Để thích ứng với yêu cầu góc ăng-ten của sản phẩm mới và chia sẻ khuôn tấm PCB thế hệ trước, có thể sử dụng bố trí ăng-ten sau để đạt được độ lợi ăng-ten là 14dBi@77GHz và hiệu suất bức xạ là 3dB_E/H_Beamwidth=40°. Sử dụng tấm Rogers 4830, độ dày 0,127mm, Dk=3,25, Df=0,0033.
Bố trí ăng-ten
Trong hình trên, một ăng-ten lưới vi dải được sử dụng. Ăng-ten mảng lưới vi dải là một dạng ăng-ten được hình thành bằng cách xếp tầng các phần tử bức xạ và các đường truyền được hình thành bởi N vòng vi dải. Nó có cấu trúc nhỏ gọn, độ lợi cao, cấp liệu đơn giản và Dễ sản xuất cùng các ưu điểm khác. Phương pháp phân cực chính là phân cực tuyến tính, tương tự như ăng-ten vi dải thông thường và có thể được xử lý bằng công nghệ khắc. Trở kháng của lưới, vị trí cấp liệu và cấu trúc kết nối cùng nhau xác định sự phân bố dòng điện trên toàn mảng và các đặc tính bức xạ phụ thuộc vào hình dạng của lưới. Một kích thước lưới duy nhất được sử dụng để xác định tần số trung tâm của ăng-ten.
Các sản phẩm của dòng ăng-ten mảng RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
Phân tích nguyên tắc
Dòng điện chạy theo hướng thẳng đứng của phần tử mảng có biên độ bằng nhau và hướng ngược lại, khả năng bức xạ yếu, điều này ít ảnh hưởng đến hiệu suất của ăng-ten. Đặt chiều rộng cell l1 thành một nửa bước sóng và điều chỉnh chiều cao cell (h) để đạt được độ lệch pha 180° giữa a0 và b0. Đối với bức xạ mặt rộng, độ lệch pha giữa các điểm a1 và b1 là 0°.
Cấu trúc phần tử mảng
Cấu trúc thức ăn
Anten dạng lưới thường sử dụng cấu trúc cấp nguồn đồng trục, bộ cấp nguồn được kết nối với mặt sau của PCB, do đó bộ cấp nguồn cần được thiết kế thông qua các lớp. Đối với quá trình xử lý thực tế, sẽ có một số lỗi độ chính xác nhất định, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất. Để đáp ứng thông tin pha được mô tả trong hình trên, có thể sử dụng cấu trúc cấp nguồn vi sai phẳng, với sự kích thích biên độ bằng nhau ở hai cổng, nhưng độ lệch pha là 180°.
Cấu trúc cấp liệu đồng trục[1]
Hầu hết các ăng-ten mảng lưới vi dải đều sử dụng cấp nguồn đồng trục. Vị trí cấp nguồn của ăng-ten mảng lưới chủ yếu được chia thành hai loại: cấp nguồn trung tâm (điểm cấp nguồn 1) và cấp nguồn cạnh (điểm cấp nguồn 2 và điểm cấp nguồn 3).
Cấu trúc mảng lưới điển hình
Trong quá trình cấp sóng cạnh, có các sóng di chuyển trải dài toàn bộ lưới trên ăng-ten mảng lưới, đây là một mảng đầu cuối đơn hướng không cộng hưởng. Ăng-ten mảng lưới có thể được sử dụng làm cả ăng-ten sóng di chuyển và ăng-ten cộng hưởng. Việc lựa chọn tần số, điểm cấp sóng và kích thước lưới thích hợp cho phép lưới hoạt động ở các trạng thái khác nhau: sóng di chuyển (quét tần số) và cộng hưởng (phát xạ cạnh). Là một ăng-ten sóng di chuyển, ăng-ten mảng lưới áp dụng dạng cấp sóng cạnh, với cạnh ngắn của lưới lớn hơn một phần ba bước sóng được dẫn hướng một chút và cạnh dài từ hai đến ba lần chiều dài của cạnh ngắn. Dòng điện ở cạnh ngắn được truyền sang cạnh bên kia và có độ lệch pha giữa các cạnh ngắn. Ăng-ten lưới sóng di chuyển (không cộng hưởng) phát ra các chùm tia nghiêng lệch khỏi hướng bình thường của mặt phẳng lưới. Hướng chùm tia thay đổi theo tần số và có thể được sử dụng để quét tần số. Khi ăng-ten mảng lưới được sử dụng làm ăng-ten cộng hưởng, các cạnh dài và ngắn của lưới được thiết kế là một bước sóng dẫn và một nửa bước sóng dẫn của tần số trung tâm và phương pháp cấp nguồn trung tâm được áp dụng. Dòng điện tức thời của ăng-ten lưới ở trạng thái cộng hưởng thể hiện sự phân bố sóng dừng. Bức xạ chủ yếu được tạo ra bởi các cạnh ngắn, với các cạnh dài hoạt động như các đường truyền. Ăng-ten lưới thu được hiệu ứng bức xạ tốt hơn, bức xạ cực đại ở trạng thái bức xạ phía rộng và phân cực song song với phía ngắn của lưới. Khi tần số lệch khỏi tần số trung tâm được thiết kế, phía ngắn của lưới không còn bằng một nửa bước sóng dẫn và hiện tượng tách chùm tia xảy ra trong mô hình bức xạ. [2]
Mô hình mảng và mẫu 3D của nó
Như thể hiện trong hình trên về cấu trúc ăng-ten, trong đó P1 và P2 lệch pha 180°, ADS có thể được sử dụng để mô phỏng sơ đồ (không được mô phỏng trong bài viết này). Bằng cách cấp nguồn vi sai cho cổng cấp nguồn, có thể quan sát được sự phân bố dòng điện trên một phần tử lưới đơn lẻ, như thể hiện trong phân tích nguyên lý. Dòng điện ở vị trí dọc theo chiều ngược nhau (hủy), và dòng điện ở vị trí ngang có biên độ bằng nhau và cùng pha (chồng chập).
Phân phối dòng điện trên các cánh tay khác nhau1
Phân phối dòng điện trên các cánh tay khác nhau 2
Trên đây là phần giới thiệu tóm tắt về ăng-ten lưới và thiết kế một mảng sử dụng cấu trúc cấp liệu vi dải hoạt động ở tần số 77 GHz. Trên thực tế, theo yêu cầu phát hiện radar, số lượng theo chiều dọc và chiều ngang của lưới có thể được giảm hoặc tăng để đạt được thiết kế ăng-ten ở một góc cụ thể. Ngoài ra, chiều dài của đường truyền vi dải có thể được sửa đổi trong mạng cấp liệu vi sai để đạt được độ lệch pha tương ứng.
Thời gian đăng: 24-01-2024
