신제품의 안테나 각도 요건을 충족하고 이전 세대 PCB 시트 몰드를 공유하기 위해, 다음과 같은 안테나 레이아웃을 사용하여 14dBi@77GHz의 안테나 이득과 3dB_E/H_Beamwidth=40°의 방사 성능을 달성할 수 있습니다. Rogers 4830 플레이트를 사용했으며, 두께는 0.127mm, Dk=3.25, Df=0.0033입니다.
안테나 레이아웃
위 그림에서는 마이크로스트립 그리드 안테나가 사용되었습니다. 마이크로스트립 그리드 어레이 안테나는 N개의 마이크로스트립 링으로 구성된 방사 소자와 전송 선로를 계단식으로 연결하여 형성된 안테나 형태입니다. 소형 구조, 높은 이득, 간단한 급전, 그리고 제조 용이성 등의 장점을 가지고 있습니다. 주요 편파 방식은 선형 편파로, 기존 마이크로스트립 안테나와 유사하며 에칭 기술로 가공할 수 있습니다. 그리드의 임피던스, 급전 위치, 그리고 상호 연결 구조는 어레이 전체의 전류 분포를 결정하며, 방사 특성은 그리드의 기하학적 구조에 따라 달라집니다. 단일 그리드 크기를 사용하여 안테나의 중심 주파수를 결정합니다.
RFMISO 어레이 안테나 시리즈 제품:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
원리 분석
어레이 소자의 수직 방향으로 흐르는 전류는 진폭이 같고 역방향이며, 방사능이 약하여 안테나 성능에 거의 영향을 미치지 않습니다. 셀 폭 l1을 반파장으로 설정하고 셀 높이(h)를 조정하여 a0와 b0 사이에 180°의 위상차를 갖도록 합니다. 측면 방사의 경우, a1과 b1 사이의 위상차는 0°입니다.
배열 요소 구조
사료 구조
그리드형 안테나는 일반적으로 동축 급전 구조를 사용하며, 급전선은 PCB 후면에 연결되므로 급전선을 여러 층으로 설계해야 합니다. 실제 처리 과정에서는 성능에 영향을 미치는 일정 수준의 정확도 오차가 발생할 수 있습니다. 위 그림에 설명된 위상 정보를 충족하기 위해 두 포트에서 동일한 진폭의 여자를 제공하지만 위상차는 180°인 평면 차동 급전 구조를 사용할 수 있습니다.
동축 공급 구조[1]
대부분의 마이크로스트립 그리드 어레이 안테나는 동축 급전을 사용합니다. 그리드 어레이 안테나의 급전 위치는 크게 중앙 급전(급전점 1)과 가장자리 급전(급전점 2와 급전점 3)의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
일반적인 그리드 배열 구조
에지 급전 중에는 비공진 단방향 엔드파이어 어레이인 그리드 어레이 안테나의 전체 그리드에 걸쳐 진행파가 발생합니다. 그리드 어레이 안테나는 진행파 안테나와 공진 안테나로 모두 사용할 수 있습니다. 적절한 주파수, 급전점, 그리드 크기를 선택하면 그리드가 진행파(주파수 스윕)와 공진(에지 방출)의 다양한 상태로 작동할 수 있습니다. 진행파 안테나인 그리드 어레이 안테나는 에지 급전 방식을 채택하며, 그리드의 짧은 면은 유도 파장의 1/3보다 약간 크고 긴 면은 짧은 면 길이의 2~3배입니다. 짧은 면의 전류는 반대쪽으로 전달되며, 짧은 면 사이에는 위상차가 있습니다. 진행파(비공진) 그리드 안테나는 그리드 평면의 법선 방향에서 벗어나는 기울어진 빔을 방사합니다. 빔 방향은 주파수에 따라 변하며 주파수 스캐닝에 사용될 수 있습니다. 그리드 어레이 안테나를 공진 안테나로 사용할 경우, 그리드의 장변과 단변은 중심 주파수의 전도 파장의 절반과 같은 파장이 되도록 설계하고, 중심 급전 방식을 채택합니다. 공진 상태에서 그리드 안테나의 순간 전류는 정재파 분포를 나타냅니다. 방사는 주로 단변에서 발생하며, 장변은 전송선 역할을 합니다. 그리드 안테나는 더 나은 방사 효과를 얻으며, 최대 방사는 광변 방사 상태에서 발생하고, 편파는 그리드의 단변과 평행합니다. 주파수가 설계된 중심 주파수에서 벗어나면 그리드의 단변은 더 이상 유도 파장의 절반이 되지 않고 방사 패턴에 빔 분할이 발생합니다. [2]
배열 모델과 그 3D 패턴
위 그림에서 P1과 P2가 180° 위상 차이를 보이는 안테나 구조에서 ADS를 사용하여 회로 시뮬레이션(본 논문에서는 모델링하지 않음)에 사용할 수 있습니다. 급전 포트에 차동 급전을 하면 원리 해석에서 볼 수 있듯이 단일 그리드 소자의 전류 분포를 관찰할 수 있습니다. 종방향 전류는 반대 방향(상쇄)이고, 횡방향 전류는 진폭이 같고 위상이 같습니다(중첩).
다양한 팔에 대한 현재 분포1
다양한 팔에 대한 현재 분포 2
위는 그리드 안테나에 대한 간략한 소개와 77GHz에서 작동하는 마이크로스트립 급전 구조를 이용한 어레이 설계에 대한 내용입니다. 실제로 레이더 탐지 요구 사항에 따라 그리드의 수직 및 수평 개수를 줄이거나 늘려 특정 각도에서 안테나를 설계할 수 있습니다. 또한, 차동 급전망에서 마이크로스트립 전송선의 길이를 조정하여 해당 위상차를 얻을 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 1월 24일
