به منظور انطباق با الزامات زاویه آنتن محصول جدید و به اشتراک گذاری قالب ورق PCB نسل قبلی، میتوان از طرح آنتن زیر برای دستیابی به بهره آنتن 14dBi@77GHz و عملکرد تابشی 3dB_E/H_Beamwidth=40° استفاده کرد. با استفاده از صفحه Rogers 4830، ضخامت 0.127 میلیمتر، Dk=3.25، Df=0.0033.
طرح آنتن
در شکل بالا، از یک آنتن شبکهای میکرواستریپ استفاده شده است. آنتن آرایهای شبکهای میکرواستریپ، نوعی آنتن است که از عناصر تابشی آبشاری و خطوط انتقال تشکیل شده توسط N حلقه میکرواستریپ تشکیل شده است. این آنتن دارای ساختار جمع و جور، بهره بالا، تغذیه ساده و سهولت ساخت و مزایای دیگر است. روش قطبش اصلی، قطبش خطی است که مشابه آنتنهای میکرواستریپ معمولی است و میتوان آن را با فناوری حکاکی پردازش کرد. امپدانس شبکه، محل تغذیه و ساختار اتصال داخلی، توزیع جریان در سراسر آرایه را تعیین میکنند و ویژگیهای تابش به هندسه شبکه بستگی دارد. از یک اندازه شبکه واحد برای تعیین فرکانس مرکزی آنتن استفاده میشود.
محصولات سری آنتن آرایهای RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
تحلیل اصولی
جریان جاری در جهت عمودی عنصر آرایه دامنه برابر و جهت معکوس دارد و قابلیت تابش ضعیف است که تأثیر کمی بر عملکرد آنتن دارد. عرض سلول l1 را روی نصف طول موج تنظیم کنید و ارتفاع سلول (h) را طوری تنظیم کنید که اختلاف فاز ۱۸۰ درجه بین a0 و b0 حاصل شود. برای تابش جانبی، اختلاف فاز بین نقاط a1 و b1 برابر با ۰ درجه است.
ساختار عناصر آرایه
ساختار خوراک
آنتنهای نوع شبکهای معمولاً از ساختار تغذیه کواکسیال استفاده میکنند و تغذیهکننده به پشت PCB متصل است، بنابراین تغذیهکننده باید از طریق لایهها طراحی شود. برای پردازش واقعی، خطای دقت خاصی وجود خواهد داشت که بر عملکرد تأثیر میگذارد. برای برآورده کردن اطلاعات فاز شرح داده شده در شکل بالا، میتوان از یک ساختار تغذیه دیفرانسیلی مسطح با تحریک دامنه برابر در دو پورت، اما اختلاف فاز ۱۸۰ درجه استفاده کرد.
ساختار تغذیه کواکسیال[1]
بیشتر آنتنهای آرایه شبکهای میکرواستریپ از تغذیه کواکسیال استفاده میکنند. موقعیتهای تغذیه آنتن آرایه شبکهای عمدتاً به دو نوع تقسیم میشوند: تغذیه مرکزی (نقطه تغذیه ۱) و تغذیه لبهای (نقطه تغذیه ۲ و نقطه تغذیه ۳).
ساختار آرایه شبکهای معمولی
در طول تغذیه لبهای، امواج سیاری وجود دارند که کل شبکه را روی آنتن آرایه شبکهای میپوشانند، که یک آرایه تک جهته غیر رزونانسی end-fire است. آنتن آرایه شبکهای میتواند هم به عنوان آنتن موج سیار و هم به عنوان آنتن رزونانسی استفاده شود. انتخاب فرکانس مناسب، نقطه تغذیه و اندازه شبکه به شبکه اجازه میدهد تا در حالتهای مختلف کار کند: موج سیار (جارو کردن فرکانس) و رزونانس (انتشار لبه). به عنوان یک آنتن موج سیار، آنتن آرایه شبکهای از یک فرم تغذیه لبهای استفاده میکند، به طوری که طرف کوتاه شبکه کمی بزرگتر از یک سوم طول موج هدایت شده و طرف بلند بین دو تا سه برابر طول طرف کوتاه است. جریان در طرف کوتاه به طرف دیگر منتقل میشود و بین طرفهای کوتاه اختلاف فاز وجود دارد. آنتنهای شبکهای موج سیار (غیر رزونانسی) پرتوهای کج شدهای را ساطع میکنند که از جهت عادی صفحه شبکه منحرف میشوند. جهت پرتو با فرکانس تغییر میکند و میتواند برای اسکن فرکانس استفاده شود. وقتی از آنتن آرایه شبکهای به عنوان آنتن رزونانس استفاده میشود، ضلعهای بلند و کوتاه شبکه به گونهای طراحی میشوند که یک طول موج رسانا و نصف طول موج رسانای فرکانس مرکزی باشند و روش تغذیه مرکزی اتخاذ میشود. جریان لحظهای آنتن شبکهای در حالت رزونانس، توزیع موج ایستاده را نشان میدهد. تابش عمدتاً توسط ضلعهای کوتاه تولید میشود و ضلعهای بلند به عنوان خطوط انتقال عمل میکنند. آنتن شبکهای اثر تابشی بهتری دارد، حداکثر تابش در حالت تابش ضلع پهن است و قطبش موازی با ضلع کوتاه شبکه است. هنگامی که فرکانس از فرکانس مرکزی طراحی شده منحرف میشود، ضلع کوتاه شبکه دیگر نصف طول موج راهنما نیست و تقسیم پرتو در الگوی تابش رخ میدهد. [2]
مدل آرایه و الگوی سهبعدی آن
همانطور که در شکل بالا از ساختار آنتن نشان داده شده است، که در آن P1 و P2 180 درجه اختلاف فاز دارند، میتوان از ADS برای شبیهسازی شماتیک استفاده کرد (در این مقاله مدلسازی نشده است). با تغذیه دیفرانسیلی پورت تغذیه، توزیع جریان روی یک عنصر شبکه واحد را میتوان مشاهده کرد، همانطور که در تحلیل اصلی نشان داده شده است. جریانها در موقعیت طولی در جهت مخالف هستند (خنثیسازی) و جریانها در موقعیت عرضی دامنه برابر و هم فاز هستند (برهمنهی).
توزیع جریان در بازوهای مختلف1
توزیع جریان روی بازوهای مختلف ۲
موارد فوق مقدمهای کوتاه در مورد آنتن شبکهای ارائه میدهد و آرایهای را با استفاده از ساختار تغذیه میکرواستریپ که در فرکانس ۷۷ گیگاهرتز کار میکند، طراحی میکند. در واقع، طبق الزامات تشخیص رادار، میتوان تعداد عمودی و افقی شبکه را کاهش یا افزایش داد تا به طراحی آنتن در زاویهای خاص دست یافت. علاوه بر این، طول خط انتقال میکرواستریپ را میتوان در شبکه تغذیه تفاضلی تغییر داد تا به اختلاف فاز مربوطه دست یافت.
زمان ارسال: ۲۴ ژانویه ۲۰۲۴
