0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

微带平面天线在雷达中的应用(下)

AT隔空科技 来源:AT隔空科技 2023-10-08 17:01 次阅读

上一篇中我们简单介绍了微带平面天线的一些基本概念 --‍微带平面天线在雷达中的应用(上)‍,接下来我们将针对天线设计的技巧及注意事项做介绍。

雷达天线设计思路

单个天线的设计完毕后,在融入雷达系统时,面对的首个问题就是——雷达是自发自收系统,且收发同频,无法像无线通信中分配不同频段来隔离上下行通道。这就给雷达带来了更严苛的抗收发干扰挑战。

按天线与雷达发射、接收通道的连接方式,可以把雷达天线方案分为:

发射通道与接收通道分别与独立的天线连接;

发射通道与接收通道通过正交极化与同一天线连接;

发射通道与接收通道通过功分器合路与同一天线连接。

1

收发天线分离

首先看第一种,由于收发天线分离,彼此可独立调试,更加灵活;采用这种方案,首先要考虑尺寸能否接受,其次是如何降低发射端电磁波对接收端的干扰。

降低收发干扰,最直接的方式是拉开收发天线间距;但在集成化设计中往往难以实现;除此之外,就需要在从发射端到接收端的路径上,让干扰信号衰减、转换为其它形态、抵消。

相对简单有效的方法之一,是调整天线方向,让收发天线的辐射边不彼此相对;这样发射天线沿 PCB 传播的干扰信号需经过复数次衍射到达接收天线,衰减明显提升。图6展示了该方法的效果;

522c87d6-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

523c4ad6-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图6

另外一种方法是引用一些呈容感性的电磁带隙(EBG)结构,可以引起干扰信号在传播路径上的振荡,从而被消耗,如图7(a);左侧发射天线表面电流强度较高,而经过中间排列的若干EBD结构后,在右侧接收天线处,表面电流强度已明显降低(电流强度由强至弱,按暖色至冷色对应)。其中 EBG 结构的电容、电感大小应和干扰信号频率对应,满足

524bd636-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

525627b2-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图7(a)

在参考地上增加开槽,延长干扰信号的传播路径,从而增加衰减,如图7(b)为 PCB 上电场分布图,左侧发射天线电场强度较高,而经过两个镜像的C形开槽后,在右侧接收天线处电场强度已明显降低(场强强度由强至弱,按暖色至冷色对应)。

52677aa8-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图7(b)

52731804-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图7(c)

而图7(c)为应用了如上方案的我司参考设计板型。

以上具体的设计信息,可查阅我司相关天线发明专利 CN113612027A 。

除上述方法外,还可以引入 RLC 振荡电路,可以使得接收、发射天线间的耦合电磁波能量被振荡器吸收,从而降低发射、接收天线两者间的耦合效应,减小干扰,原理示意如图8(a)、图8(b);而图8(c)为 PCB 上电场分布,效果与图7同理。

5286f3b0-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图8(a)

5294981c-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图8(b)

52a51cc8-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图8 (c)

52b7065e-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图8 (d)

图8(d)为应用了如上方案的我司参考设计板型。

以上具体的设计信息,可查阅我司相关天线发明专利CN115548676A 。

2

单天线收发正交

通常为了缩小尺寸,需要采用单天线设计,此时首先需要解决的依然是收发干扰问题;因为发射、接收通道共天线,这个问题会更加突出。这里介绍的方案,是将天线的一对正交馈电点分配给发射、接收通道,从而显著降低两者间干扰。

如图9所示,无论发射或接收通道激励起电磁场辐射时,对方通道均处于电场分布的场强最弱处,从而使本通道的信号难以通过 PCB 板端路径到达对方通道。

52c735ce-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

52d5ee2a-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图9

这种设计带来的另一个特性是,发射、接收信号将呈现一对正交极化的特性,原理上正交极化信号是难以被对方接收的;但雷达应用环境中,目标反射回的电磁波会发生极化偏转;如图10(a),是应用于安检的雷达系统,同时采用了与发射通道极化平行、正交的接收通道来接收目标信号;而图10(b)展示了检测不同物体时,在两种接收通道上信号量级的不同。

目标返回的雷达信号,偏转程度随电磁波频率及目标的尺寸、材质特性、传输路径而不同。因此,交叉极化设计的雷达模组依旧能接收到目标信号,只是在评估雷达综合性能时要考虑到极化偏转的因素。

52e713bc-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图10(a)

※图片来自网络,若有侵权,请联系删除

52f88c0a-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图10(b)

※图片来自网络,若有侵权,请联系删除

如前篇所述,微带传输线具有一定的辐射能力,因此与天线同层的微带馈线会影响天线通道的正交性;解决方案之一是将带线布在天线参考地下方,通过过孔与天线连接如图11(a);这样带线在天线背面的辐射几乎不影响天线本体的特性。另外,在天线的几何中点,即发射、接收通道均为电场最弱值的位置,可以增加接地点;这样在几乎不影响工作频率射频性能的前提下,起到滤除低频干扰的效果。

53079e3e-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图11(a)

53122caa-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图11(b)

图11(b)为应用了如上方案的我司参考设计板型。

以上具体的设计信息,可查阅我司天线专利号 CN212751135U 。

如需要进一步压低收发干扰,可以采用对向差分馈电的方式;如图12(a),A端口的信号在流向B端后彼此形成抑制,从而降低AB端(收发端)之间的干扰。

5326831c-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图12(a)

53346694-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图12(b)

图12(b)为应用了如上方案的我司参考设计板型。

以上具体的设计信息,可查阅我司天线发明专利号 CN115189131A 。

3

单天线收发合路

上述的单天线方案,基本前提是天线呈正多边形设计,天线及周围环境均正交对称;但不是所有设计背景均能满足这样的要求。而接下来介绍的方案,天线本体可灵活设计,但需要设计与之匹配的合路网络,架构如图14(a),我司参考设计如图14(b)。

5345a24c-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图14(a)

※图片来自网络,若有侵权,请联系删除

5356d31e-65af-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图14(b)

其中 P123 端口阻抗均为 Z0;原理上,发射端 P2 的信号,除去供给 P1 端天线之外,剩下分两路(过电阻,过环形带线)到达接收端 P3,而这两路路径长度差半个波长,相位相反互相抵消,从而使得收发干扰降低。

但本馈电网络也有缺点,首先是无论 P2 或 P3 与天线端 P1 收发电磁波,均存在 3dB 损耗;在雷达系统中发射、接收来回即增加了 6dB 损耗;另外,虽然 P2、P3 端口之间天然隔离,但这是在三个端口都完美匹配的前提下;如果存在失配,则由 P1 反射回合路器的信号将按 1:1 返回 P2 和 P3 ,而此信号无法被抵消,使得收发干扰提升。

结语

经过上述分享可以看出,在有成本、尺寸、工艺条件限制的要求下,雷达天线的设计很难用一种通用设计满足所有场景的需求,从方案架构到细节上每一个参数的选定,都需要充分权衡,最终设计出各项性能未必最优,但最适合产品的天线方案。

本文全篇只是做了简单的介绍,而在上述的方案背后,是实际工程中反复探究、试错、总结、优化的过程;专利威廉希尔官方网站 成果之下,是在实际应用时,如何解决典型问题、发掘潜在风险的积累。在信息化时代,方案的获取和参考变得容易,但这仅加速了前期研发进度;而其背后的积累才是方案落地、产品批量化生产的保障,因而显得更为珍贵。

威廉希尔官方网站 支持

以上仅介绍了和本文内容相关的我司威廉希尔官方网站 方案,而其它形式的天线、乃至芯片算法、模组同样有类似的威廉希尔官方网站 方案参考资料,并配有对应的发明专利和实用新型专利。诚然,专利具有法律保护效应,而我司则会将与之对应的芯片、天线、算法及模组全套解决⽅案,无偿开放给采用隔空科技芯片方案的客户,以更好地助力产品项目的开发。同样地,我司也会提供完善的客户支持及培训服务,以保障产品项目的最终落地及生产。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 天线
    +关注

    关注

    68

    文章

    3197

    浏览量

    140789
  • 无线通信
    +关注

    关注

    58

    文章

    4565

    浏览量

    143500
  • 雷达
    +关注

    关注

    50

    文章

    2930

    浏览量

    117468
  • 雷达系统
    +关注

    关注

    6

    文章

    245

    浏览量

    28670

原文标题:隔空小课堂|微带平面天线在雷达中的应用(下)

文章出处:【微信号:AT隔空科技,微信公众号:AT隔空科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    微带天线理论与应用

         微带天线理论与应用第一章微带天线基本理论第二章微带天线的数值分析第三章微带天线元威廉希尔官方网站   [Point=5
    发表于 06-16 17:16

    雷达天线的分类

    一般要取较大,这在小口径天线中会造成较大的遮挡,所以天线很少采用卡塞格伦结构方案。卡塞格伦天线与普通抛物
    发表于 12-23 16:45

    反射面天线设计及计算实例

    国内天线威廉希尔官方网站 人员自己推导并编写的大型反射面天线设计及计算软件包!软件包比较大,就不在此处共享了!大家可以按照附件的网址去免费下载使用!
    发表于 08-28 12:07

    一种新型的单层宽带反射阵单元天线设计

    1、引言微带反射阵天线是抛物面天线微带阵列天线相结合的产物。它用刻蚀有微带贴片的
    发表于 07-17 08:27

    浅谈雷达液位计天线和介电常数

    雷达液位计天线型式天线雷达液位计测量液位的重要部件,雷达液位计选型主要在于选择合适的天线型式。
    发表于 12-01 10:40

    基于k平面对圆极化微带天线馈源的确定

    微带天线馈点的位置决定天线辐射波的模式和天线与馈线的匹配情况。本文以矩形微带天线形成圆极化波为研究对象,利用k 平面相位关系,从理论上推导其
    发表于 10-06 10:08 15次下载

    偏馈反射面天线分析

    偏馈反射面天线分析:偏馈反射面天线分析:30GHZ偏馈反射面天线,馈源喇叭确定,增益20DB,计算反射面的表面电流分布。
    发表于 11-04 18:35 14次下载

    一种CPW馈电的宽带圆极化缝隙天线详教程

    ,普通的单馈电圆极化微带天线带宽一般不足3%,同时介质基片的离散性也会影响到谐振频率的准确性。共面波导(CPW)馈电的平面天线由于其辐射单元和馈电单元同一平面内,易于和有源器件集成从
    发表于 04-16 16:36 6082次阅读
    一种CPW馈电的宽带圆极化缝隙<b class='flag-5'>天线</b>详教程

    基于Y分形的平面微带分形天线的设计与优化的详细资料说明

    本文档的主要内容详细介绍的设计基于Y分形的平面微带分形天线的设计与优化的详细资料说明包括了:1.分形威廉希尔官方网站 与原理,2.Y分形天线的设计与仿真,3.结论:优化的方法和方向
    发表于 04-12 08:00 9次下载
    基于Y分形的<b class='flag-5'>平面</b><b class='flag-5'>微带</b>分形<b class='flag-5'>天线</b>的设计与优化的详细资料说明

    如何设计一种新型宽带反射阵单元天线及性能分析

    微带反射阵天线是抛物面天线微带阵列天线相结合的产物。它用刻蚀有微带贴片的
    发表于 08-20 18:51 0次下载
    如何设计一种新型宽带反射阵单元<b class='flag-5'>天线</b>及性能分析

    什么是微带天线

    微带天线的概念最早是由Deschamps 于1953年提出来的,但是一直到二十年之后,随着天线理论的发展,和覆铜介质板光刻威廉希尔官方网站 的发展,实际的微带天线才制作出来。由于微带天线重量轻,体积
    发表于 05-15 11:51 2.2w次阅读
    什么是<b class='flag-5'>微带天线</b>?

    天线的特性及微带天线的基本类型与应用

    许多实际设计微带天线的优点远远超过它的缺点。一些显要的系统已经应用微带天线的有:
    的头像 发表于 11-07 15:59 5870次阅读

    射频微带阵列天线设计要点

    大于10GHz的频段,PCB微带印刷天线相对于波导缝隙天线、透镜天线、反射面天线等其他
    发表于 05-11 14:04 1175次阅读
    射频<b class='flag-5'>微带</b>阵列<b class='flag-5'>天线</b>设计要点

    5G Phantom无需接地平面天线

    。 以下是本周新品情报,请及时查收: 适用于全球性蜂窝天线 TE Connectivity / Laird 5G Phantom无需接地平面天线 贸泽电子即日起开售TE Connectivity
    的头像 发表于 07-19 08:20 557次阅读
    5G Phantom无需接地<b class='flag-5'>平面天线</b>

    雷达微带天线科普

    2023-8-18星期五富奥星人在埋头钻研雷达威廉希尔官方网站 的同时,也一直忙里偷闲地科普一些小知识,掐指一算,今天8月18日,正是黄道吉日。那么我们就借XBR818之名,为大家科普一雷达常用的天线
    的头像 发表于 08-19 08:11 1211次阅读
    <b class='flag-5'>雷达</b><b class='flag-5'>微带天线</b>科普