新製品のアンテナ角度要件に適合し、前世代のPCBシートモールドを共用するため、以下のアンテナレイアウトを採用することで、77GHzで14dBiのアンテナ利得と3dB_E/H_Beamwidth=40°の放射性能を実現できます。Rogers 4830プレート（厚さ0.127mm、Dk=3.25、Df=0.0033）を使用しました。
アンテナレイアウト
上図では、マイクロストリップグリッドアンテナが使用されています。マイクロストリップグリッドアレイアンテナは、N個のマイクロストリップリングで形成された放射素子と伝送線路を縦続接続して構成されるアンテナ構造です。コンパクトな構造、高利得、給電の簡便性、製造の容易さなどの利点があります。主な偏波方式は直線偏波で、従来のマイクロストリップアンテナと同様にエッチング技術で加工できます。グリッドのインピーダンス、給電位置、および相互接続構造によってアレイ全体の電流分布が決定され、放射特性はグリッドの形状に依存します。単一のグリッドサイズによって、アンテナの中心周波数が決定されます。
RFMISOアレイアンテナシリーズ製品：
RM-PA7087-43
RM-PA1075145-32
RM-SWA910-22
RM-PA10145-30
原理分析
アレイ素子の垂直方向に流れる電流は等振幅かつ逆方向であり、放射能力は弱いため、アンテナ性能への影響は小さい。セル幅l1を半波長に設定し、セル高さhを調整することで、a0とb0の位相差が180°となる。ブロードサイド放射の場合、a1とb1の位相差は0°となる。
配列要素の構造
フィード構造
グリッド型アンテナは通常、同軸給電構造を採用し、給電線はPCBの裏面に接続されるため、層を跨いで設計する必要があります。実際の処理では、ある程度の精度誤差が生じ、性能に影響を与えます。上図に示す位相情報を満たすために、2つのポートで等振幅励振を行い、位相差を180°とする平面差動給電構造を採用することができます。
同軸給電構造[1]
ほとんどのマイクロストリップグリッドアレイアンテナは同軸給電を採用しています。グリッドアレイアンテナの給電位置は、主にセンター給電（給電点1）とエッジ給電（給電点2および給電点3）の2種類に分けられます。
典型的なグリッドアレイ構造
エッジ給電中、グリッドアレイアンテナ（非共振の単方向エンドファイアアレイ）上のグリッド全体に広がる進行波が発生します。グリッドアレイアンテナは、進行波アンテナとしても共振アンテナとしても使用できます。適切な周波数、給電点、グリッドサイズを選択することで、グリッドを進行波（周波数掃引）と共振（エッジ放射）の異なる状態で動作させることができます。進行波アンテナとして、グリッドアレイアンテナはエッジ給電方式を採用し、グリッドの短辺は導波波長の3分の1よりわずかに大きく、長辺は短辺の2～3倍の長さになります。短辺の電流は反対側に伝送され、短辺間には位相差があります。進行波（非共振）グリッドアンテナは、グリッド面の法線方向からずれた傾斜ビームを放射します。ビーム方向は周波数によって変化し、周波数スキャンに使用できます。グリッドアレイアンテナを共振アンテナとして使用する場合、グリッドの長辺と短辺は中心周波数の1導電波長と半導電波長になるように設計され、中心給電方式が採用される。共振状態におけるグリッドアンテナの瞬間電流は定在波分布を示す。放射は主に短辺から発生し、長辺は伝送線路として作用する。グリッドアンテナはより優れた放射効果が得られ、最大放射は広辺放射状態で発生し、偏波はグリッドの短辺に平行になる。周波数が設計された中心周波数からずれると、グリッドの短辺はもはや導波波長の半分ではなくなり、放射パターンにビーム分割が発生する。[2]
アレイモデルとその3Dパターン
上図のアンテナ構造では、P1とP2の位相が180°ずれていますが、ADSは回路図シミュレーションに使用できます（この記事ではモデル化していません）。給電ポートに差動給電することで、原理解析に示すように、単一のグリッド素子上の電流分布を観察できます。縦方向の電流は逆方向（打ち消し合い）で、横方向の電流は振幅が等しく同位相（重ね合わせ）です。
異なる腕の電流分布1
異なる腕の電流分布2
上記ではグリッドアンテナについて簡単に紹介し、77GHzで動作するマイクロストリップ給電構造を用いたアレイ設計について述べました。実際には、レーダー探知の要件に応じて、グリッドの縦横の数を減らしたり増やしたりすることで、特定の角度のアンテナ設計を実現できます。さらに、差動給電ネットワークにおいてマイクロストリップ伝送線路の長さを調整することで、対応する位相差を実現できます。
投稿日時: 2024年1月24日
