根據筆者的設計經驗，國內外廠商常用的24GHz天線形式有微帶陣列天線、喇叭天線、介質基片集成波導天線（SIW）以及透鏡天線。綜合考慮雷達傳感器體積和製造成本

，商用領域最流行的天線形式是微帶天線。微帶天線印刷在高頻PCB上
，借助於成熟的PCB加工工藝，設計廠商可以最大程度的減小成本。

 

 

圖1：采用RO4350B板材的24GHz微帶陣列天線

 

極化方式是表征電磁波的一個重要參數，由雷達天線決定。常用極化方式有線極化和圓極化兩種。線極化又分為垂直極化、shuipingjihuahexiejihua。leidatianxianjihuafangshibutong

，huidaozhimubiaofanshehuibodefuduhexiangweitexingbutong，jineryingxiangleidadetancelingmindu。yinci，yanjiumubiaosanshetexingduileidatianxianshejijuyouzhongyaodezhidaoyiyi。bizheyidianlixunxianwurenjiweiyingyongbeijing，xianduigaoyaxiandesanshetexingjinxingleyanjiu。weiletanjiudianlixianduibutongxianjihuarushebodesanshetexing
，tongguofangzhenfangfaduigaoyaxianzai24GHz的散射特性進行分析。

 

首先建立仿真模型，用圖2所示細長圓柱形導體模擬電力線
，圓柱體線徑設為R_wire，長度設為20λ0。shezhirushepingmianboyongyumonileidafashetianxianfashedediancibo。zairusheyuanweizhishezhichangganyingqi，yongyumonileidajieshoutianxianjieshoudianlixianfanshebo。rushebojihuafangxiangyudianlixianyanshenfangxiangdejiajiaoweiΦ_step。

 

圖2：電力線模型

 

使用基於有限元方法的高頻仿真軟件進行仿真。固定線徑R_wire為0.67λ0
，分析水平極化和垂直極化方式下RCS（雷達散射截麵）隨Φ_step變化趨勢。從圖3所示結果中可以看出
，當入射波極化方向和電力線延伸方向由平行變化到垂直（Φ_step由0°變化到90°）時，RCS逐漸增加，但變化值在0.6dB以內。固定Φ_step為0°，分析水平極化和垂直極化方式下RCS隨R_wire變化趨勢。從圖4所示結果中可以看出
，兩種極化方式下的RCS都隨R_wire增加而變大。當R_wire小於0.5λ0時，兩種方式下的RCS變化曲線呈交替上升狀態，但是變化值在1.5dB以內。當R_wire大於0.5λ0時
，垂直極化的RCS要大於水平極化
，變化值在0.6dB以內。

 

圖3：不同極化方式下RCS隨Φ_step變化趨勢

 

圖4：不同極化方式下RCS隨R_wire變化趨勢

 

基於上述仿真結果得出結論：在天線參數（匹配、增益、方向圖）和射頻互連一致的條件下，K波段雷達天線的極化方式應優先選擇垂直極化方式。筆者采用RO4350B板材設計了圖5所示的兩種24GHz微帶天線陣列
，兩種方案均為垂直極化方式。圖示陣列均為1×4
，工作頻率可以覆蓋24GHz ISM帶寬，-3dB波束寬度約為70°×25°
，垂直麵的副瓣電平為-16dB。方案2所示天線已應用於實際產品。當然，不同應用場景需要考慮不同的極化方式
，筆者僅僅提供一個設計思路。

 

圖5：采用RO4350B設計的垂直極化微帶陣列天線

 

筆者使用RO4350B板材設計了大量24GHz的微帶天線陣列
、微帶功分器、匹配網絡以及混頻網絡，既有簡單的雙麵板，也有複雜的多層混壓板。在PCB加工廠使用標準的FR4加工工藝即可進行加工，物料成本和加工成本都能得到很好的控製。

 

 

RO4350B最吸引人的是其優異的高頻性能，它不僅在寬頻帶內具有穩定的介電常數，而且具有極低的損耗係數
，足以應付24GHz微波雷達對天線增益和微波傳輸損耗的設計需求
，是業界最具競爭力的低損耗高頻板材。此外，Rogers公gong司si為wei工gong程cheng師shi提ti供gong了le精jing準zhun的de微wei帶dai線xian設she計ji工gong具ju和he大da量liang實shi測ce應ying用yong數shu據ju，這zhe使shi得de設she計ji周zhou期qi能neng夠gou大da幅fu縮suo短duan，筆bi者zhe一yi般ban通tong過guo兩liang個ge版ban本ben迭die代dai就jiu可ke以yi滿man足zu設she計ji指zhi標biao。

 

 

 

 

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