如下图所示,确定实现天线角度偏转的方法,假设波束偏转角度θ,天线间距为d,则相邻天线的相位差φ=2πd(sinθ)/λ;例如波束角度偏转30°,阵元间距为半波长,则相位差为0.5π(90°);
为压低旁瓣采取切比雪夫幅度分布,根据之前文章的功分器设计原理,要实现相应的功率分配,只需要对馈电端做阻抗匹配优化。详细的设计步骤可以参考文章“带功分器的阵列天线设计”。根据所需要的相位差以及功率分配比,在ADS中建立如下功分器模型。
ADS建模
生成的版图
生成的版图,端口位置从左到右依次为Port2,Port3和Port4,Port1为总的馈电端口。仿真优化阻抗通过调节微带线宽度,相位信息主要通过电长度调节。
幅度比
S参数
2T4R天线模型
TX的H_Plane
TX的E_Plane
带功分器的雷达天线板
两种天线的角度对比
红色曲线为波束正指向天线,蓝色曲线为波束偏转13°的天线H_Plane。
总结
1.根据天线偏转角度确定相位差,在馈电网络阻抗匹配良好的前提下,优化电长度,实现不同端口的相差输入。
2.仿真过程为说明设计思路,但此功分器性能并不是最优的,微带功分器本身的损耗使得整体天线的仿真增益掉了2dBi,另外旁瓣电平也有提升的空间,限于时间问题,有兴趣的伙伴可以自行仿真优化。板材采用Rogers 3003,板材尺寸为50mm×35mm×0.127mm,采用梳状11阵元串馈阵天线,增益仿真值约为17dBi;
3.以上仅供学习交流。