Para se adaptar aos requisitos de ângulo da antena do novo produto e compartilhar o molde de placa de circuito impresso da geração anterior, o seguinte layout de antena pode ser usado para atingir um ganho de antena de 14 dBi a 77 GHz e um desempenho de radiação de 3 dB_E/H_Largura de Feixe = 40°. Utilizando placa Rogers 4830, espessura de 0,127 mm, Dk = 3,25, Df = 0,0033.
Layout da antena
Na figura acima, utiliza-se uma antena de grade de microfita. A antena de grade de microfita é um formato de antena formado por elementos radiantes em cascata e linhas de transmissão formadas por anéis de microfita N. Possui estrutura compacta, alto ganho, alimentação simples e fácil fabricação, entre outras vantagens. O principal método de polarização é a polarização linear, semelhante às antenas de microfita convencionais e que pode ser processada por meio da tecnologia de gravação. A impedância da grade, o local de alimentação e a estrutura de interconexão determinam, em conjunto, a distribuição de corrente pelo conjunto, e as características de radiação dependem da geometria da grade. Um único tamanho de grade é usado para determinar a frequência central da antena.
Produtos da série de antenas de matriz RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Análise de princípios
A corrente que flui na direção vertical do elemento da matriz tem amplitude igual e direção reversa, e a capacidade de radiação é fraca, o que tem pouco impacto no desempenho da antena. Defina a largura da célula l1 para metade do comprimento de onda e ajuste a altura da célula (h) para obter uma diferença de fase de 180° entre a0 e b0. Para radiação de banda larga, a diferença de fase entre os pontos a1 e b1 é de 0°.
Estrutura do elemento da matriz
Estrutura de alimentação
Antenas do tipo grade geralmente utilizam uma estrutura de alimentação coaxial, e o alimentador é conectado à parte traseira da placa de circuito impresso (PCB), portanto, o alimentador precisa ser projetado em camadas. Para o processamento real, haverá um certo erro de precisão, o que afetará o desempenho. Para atender às informações de fase descritas na figura acima, pode-se utilizar uma estrutura de alimentação diferencial planar, com excitação de amplitude igual nas duas portas, mas com uma diferença de fase de 180°.
Estrutura de alimentação coaxial[1]
A maioria das antenas de matriz de microfita utiliza alimentação coaxial. As posições de alimentação da antena de matriz de microfita são divididas principalmente em dois tipos: alimentação central (ponto de alimentação 1) e alimentação de borda (ponto de alimentação 2 e ponto de alimentação 3).
Estrutura típica de matriz de grade
Durante a alimentação de borda, há ondas viajantes que abrangem toda a grade na antena de matriz de grade, que é uma matriz de disparo final unidirecional não ressonante. A antena de matriz de grade pode ser usada como uma antena de onda viajante e uma antena ressonante. Selecionar a frequência, o ponto de alimentação e o tamanho da grade apropriados permite que a grade opere em diferentes estados: onda viajante (varredura de frequência) e ressonância (emissão de borda). Como uma antena de onda viajante, a antena de matriz de grade adota uma forma de alimentação alimentada pela borda, com o lado curto da grade ligeiramente maior que um terço do comprimento de onda guiado e o lado longo entre duas e três vezes o comprimento do lado curto. A corrente no lado curto é transmitida para o outro lado, e há uma diferença de fase entre os lados curtos. Antenas de grade de onda viajante (não ressonantes) irradiam feixes inclinados que se desviam da direção normal do plano da grade. A direção do feixe muda com a frequência e pode ser usada para varredura de frequência. Quando a antena de matriz de grade é usada como uma antena ressonante, os lados longo e curto da grade são projetados para serem um comprimento de onda condutor e metade de um comprimento de onda condutor da frequência central, e o método de alimentação central é adotado. A corrente instantânea da antena de grade no estado ressonante apresenta uma distribuição de onda estacionária. A radiação é gerada principalmente pelos lados curtos, com os lados longos atuando como linhas de transmissão. A antena de grade obtém melhor efeito de radiação, a radiação máxima está no estado de radiação do lado largo e a polarização é paralela ao lado curto da grade. Quando a frequência se desvia da frequência central projetada, o lado curto da grade não é mais metade do comprimento de onda guia, e a divisão do feixe ocorre no padrão de radiação. [2]
Modelo de matriz e seu padrão 3D
Conforme mostrado na figura acima da estrutura da antena, onde P1 e P2 estão 180° defasados, o ADS pode ser usado para simulação esquemática (não modelada neste artigo). Ao alimentar diferencialmente a porta de alimentação, a distribuição de corrente em um único elemento da grade pode ser observada, como mostrado na análise de princípio. As correntes na posição longitudinal estão em direções opostas (cancelamento), e as correntes na posição transversal são de igual amplitude e em fase (superposição).
Distribuição atual em diferentes braços1
Distribuição atual em diferentes braços 2
O texto acima apresenta uma breve introdução à antena de grade e projeta um conjunto utilizando uma estrutura de alimentação em microfita operando a 77 GHz. De fato, de acordo com os requisitos de detecção por radar, os números verticais e horizontais da grade podem ser reduzidos ou aumentados para obter um projeto de antena com um ângulo específico. Além disso, o comprimento da linha de transmissão em microfita pode ser modificado na rede de alimentação diferencial para atingir a diferença de fase correspondente.
Horário da publicação: 24/01/2024
