Arten unterteilt: Mitteneinspeisung (Einspeisepunkt 1) und Kanteneinspeisung (Einspeisepunkt 2 und Einspeisepunkt 3).
Typische Grid-Array-Struktur
Während der Kanteneinspeisung gibt es Wanderwellen, die das gesamte Gitter auf der Grid-Array-Antenne überspannen, bei der es sich um ein nichtresonantes, einseitig ausgerichtetes End-Fire-Array handelt.Die Grid-Array-Antenne kann sowohl als Wanderwellenantenne als auch als Resonanzantenne verwendet werden.Durch Auswahl der geeigneten Frequenz, des Einspeisepunkts und der Gittergröße kann das Gitter in verschiedenen Zuständen arbeiten: Wanderwelle (Frequenzdurchlauf) und Resonanz (Kantenemission).Als Wanderwellenantenne nimmt die Gitter-Array-Antenne eine kantengespeiste Form an, wobei die kurze Seite des Gitters etwas größer als ein Drittel der geführten Wellenlänge und die lange Seite zwischen dem Zwei- und Dreifachen der Länge der kurzen Seite ist .Der Strom auf der kurzen Seite wird auf die andere Seite übertragen und es besteht eine Phasendifferenz zwischen den kurzen Seiten.Wanderwellen-Gitterantennen (nicht resonant) strahlen geneigte Strahlen ab, die von der Normalrichtung der Gitterebene abweichen.Die Strahlrichtung ändert sich mit der Frequenz und kann zur Frequenzabtastung verwendet werden.Wenn die Gitterantenne als Resonanzantenne verwendet wird, sind die langen und kurzen Seiten des Gitters so ausgelegt, dass sie eine leitende Wellenlänge und eine halbe leitende Wellenlänge der Zentralfrequenz haben, und es wird die zentrale Einspeisungsmethode angewendet.Der Momentanstrom der Gitterantenne im Resonanzzustand weist eine stehende Wellenverteilung auf.Strahlung wird hauptsächlich von den kurzen Seiten erzeugt, während die langen Seiten als Übertragungsleitungen fungieren.Die Gitterantenne erzielt eine bessere Strahlungswirkung, die maximale Strahlung liegt im breitseitigen Strahlungszustand und die Polarisation verläuft parallel zur kurzen Seite des Gitters.Wenn die Frequenz von der vorgesehenen Mittenfrequenz abweicht, beträgt die kurze Seite des Gitters nicht mehr die Hälfte der Führungswellenlänge und es kommt zu einer Strahlteilung im Strahlungsmuster.[2]
Array-Modell und sein 3D-Muster
Wie in der obigen Abbildung der Antennenstruktur gezeigt, in der P1 und P2 um 180° phasenverschoben sind, kann ADS zur schematischen Simulation verwendet werden (in diesem Artikel nicht modelliert).Durch die differenzielle Speisung des Einspeiseanschlusses kann die Stromverteilung auf einem einzelnen Gitterelement beobachtet werden, wie in der Prinzipanalyse dargestellt.Die Ströme in der Längsposition sind entgegengesetzt gerichtet (Auslöschung), und die Ströme in der Querposition sind von gleicher Amplitude und gleichphasig (Überlagerung).
Stromverteilung auf verschiedene Arme1
Stromverteilung auf verschiedene Arme 2
Das Obige gibt eine kurze Einführung in die Gitterantenne und entwirft ein Array mit einer Mikrostreifen-Einspeisestruktur, die bei 77 GHz arbeitet.Tatsächlich können je nach den Radarerkennungsanforderungen die vertikalen und horizontalen Zahlen des Gitters verringert oder erhöht werden, um ein Antennendesign in einem bestimmten Winkel zu erreichen.Darüber hinaus kann die Länge der Mikrostreifen-Übertragungsleitung im Differenzspeisenetzwerk geändert werden, um die entsprechende Phasendifferenz zu erreichen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. Januar 2024
