על מנת להתאים את עצמו לדרישות זווית האנטנה של המוצר החדש ולשתף את תבנית לוח ה-PCB מהדור הקודם, ניתן להשתמש במערך האנטנה הבא כדי להשיג הגבר אנטנה של 14dBi@77GHz וביצועי קרינה של 3dB_E/H_Beamwidth=40°. באמצעות לוח Rogers 4830, עובי 0.127 מ"מ, Dk=3.25, Df=0.0033.
פריסת אנטנה
באיור לעיל, נעשה שימוש באנטנת רשת מיקרוסטריפ. אנטנת מערך רשת המיקרוסטריפ היא צורת אנטנה הנוצרת על ידי אלמנטים מקרינים מדורגים וקווי תמסורת הנוצרים על ידי N טבעות מיקרוסטריפ. יש לה מבנה קומפקטי, הגבר גבוה, הזנה פשוטה וקלות ייצור ועוד יתרונות נוספים. שיטת הקיטוב העיקרית היא קיטוב ליניארי, הדומה לאנטנות מיקרוסטריפ קונבנציונליות וניתן לעבד אותה באמצעות טכנולוגיית איכול. עכבת הרשת, מיקום ההזנה ומבנה החיבור קובעים יחד את פיזור הזרם על פני המערך, ומאפייני הקרינה תלויים בגיאומטריה של הרשת. גודל רשת יחיד משמש לקביעת תדר המרכז של האנטנה.
מוצרי סדרת אנטנות מערך RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
ניתוח עקרונות
הזרם הזורם בכיוון האנכי של רכיב המערך הוא בעל אמפליטודה שווה וכיוון הפוך, ויכולת הקרינה חלשה, דבר שיש לו השפעה מועטה על ביצועי האנטנה. קבע את רוחב התא l1 לחצי אורך גל והתאם את גובה התא (h) כדי להשיג הפרש פאזה של 180° בין a0 ל-b0. עבור קרינה רחבת-צד, הפרש הפאזה בין הנקודות a1 ל-b1 הוא 0°.
מבנה אלמנט המערך
מבנה הזנה
אנטנות מסוג רשת משתמשות בדרך כלל במבנה הזנה קואקסיאלי, והמזין מחובר לחלק האחורי של המעגל המודפס (PCB), כך שיש לתכנן את המזין באמצעות שכבות. עבור העיבוד בפועל, תהיה שגיאת דיוק מסוימת, שתשפיע על הביצועים. על מנת לעמוד במידע הפאזה המתואר באיור לעיל, ניתן להשתמש במבנה הזנה דיפרנציאלי מישורי, עם עירור משרעת שווה בשני הפורטים, אך הפרש פאזה של 180°.
מבנה הזנה קואקסיאלי[1]
רוב אנטנות מערך הרשת מסוג microstrip משתמשות בהזנה קואקסיאלית. מיקומי ההזנה של אנטנת מערך הרשת מחולקים בעיקר לשני סוגים: הזנה מרכזית (נקודת הזנה 1) והזנה קצהית (נקודת הזנה 2 ונקודת הזנה 3).
מבנה מערך רשת טיפוסי
במהלך הזנת קצה, ישנם גלים נודדים המשתרעים על פני כל הרשת על אנטנת מערך הרשת, שהיא מערך קצה חד-כיווני לא-רזוננטי. ניתן להשתמש באנטנת מערך הרשת גם כאנטנת גל נודד וגם כאנטנת תהודה. בחירת התדר, נקודת ההזנה וגודל הרשת המתאימים מאפשרים לרשת לפעול במצבים שונים: גל נודד (סריקת תדר) ותהודה (פליטת קצה). כאנטנת גל נודד, אנטנת מערך הרשת מאמצת צורת הזנה רזוננטית, כאשר הצד הקצר של הרשת גדול מעט משליש מאורך הגל המונחה והצד הארוך בין פי שניים לשלושה מאורך הצד הקצר. הזרם בצד הקצר מועבר לצד השני, ויש הפרש פאזה בין הצדדים הקצרים. אנטנות רשת גל נודד (לא-רזוננטיות) מקרינות אלומות מוטות הסוטות מהכיוון הרגיל של מישור הרשת. כיוון האלומה משתנה עם התדר וניתן להשתמש בהן לסריקת תדר. כאשר אנטנת מערך הרשת משמשת כאנטנת תהודה, הצדדים הארוכים והקצרים של הרשת מתוכננים להיות באורך גל מוליך אחד וחצי אורך גל מוליך של התדר המרכזי, ומאומצת שיטת הזנה מרכזית. הזרם המיידי של אנטנת הרשת במצב התהודה מציג התפלגות גל עומד. הקרינה נוצרת בעיקר על ידי הצדדים הקצרים, כאשר הצדדים הארוכים משמשים כקווי תמסורת. אנטנת הרשת משיגה אפקט קרינה טוב יותר, הקרינה המקסימלית היא במצב קרינה של הצד הרחב, והקיטוב מקביל לצד הקצר של הרשת. כאשר התדר סוטה מתדר המרכז המתוכנן, הצד הקצר של הרשת אינו עוד חצי מאורך הגל המנחה, ומתרחש פיצול אלומה בדפוס הקרינה. [2]
מודל מערך והתבנית התלת-ממדית שלו
כפי שמוצג באיור של מבנה האנטנה לעיל, כאשר P1 ו-P2 נמצאים בזווית של 180° מחוץ לפאזה, ניתן להשתמש ב-ADS לסימולציה סכמטית (לא מעוצבת במאמר זה). על ידי הזנה דיפרנציאלית של פתח ההזנה, ניתן לצפות בהתפלגות הזרם על אלמנט רשת יחיד, כפי שמוצג בניתוח העקרונות. הזרמים במיקום האורכי הם בכיוונים מנוגדים (ביטול), והזרמים במיקום הרוחבי הם בעלי משרעת שווה ובפאזה (סופרפוזיציה).
התפלגות זרם על זרועות שונות1
התפלגות זרם על זרועות שונות 2
האמור לעיל נותן מבוא קצר לאנטנת רשת, ומתכנן מערך באמצעות מבנה הזנה מיקרוסטריפ הפועל בתדר 77GHz. למעשה, בהתאם לדרישות גילוי המכ"ם, ניתן להפחית או להגדיל את המספרים האנכיים והאופקיים של הרשת כדי להשיג עיצוב אנטנה בזווית מסוימת. בנוסף, ניתן לשנות את אורך קו ההולכה המיקרוסטריפ ברשת ההזנה הדיפרנציאלית כדי להשיג את הפרש הפאזה המתאים.
זמן פרסום: 24 בינואר 2024
