من أجل التكيف مع متطلبات زاوية الهوائي للمنتج الجديد ومشاركة قالب ألواح PCB من الجيل السابق، يمكن استخدام تخطيط الهوائي التالي لتحقيق كسب هوائي يبلغ 14dBi@77 جيجا هرتز وأداء إشعاع يبلغ 3dB_E/H_Beamwidth=40°.باستخدام لوح روجرز 4830، سمك 0.127 مم، Dk=3.25، Df=0.0033.
تخطيط الهوائي
في الشكل أعلاه، يتم استخدام هوائي شبكة microstrip.هوائي صفيف الشبكة microstrip هو شكل هوائي يتكون من عناصر مشعة متتالية وخطوط نقل مكونة من حلقات N microstrip.لديها هيكل مدمج، مكاسب عالية، تغذية بسيطة وسهولة التصنيع وغيرها من المزايا.طريقة الاستقطاب الرئيسية هي الاستقطاب الخطي، والذي يشبه الهوائيات التقليدية ذات الشرائح الدقيقة ويمكن معالجته بواسطة تقنية النقش.تحدد معاوقة الشبكة وموقع التغذية وبنية التوصيل البيني توزيع التيار عبر المصفوفة، وتعتمد خصائص الإشعاع على هندسة الشبكة.يتم استخدام حجم شبكة واحد لتحديد التردد المركزي للهوائي.
منتجات سلسلة هوائي صفيف RFMISO:
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
تحليل المبدأ
التيار المتدفق في الاتجاه الرأسي لعنصر الصفيف له سعة متساوية واتجاه عكسي، وقدرة الإشعاع ضعيفة، مما له تأثير ضئيل على أداء الهوائي.اضبط عرض الخلية l1 على نصف الطول الموجي واضبط ارتفاع الخلية (h) لتحقيق فرق الطور بمقدار 180 درجة بين a0 وb0.بالنسبة للإشعاع العريض، يكون فرق الطور بين النقطتين a1 وb1 هو 0°.
هيكل عنصر المصفوفة
هيكل التغذية
تستخدم الهوائيات من النوع الشبكي عادةً بنية تغذية متحدة المحور، ويتم توصيل وحدة التغذية بالجزء الخلفي من PCB، لذلك يجب تصميم وحدة التغذية من خلال طبقات.بالنسبة للمعالجة الفعلية، سيكون هناك خطأ معين في الدقة، مما سيؤثر على الأداء.من أجل تلبية معلومات الطور الموضحة في الشكل أعلاه، يمكن استخدام بنية تغذية تفاضلية مستوية، مع إثارة ذات سعة متساوية عند المنفذين، ولكن بفارق طور قدره 180 درجة.
هيكل التغذية المحورية[1]
تستخدم معظم هوائيات صفيف الشبكة microstrip التغذية المحورية.تنقسم مواضع التغذية لهوائي صفيف الشبكة بشكل أساسي إلى نوعين: التغذية المركزية (نقطة التغذية 1) وتغذية الحافة (نقطة التغذية 2 ونقطة التغذية 3).
هيكل صفيف الشبكة النموذجي
أثناء تغذية الحافة، هناك موجات متنقلة تمتد عبر الشبكة بأكملها على هوائي مصفوفة الشبكة، وهي عبارة عن مصفوفة إطلاق نار نهائية أحادية الاتجاه غير رنانة.يمكن استخدام هوائي صفيف الشبكة كهوائي موجة متنقلة وهوائي رنان.إن تحديد التردد ونقطة التغذية وحجم الشبكة المناسبين يسمح للشبكة بالعمل في حالات مختلفة: موجة متنقلة (اكتساح التردد) والرنين (انبعاث الحافة).كهوائي موجة متنقلة، يعتمد هوائي صفيف الشبكة شكل تغذية حافة، حيث يكون الجانب القصير من الشبكة أكبر قليلاً من ثلث الطول الموجي الموجه والجانب الطويل يتراوح بين ضعفين وثلاثة أضعاف طول الجانب القصير .ينتقل التيار على الجانب القصير إلى الجانب الآخر، ويوجد فرق طور بين الجانبين القصيرين.تشع هوائيات الشبكة ذات الموجات المتنقلة (غير الرنانة) حزمًا مائلة تنحرف عن الاتجاه الطبيعي لمستوى الشبكة.يتغير اتجاه الشعاع مع التردد ويمكن استخدامه لمسح التردد.عندما يتم استخدام هوائي صفيف الشبكة كهوائي رنين، تم تصميم الجوانب الطويلة والقصيرة للشبكة لتكون طول موجة موصل ونصف طول موجة موصل للتردد المركزي، ويتم اعتماد طريقة التغذية المركزية.يمثل التيار اللحظي لهوائي الشبكة في حالة الرنين توزيعًا للموجة الدائمة.يتم توليد الإشعاع بشكل رئيسي من الجوانب القصيرة، حيث تعمل الجوانب الطويلة كخطوط نقل.يحصل هوائي الشبكة على تأثير إشعاعي أفضل، ويكون الحد الأقصى للإشعاع في حالة الإشعاع واسعة الجانب، ويكون الاستقطاب موازيًا للجانب القصير من الشبكة.عندما ينحرف التردد عن التردد المركزي المصمم، فإن الجانب القصير من الشبكة لم يعد نصف الطول الموجي الدليلي، ويحدث انقسام الحزمة في نمط الإشعاع.[2]
نموذج المصفوفة ونمطها ثلاثي الأبعاد
كما هو مبين في الشكل أعلاه لبنية الهوائي، حيث يكون P1 وP2 خارج الطور بمقدار 180 درجة، يمكن استخدام التصويب التناظري للمحاكاة التخطيطية (لم يتم تصميمه في هذه المقالة).من خلال تغذية منفذ التغذية بشكل تفاضلي، يمكن ملاحظة التوزيع الحالي على عنصر شبكة واحد، كما هو موضح في التحليل الأساسي.تكون التيارات في الوضع الطولي في اتجاهين متعاكسين (الإلغاء)، وتكون التيارات في الوضع العرضي متساوية في السعة وفي الطور (التراكب).
التوزيع الحالي على أذرع مختلفة1
التوزيع الحالي على أذرع مختلفة 2
ما ورد أعلاه يعطي مقدمة موجزة لهوائي الشبكة، ويصمم مصفوفة باستخدام بنية تغذية شريطية دقيقة تعمل بتردد 77 جيجا هرتز.في الواقع، وفقًا لمتطلبات الكشف الراداري، يمكن تقليل أو زيادة الأرقام الرأسية والأفقية للشبكة لتحقيق تصميم هوائي بزاوية محددة.بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل طول خط نقل الشرائح الدقيقة في شبكة التغذية التفاضلية لتحقيق فرق الطور المقابل.
وقت النشر: 24 يناير 2024
