เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดมุมเสาอากาศของผลิตภัณฑ์ใหม่และใช้แม่พิมพ์แผ่น PCB รุ่นก่อนหน้าร่วมกัน จึงสามารถใช้รูปแบบเสาอากาศต่อไปนี้เพื่อให้ได้อัตราขยายเสาอากาศ 14dBi@77GHz และประสิทธิภาพการแผ่รังสี 3dB_E/H_Beamwidth=40° โดยใช้แผ่น Rogers 4830 ความหนา 0.127 มม. Dk=3.25, Df=0.0033
การจัดวางเสาอากาศ
ในภาพด้านบน แสดงการใช้งานเสาอากาศแบบไมโครสตริปกริด เสาอากาศแบบไมโครสตริปกริดอาร์เรย์เป็นรูปแบบเสาอากาศที่เกิดจากการเรียงต่อกันขององค์ประกอบการแผ่รังสีและสายส่งที่สร้างขึ้นจากวงแหวนไมโครสตริปจำนวน N วง มีโครงสร้างกะทัดรัด อัตราขยายสูง การป้อนสัญญาณง่าย และผลิตได้ง่าย รวมถึงข้อดีอื่นๆ วิธีการโพลาไรเซชันหลักคือการโพลาไรเซชันเชิงเส้น ซึ่งคล้ายกับเสาอากาศไมโครสตริปแบบดั้งเดิมและสามารถประมวลผลได้ด้วยเทคโนโลยีการกัดกรด อิมพีแดนซ์ของกริด ตำแหน่งการป้อนสัญญาณ และโครงสร้างการเชื่อมต่อร่วมกันกำหนดการกระจายกระแสไฟฟ้าทั่วทั้งอาร์เรย์ และลักษณะการแผ่รังสีขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตของกริด ขนาดของกริดแต่ละขนาดใช้เพื่อกำหนดความถี่ศูนย์กลางของเสาอากาศ
ผลิตภัณฑ์ชุดเสาอากาศแบบอาร์เรย์ RFMISO:
การวิเคราะห์หลักการ
กระแสไฟฟ้าที่ไหลในทิศทางแนวตั้งขององค์ประกอบอาร์เรย์มีแอมพลิจูดเท่ากันและทิศทางตรงกันข้าม และความสามารถในการแผ่รังสีอ่อน ซึ่งมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศน้อย ตั้งค่าความกว้างของเซลล์ l1 ให้เป็นครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น และปรับความสูงของเซลล์ (h) เพื่อให้ได้ความแตกต่างของเฟส 180° ระหว่าง a0 และ b0 สำหรับการแผ่รังสีแบบบรอดไซด์ ความแตกต่างของเฟสระหว่างจุด a1 และ b1 คือ 0°
โครงสร้างองค์ประกอบอาร์เรย์
โครงสร้างการป้อนข้อมูล
เสาอากาศแบบตะแกรงมักใช้โครงสร้างป้อนสัญญาณแบบโคแอกเซียล โดยสายป้อนสัญญาณจะเชื่อมต่อกับด้านหลังของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ดังนั้นสายป้อนสัญญาณจึงจำเป็นต้องได้รับการออกแบบผ่านชั้นต่างๆ ในการผลิตจริง จะมีข้อผิดพลาดด้านความแม่นยำอยู่บ้าง ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพ เพื่อให้ตรงกับข้อมูลเฟสที่อธิบายไว้ในรูปข้างต้น สามารถใช้โครงสร้างป้อนสัญญาณแบบระนาบที่แตกต่างกันได้ โดยมีการกระตุ้นแอมพลิจูดเท่ากันที่พอร์ตทั้งสอง แต่มีความแตกต่างของเฟส 180°
โครงสร้างป้อนแบบโคแอกเซียล[1]
เสาอากาศแบบไมโครสตริปกริดอาร์เรย์ส่วนใหญ่ใช้การป้อนสัญญาณแบบโคแอกเซียล ตำแหน่งการป้อนสัญญาณของเสาอากาศกริดอาร์เรย์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ การป้อนสัญญาณตรงกลาง (จุดป้อนสัญญาณที่ 1) และการป้อนสัญญาณที่ขอบ (จุดป้อนสัญญาณที่ 2 และจุดป้อนสัญญาณที่ 3)
โครงสร้างอาร์เรย์แบบกริดทั่วไป
ในระหว่างการป้อนสัญญาณที่ขอบ จะมีคลื่นเดินทางแผ่ไปทั่วทั้งตารางบนเสาอากาศแบบกริดอาร์เรย์ ซึ่งเป็นอาร์เรย์แบบปลายยิงทิศทางเดียวที่ไม่เกิดการสั่นพ้อง เสาอากาศแบบกริดอาร์เรย์สามารถใช้ได้ทั้งเป็นเสาอากาศแบบคลื่นเดินทางและเสาอากาศแบบสั่นพ้อง การเลือกความถี่ จุดป้อนสัญญาณ และขนาดกริดที่เหมาะสมจะทำให้กริดทำงานในสถานะต่างๆ ได้แก่ คลื่นเดินทาง (การกวาดความถี่) และการสั่นพ้อง (การปล่อยสัญญาณที่ขอบ) ในฐานะเสาอากาศแบบคลื่นเดินทาง เสาอากาศแบบกริดอาร์เรย์จะใช้รูปแบบการป้อนสัญญาณที่ขอบ โดยด้านสั้นของกริดจะมีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งในสามของความยาวคลื่นนำทางเล็กน้อย และด้านยาวจะมีขนาดระหว่างสองถึงสามเท่าของความยาวด้านสั้น กระแสไฟฟ้าที่ด้านสั้นจะถูกส่งไปยังอีกด้านหนึ่ง และมีความแตกต่างของเฟสระหว่างด้านสั้น เสาอากาศแบบกริดคลื่นเดินทาง (ไม่เกิดการสั่นพ้อง) จะแผ่ลำแสงเอียงที่เบี่ยงเบนจากทิศทางปกติของระนาบกริด ทิศทางของลำแสงจะเปลี่ยนไปตามความถี่และสามารถใช้สำหรับการสแกนความถี่ได้ เมื่อใช้เสาอากาศแบบกริดอาร์เรย์เป็นเสาอากาศเรโซแนนซ์ ด้านยาวและด้านสั้นของกริดจะถูกออกแบบให้มีความยาวคลื่นนำไฟฟ้าหนึ่งความยาวและครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นนำไฟฟ้าของความถี่กลาง และใช้วิธีการป้อนแบบกลาง กระแสไฟฟ้าทันทีของเสาอากาศแบบกริดในสถานะเรโซแนนซ์แสดงการกระจายคลื่นนิ่ง การแผ่รังสีส่วนใหญ่เกิดจากด้านสั้น โดยด้านยาวทำหน้าที่เป็นสายส่ง เสาอากาศแบบกริดให้ผลการแผ่รังสีที่ดีกว่า การแผ่รังสีสูงสุดอยู่ในสถานะการแผ่รังสีด้านกว้าง และโพลาไรเซชันขนานกับด้านสั้นของกริด เมื่อความถี่เบี่ยงเบนจากความถี่กลางที่ออกแบบไว้ ด้านสั้นของกริดจะไม่ใช่ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นนำอีกต่อไป และจะเกิดการแยกของลำแสงในรูปแบบการแผ่รังสี [2]
แบบจำลองอาร์เรย์และรูปแบบสามมิติของมัน
ดังแสดงในรูปโครงสร้างเสาอากาศด้านบน ซึ่ง P1 และ P2 มีเฟสต่างกัน 180° สามารถใช้ ADS ในการจำลองแบบแผนผังได้ (ไม่ได้จำลองในบทความนี้) โดยการป้อนสัญญาณเข้าพอร์ตป้อนสัญญาณแบบต่างกัน จะสามารถสังเกตการกระจายกระแสบนองค์ประกอบกริดเดี่ยวได้ ดังแสดงในการวิเคราะห์หลักการ กระแสในตำแหน่งตามยาวจะมีทิศทางตรงกันข้าม (หักล้างกัน) และกระแสในตำแหน่งตามขวางจะมีแอมพลิจูดเท่ากันและมีเฟสตรงกัน (ซ้อนทับกัน)
การกระจายตัวของกระแสไฟฟ้าบนแขนข้างต่างๆ1
การกระจายกระแสไฟฟ้าบนแขนต่างๆ 2
ข้างต้นเป็นการแนะนำเสาอากาศแบบกริดโดยสังเขป และออกแบบอาร์เรย์โดยใช้โครงสร้างป้อนสัญญาณแบบไมโครสตริปที่ทำงานที่ความถี่ 77GHz ในความเป็นจริงแล้ว ตามข้อกำหนดการตรวจจับของเรดาร์ จำนวนกริดในแนวตั้งและแนวนอนสามารถลดหรือเพิ่มได้เพื่อให้ได้การออกแบบเสาอากาศในมุมที่เฉพาะเจาะจง นอกจากนี้ ความยาวของสายส่งไมโครสตริปในเครือข่ายป้อนสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลสามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อให้ได้ความแตกต่างของเฟสที่สอดคล้องกัน
วันที่เผยแพร่: 24 มกราคม 2024

