Để đáp ứng yêu cầu về góc anten của sản phẩm mới và sử dụng chung khuôn tấm PCB thế hệ trước, có thể sử dụng bố cục anten sau để đạt được độ lợi anten 14dBi@77GHz và hiệu suất bức xạ 3dB_E/H_Beamwidth=40°. Sử dụng tấm Rogers 4830, độ dày 0.127mm, Dk=3.25, Df=0.0033.
Bố trí anten
Hình trên minh họa sử dụng ăng-ten lưới vi dải. Ăng-ten mảng lưới vi dải là một dạng ăng-ten được tạo thành bằng cách ghép nối các phần tử bức xạ và đường truyền được hình thành bởi N vòng vi dải. Nó có cấu trúc nhỏ gọn, độ lợi cao, cấp nguồn đơn giản và dễ chế tạo cùng nhiều ưu điểm khác. Phương pháp phân cực chính là phân cực tuyến tính, tương tự như các ăng-ten vi dải thông thường và có thể được xử lý bằng công nghệ khắc. Trở kháng của lưới, vị trí cấp nguồn và cấu trúc kết nối cùng nhau xác định sự phân bố dòng điện trên toàn mảng, và đặc tính bức xạ phụ thuộc vào hình dạng hình học của lưới. Một kích thước lưới duy nhất được sử dụng để xác định tần số trung tâm của ăng-ten.
Các sản phẩm thuộc dòng anten 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, ít ảnh hưởng đến hiệu suất anten. Đặt chiều rộng ô l1 bằng một nửa bước sóng và điều chỉnh chiều cao ô (h) để đạt được độ lệch pha 180° giữa a0 và b0. Đối với bức xạ vuông góc, độ lệch pha giữa các điểm a1 và b1 là 0°.
Cấu trúc phần tử mảng
Cấu trúc thức ăn
Ăng-ten dạng lưới thường sử dụng cấu trúc cấp nguồn đồng trục, và dây cấp nguồn được kết nối với mặt sau của PCB, do đó dây cấp nguồn cần được thiết kế theo từng lớp. Trong quá trình gia công thực tế, sẽ có một sai số nhất định về độ chính xác, 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 kích thích biên độ bằng nhau ở hai cổng, nhưng độ lệch pha là 180°.
Cấu trúc cấp nguồn đồng trục[1]
Hầu hết các ăng-ten mảng lưới vi dải 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 rìa (điểm cấp nguồn 2 và điểm cấp nguồn 3).
Cấu trúc mảng lưới điển hình
Trong chế độ cấp nguồn cạnh, có các sóng lan truyền trải rộng toàn bộ lưới trên ăng-ten mảng lưới, đây là một mảng phát xạ đơn hướng không cộng hưởng. Ăng-ten mảng lưới có thể được sử dụng như cả ăng-ten sóng lan truyền và ăng-ten cộng hưởng. Việc lựa chọn tần số, điểm cấp nguồn và kích thước lưới phù hợp cho phép lưới hoạt động ở các trạng thái khác nhau: sóng lan truyền (quét tần số) và cộng hưởng (phát xạ cạnh). Là một ăng-ten sóng lan truyền, ăng-ten mảng lưới sử dụng dạng cấp nguồn cạnh, với cạnh ngắn của lưới lớn hơn một phần ba bước sóng dẫn hướng và cạnh dài gấp hai đến ba lần chiều dài cạnh ngắn. Dòng điện ở cạnh ngắn được truyền sang phía bên kia, và có sự chênh lệch pha giữa các cạnh ngắn. Ăng-ten lưới sóng lan truyền (không cộng hưởng) phát ra các chùm tia nghiêng lệch khỏi hướng vuông góc với 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 sao cho có chiều dài bằng một bước sóng dẫn điện và bằng một nửa bước sóng dẫn điện 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 đứng. Bức xạ chủ yếu được tạo ra bởi các cạnh ngắn, với các cạnh dài đóng vai trò là đường truyền. Ăng-ten lưới đạt được hiệu quả bức xạ tốt hơn, bức xạ tối đa ở trạng thái bức xạ cạnh rộng, và sự phân cực song song với cạnh ngắn của lưới. Khi tần số lệch khỏi tần số trung tâm được thiết kế, cạnh ngắn của lưới không còn bằng một nửa bước sóng dẫn hướng nữa, và hiện tượng tách chùm tia xảy ra trong mẫu bức xạ. [2]
Mô hình mảng và mẫu 3D của nó
Như hình vẽ cấu trúc anten ở trên, trong đó P1 và P2 lệch pha 180°, có thể sử dụng ADS để mô phỏng sơ đồ (không được mô hình hóa trong bài viết này). Bằng cách cấp nguồn vi sai vào cổng cấp nguồn, có thể quan sát được sự phân bố dòng điện trên một phần tử lưới đơn lẻ, như được trình bày trong phân tích nguyên lý. Dòng điện ở vị trí dọc có hướng ngược nhau (triệt tiêu), và dòng điện ở vị trí ngang có biên độ bằng nhau và cùng pha (trùng hợp).
Phân bổ dòng điện trên các nhánh khác nhau1
Phân bố dòng điện trên các nhánh khác nhau 2
Phần trên đã giới thiệu ngắn gọn về ăng-ten lưới và thiết kế một mảng ăng-ten sử dụng cấu trúc cấp nguồn vi dải hoạt động ở tần số 77GHz. Trên thực tế, tùy theo yêu cầu phát hiện của radar, số lượng phần tử lưới theo chiều dọc và chiều ngang 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 điều chỉnh trong mạng cấp nguồn vi sai để đạt được sự chênh lệch pha tương ứng.
Thời gian đăng bài: 24/01/2024
